[发明专利]含氧血红蛋白与脱氧血红蛋白光谱含量分布定量检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含氧血红蛋白与脱氧血红蛋白光谱含量分布定量检测装置及方法，属于生物医学工程的技术领域。

技术背景

血红蛋白是血细胞的重要组成部分，它负责将氧气从肺部输送到身体的其它组织。含氧血红蛋白含量和脱氧血红蛋白含量是两项重要生理指标。现有对这两项生理指标的定量化分析只能通过抽血检查，其缺点是：检测周期长，对检测对象增加痛苦等缺点，且不能对含氧血红蛋白与脱氧血红蛋白的分布做定量描述。

含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白在可见光和接近红外线的频谱范围内具有不同的吸收特性，脱氧血红蛋白吸收较多的红色频率光线，吸收较少的红外频率光线；而含氧血红蛋白吸收较少的红色频率光线，吸收较多的红外频率光线。

综上，根据含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的光谱特性的不同，通过高光谱成像以无创方式测量人体含氧血红蛋白与脱氧血红蛋白的含量及分布，并计算空间血氧饱和度是一种新型高效、准确、无创的检测技术，具有重要经济价值。

中国专利CN1911172公开了一种检测方法，其特征在于:传感器由两个光电接收管和至少三个不同发光波长的光源组成,基于组织氧代谢中氧合与还原血红蛋白及组织本底的不同光谱特性,根据光在组织中吸收与散射的规律,计算出局部组织氧合与还原血红蛋白的浓度。所述至少三个波长的光源与两个光电接收管以一定间距排列于一条直线上,光源可分别发出红光和近红外光。

中国专利CN1466684提供没有环境上的问题、能够容易且准确测定试料中的血红蛋白量的Hb量测定方法。用四唑鎓化合物使试样中的血红蛋白变性,在对所得到的变性血红蛋白特异的吸收波长下测定前述试样的光学变化量,就可以从此光学变化量算出前述试样的血红蛋白量。前述测定波长在520nm～670nm的范围为好。

上述两个现有专利文献虽然对含氧血红蛋白与脱氧血红蛋白进行了定量检测，但是所采用的检测手段均不是高光谱成像手段，CN1911172采用光电二极管与光电接收管配合进行点采样检测，受外界环境光影像较大；CN1466684则需要采集血样且利用辅助试剂实现，为有创有损检测，并且两者都不能实现含氧血红蛋白与脱氧血红蛋白的含量分布的检测。

人体组织含氧血红蛋白与脱氧血红蛋白的含量及分布是众多糖尿病并发症组织坏疽、溃疡病变程度的主要衡量指标之一，因此精确、高效、无创地对所述含氧血红蛋白与脱氧血红蛋白的含量及分布进行检测，对后续糖尿病的并发症的研究具有较大的指导意义。

然而，目前对上述两项指标的定量化分析主要通过抽血检查，其技术不足在于：存在检测周期长，对检测者增加痛苦等缺点，且不能对人体组织含氧血红蛋白与脱氧血红蛋白的含量分布做定量描述。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种含氧血红蛋白与脱氧血红蛋白光谱含量分布定量检测装置。

本发明还提供一种利用上述检测装置实现对含氧血红蛋白与脱氧血红蛋白光谱含量分布定量检测的方法。

本发明的技术方案如下：

一种含氧血红蛋白与脱氧血红蛋白光谱含量分布定量检测装置，包括光源模块、成像模块、调节支架、图像数据传输链路、控制命令传输链路和计算机；

所述的光源模块，包括相连的高光谱光源和控制器；所述控制器通过控制命令传输链路与所述计算机相连；所述高光谱光源的发光波段为240nm—1550nm；所述控制器用于接收经控制命令传输链路的计算机的控制指令，进而控制高光谱光源启动、关闭以及选择高光谱光源的照明波段；此处设计的优点在于：所述高光谱光源所发出的光所在范围为240nm-1550nm，这一范围包含了远紫外、近紫外、可见光、近红外以及远红外光，可提供待检测区域的光谱特征：高光谱光源的光线照射在待检测区域，经待检测区域的组织反射，由所述成像模块接收并在各个指定波段成像。

所述的成像模块包括依次连接的镜头、分光计和高光谱成像部件；所述高光谱成像部件通过图像数据传输链路与所述计算机相连；由高光谱光源发出的光线经组织反射，再经镜头到达分光计，经分光计分光后在所述的高光谱成像部件上成像；

所述的计算机包括显示模块、数据处理模块和计算模块；

所述调节支架包括支撑臂和回转臂；所述支撑臂通过机械轴承与回转臂连接；所述回转臂分别通过万向轴承与光源模块和成像模块相连；所述调节支架为对光源模块的照射角度及成像模块的拍摄角度进行调节的机械部件，实现光源模块及成像模块对检测者待检测部位的全方位拍摄。

根据本发明优选的，所述的成像模块中所述的分光计为现有的声光调制的分光系统或推扫式分光系统。