[發明專利]無創測量組織脫氧、氧合和碳氧血紅蛋白的檢測系統及方法

在審

• 申請號: 202110879953.X
• 申請日: 2021-08-02
• 公開（公告）號: CN113456070A
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 王貽坤;黃堯;王全福;董美麗;花昌義;張元志;王霞;倪敬書
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院;皖江新興產業技術發展中心
• 主分類號: A61B5/1455
• 分類號: A61B5/1455
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 李曉莉

1.一種無創測量組織脫氧、氧合和碳氧血紅蛋白的檢測系統，其特征在于，所述檢測系統包含探頭和與所述探頭連接的主機；所述探頭包括上蓋層(101)、外殼(201)、信號接收模塊和下覆層(301)，所述信號接收模塊包括濾光片和探測器，外殼(201)、濾光片和探測器位于上蓋層(101)和下覆層(301)中間，呈現出“三明治”結構。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述主機包含光源、光源驅動模塊、電源模塊、中央處理模塊、存儲模塊、信號處理模塊、顯示模塊和用戶輸入模塊，所述主機與所述探頭通過能傳輸光信號的材質和能傳輸電信號的材質連接；所述主機與所述探頭連接的能傳輸光信號的材質為光纖，所述主機與所述探頭連接的能傳輸電信號的材質為電線。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述上蓋層(101)由具有單面粘性的柔性泡沫材料組成；所述柔性泡沫材料為黑色聚氯乙烯或聚乙烯泡沫。

4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述外殼(201)由光學透明材料組成，以便光通過；所述光學透明材料為環氧樹脂。

5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述信號接收模塊至少由濾光片和探測器組成，且濾光片數量與探測器數量相同；所述探測器為陣列式探測器；所述濾光片尺寸等于或大于探測器，所述濾光片位于所述探測器下方，用于過濾特定波段的光。

6.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，至少有2個及以上的信號接收模塊，且每個信號接收模塊相隔一定的距離，所述外殼(201)與所述信號接收模塊呈直線排列。

7.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述濾光片和探測器數量相同，且至少為2個及以上。

8.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述下覆層(301)由具有雙面粘性的柔性泡沫材料組成；所述下覆層(301)的柔性泡沫材料上具有與外殼和濾光片相等數量的開孔，且開孔尺寸與外殼和濾光片尺寸相近。

9.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述光源為由多個發光二極管或激光二極管組成，且能發出至少1種以上波長在500-900nm的光。

10.一種無創測量組織脫氧、氧合和碳氧血紅蛋白的檢測方法，其特征在于，使用如權利要求1-9任一項所述的系統，包括以下步驟：

所述探頭與人體組織完全貼合，光源驅動模塊點亮光源，光源依次發出波長為λ₁,λ₂,……λ_i的光，光通過光纖傳輸至探頭，經過人體組織漫反射后呈“香蕉狀”出射，進入濾光片，經濾光片分光后進入離所述外殼距離依次增加的第1，第2，第3，……第j個探測器，探測器將信號傳輸至信號處理模塊，經信號處理模塊濾波，放大和A/D轉換后得到出射光強度傳輸至存儲模塊，中央處理模塊調用儲存模塊中的數據進行運算，計算出組織脫氧血紅蛋白、氧合血紅蛋白和碳氧血紅蛋白含量；

所述中央處理模塊計算過程如下：

首先，計算光密度值其計算方法如式所示：

其中，為波長為λ₁,λ₂,……λ_i下已知的入射光功率，是入射光穿過人體組織后，不同探測器接收到的出射光功率，如：分別代表第1，第2，第3，……，第j個探測器接收到的出射光功率，j≥2；

隨后計算去除外層影響組織光密度值：

最后計算組織中氧合血紅蛋白、脫氧血紅蛋白和碳氧血紅蛋白濃度，

其中，分別為脫氧血紅蛋白濃度、氧合血紅蛋白濃度和碳氧血紅蛋白濃度；DPF為差分路徑因子，由查表可得，如當檢測部位為腦組織時，DPF取6，當檢測部位為肌肉組織時，DPF取4；r為外殼到探測器的最遠距離；分別為不同波長下還原血紅蛋白、氧合血紅蛋白和碳氧血紅蛋白的摩爾消光系數，由查表得到；

所述中央處理模塊最終將計算得到的氧合血紅蛋白、脫氧血紅蛋白和碳氧血紅蛋白濃度傳輸至顯示模塊并顯示。