[發(fā)明專利]基于光學(xué)反射式原理的血紅蛋白濃度無創(chuàng)測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810973919.7
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號(hào): CN109222992B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張錦龍;員琳;賀靜;尤賀;韓笑笑
• 申請（專利權(quán)）人: 河南大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/1455
• 分類號(hào): A61B5/1455
• 代理公司: 鄭州大通專利商標(biāo)代理有限公司 41111
• 代理人: 陳勇

1.一種基于光學(xué)反射式原理的血紅蛋白濃度無創(chuàng)測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：在人體皮膚組織外表層設(shè)置一個(gè)光源，所述光源分別發(fā)出波長為λ₁和波長為λ₂的近紅外入射光；在光源的兩側(cè)設(shè)置兩組光電探測器；

所述λ₁為660nm，所述λ₂為850nm；

第一組所述光電探測器包括第一光電探測器和第二光電探測器，第二組所述光電探測器包括第三光電探測器和第四光電探測器；所述第一光電探測器和第二光電探測器到光源的距離為r₁；

所述第三光電探測器和第四光電探測器到光源的距離為r₂；

所述r₁和r₂滿足以下關(guān)系：0＜(r₁-r₂)＜10mm；

相鄰兩個(gè)所述光電探測器與光源的連線形成的夾角均為直角；

步驟2：定義光源發(fā)出的入射光經(jīng)過人體皮膚組織反射后的吸光度為A，確定吸光度A與深層組織內(nèi)血紅蛋白中的氧合血紅蛋白HbO₂濃度和還原血紅蛋白Hb濃度c_Hb間的關(guān)系；

步驟3：光源發(fā)出波長為λ₁和λ₂的近紅外入射光，第一光電探測器和第三光電探測器分別獲取經(jīng)過人體皮膚組織反射后的吸光度；

其中，和為第一光電探測器獲取的波長為λ₁和λ₂的近紅外入射光經(jīng)反射后的吸光度；PDPF為差分路徑因子；和為第三光電探測器獲取的波長為λ₁和λ₂的近紅外入射光經(jīng)反射后的吸光度；和是氧合血紅蛋白HbO₂在波長為λ₁和λ₂的近紅外入射光下的吸光系數(shù)，和分別為還原血紅蛋白Hb在波長為λ₁和λ₂的近紅外入射光下的吸光系數(shù)；G₁和G₁＇為第一光電探測器探測的波長為λ₁和λ₂的近紅外入射光在其他層組織引起的光衰減；G₃和G₃＇為第三光電探測器探測的波長為λ₁和λ₂的近紅外入射光在其他層組織引起的光衰減；

入射光通過其他層組織的衰減近似為相等，記為G₁＝G₃，G₁＇＝G₃＇；對(duì)公式(3.1)進(jìn)行求解，得到氧合血紅蛋白HbO₂濃度和還原血紅蛋白Hb濃度c_Hb′：

步驟4：光源發(fā)出波長為λ₁和λ₂的近紅外入射光，第二光電探測器和第四光電探測器分別獲取到經(jīng)過人體皮膚組織反射后的吸光度；

其中，和為第二光電探測器獲取的波長為λ₁和λ₂的近紅外入射光經(jīng)反射后的吸光度；PDPF為差分路徑因子；和為第四光電探測器獲取的波長為λ₁和λ₂的近紅外入射光經(jīng)反射后的吸光度；和是氧合血紅蛋白HbO₂在波長為λ₁和λ₂的近紅外入射光下的吸光系數(shù)，和分別為還原血紅蛋白Hb在波長為λ₁和λ₂的近紅外入射光下的吸光系數(shù)，G₂和G₂＇為第二光電探測器探測的波長為λ₁和λ₂的近紅外入射光在其他層組織引起的光衰減；

G₄和G₄＇為第四光電探測器探測的波長為λ₁和λ₂的近紅外入射光在其他層組織引起的光衰減；

入射光通過其他層組織的衰減近似為相等，記為G₂＝G₄，G₂＇＝G₄＇；對(duì)公式(4.1)進(jìn)行求解，得到氧合血紅蛋白HbO₂濃度和還原血紅蛋白Hb濃度c_Hb″：

步驟5：結(jié)合公式(3.2)和(4.2)中得出的氧合血紅蛋白HbO₂濃度和還原血紅蛋白Hb濃度c_Hb′和c_Hb″，并引入修正系數(shù)ω₁和ω₂，最終得出在深層組織中氧合血紅蛋白HbO₂濃度和還原血紅蛋白Hb濃度C_Hb，結(jié)果如下：

所述修正系數(shù)ω₁和ω₂通過如下方法得到：

獲取多組測量數(shù)據(jù)，將測量數(shù)據(jù)與現(xiàn)有的有創(chuàng)法所得真值進(jìn)行比對(duì)，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析，得到ω₁＝0.51783922，ω₂＝0.48216078；

步驟6：將氧合血紅蛋白HbO₂和還原血紅蛋白Hb濃度相加，得到深層組織中血紅蛋白濃度tHb：