[發明專利]一種局部腦組織血氧血容絕對量檢測裝置及檢測方法

有效

• 申請號: 201310727464.8
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN103735274A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 李婷;趙越;李凱;孫云龍
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: A61B5/1455
• 分類號: A61B5/1455
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 王偉;周永宏

1.一種局部腦組織血氧血容絕對量檢測裝置，其特征在于，包括能發射紅外光到待測局部腦組織表面、并探測從待測局部腦組織表面反射回來的光強的光學探頭，以及控制所述光學探頭發射、獲取光學信號的控制器；所述光學探頭包括一個以上可發出至少兩種波長近紅外光的光源和設置在所述光源周圍的一個以上探測通道，所述探測通道包括兩個以上光敏探測器。

2.根據權利要求1所述的局部腦組織血氧血容絕對量檢測裝置，其特征在于，所述光學探頭包括一個可發出至少兩種波長近紅外光的光源，所述光源中心點與所述光敏探測器中心點之間的距離為2.5cm～4.5cm；同一探測通道上相鄰的兩個光敏探測器的中心點之間的距離不超過1cm；同一探測通道上相鄰的兩個光敏探測器的中心點與光源中心點之間的兩根連線的夾角α的取值范圍為0<α<13.5⁰。

3.根據權利要求2所述的局部腦組織血氧血容絕對量檢測裝置，其特征在于，所述光敏通道包括兩個光敏探測器；所述夾角α的取值范圍為4.9⁰<α<9.5⁰。

4.根據權利要求3所述的局部腦組織血氧血容絕對量檢測裝置，其特征在于，所述光敏通道包括三個光敏探測器，相鄰兩個光敏探測器的中心點與光源中心點之間的連線的兩個夾角取值范圍均為0～6⁰。

5.根據權利要求1所述的局部腦組織血氧血容絕對量檢測裝置，其特征在于，所述光學探頭包括兩個以上至少可發出兩種波長近紅外光的光源，相鄰兩個光源中心點之間的距離不超過1cm。

6.根據權利要求1所述的局部腦組織血氧血容絕對量檢測裝置，其特征在于，所述光學探頭包括四個均勻分布在同一條直線上的光源和兩組分布在所述光源所在直線上下兩側的探測通道，每組探測通道包括五個均勻分布的探測通道，相鄰的兩個光源之間共用該兩個光源之間的兩個探測通道。

7.一種利用權利要求1～6之一所述的裝置檢測局部腦組織血氧血容絕對量的方法，其特征在于，該方法為：

1）光源照射到待測局部腦組織表面，利用下式計算光密度OD：

OD=logU0U;]]>

其中，U_o和U分別為光源的初始電壓和光敏探測器測得的出射電壓信號；

2）以光學探頭中光源和與該光源周圍的光敏探測器之間的間距為橫坐標，以上述光密度為縱坐標，繪制不同間距下光密度變化分布，計算光源發出的波長為λ_i的近紅外光的光密度隨所述間距變化的斜率S（λ_i）和截距In(λ_i)，并根據下式計算出波長為λ_i的近紅外光的光擴散因子D（λ_i）：

D（λ_i）=2.3S（λ_i）+D（cal）；

其中，D（cal）取值為3.03；i=1、2…；

3）利用上述光擴散因子D（λ_i）計算所述波長為λ_i的近紅外光的光衰減因子μ′_t（λ_i）：

μt′(λi)=10In(λi)μt′(cal)[2.3S(λi)+D(cal)+(1/ρ0)]D(cal)+(1/ρ0);]]>

μ'_t（cal）為標準樣本的光衰減因子；ρ₀為光學探頭中光源和光敏探測器間距的平均值；

4）利用下式計算波長為λ_i的近紅外光下局部腦組織組織的光吸收系數μ_a（λ_i）：

μa(λi)=D(λi)23μt′(λi);]]>

5）利用任意兩種波長的光吸收系數μ_a(λ₁)、μ_a(λ₂)計算含氧血紅蛋白HbO₂濃度絕對量和脫氧血紅蛋白Hb濃度絕對量C_Hb：

CHbO2=ϵHbO2(λ1)μa(λ2)-ϵHbO2(λ2)μa(λ1)ln10[ϵHb(λ2)ϵHbO2(λ1)-ϵHb(λ1)ϵHbO2(λ2)];]]>

CHb=ϵHb(λ1)μa(λ2)-ϵHb(λ2)μa(λ1)ln10[ϵHb(λ2)ϵHbO2(λ1)-ϵHb(λ1)ϵHbO2(λ2)];]]>

其中，為波長分別為λ₁、λ₂的近紅外光在局部腦組織中傳播時HbO₂的摩爾吸收系數；ε_Hb(λ₁)、ε_Hb(λ₂)分別為波長為λ₁、λ₂的近紅外光在生物組織中傳播時Hb的摩爾吸收系數。

6）由HbO₂、Hb的濃度的絕對量計算出一個探測通道覆蓋的生物組織的血容THC和血氧飽和度StO2：

THC=CHb+CHbO2]]>

CStO2=CHbO2/THC.]]>