[发明专利]一种局部脑组织血氧血容绝对量检测装置及检测方法

权利要求书

1.一种局部脑组织血氧血容绝对量检测装置，其特征在于，包括能发射红外光到待测局部脑组织表面、并探测从待测局部脑组织表面反射回来的光强的光学探头，以及控制所述光学探头发射、获取光学信号的控制器；所述光学探头包括一个以上可发出至少两种波长近红外光的光源和设置在所述光源周围的一个以上探测通道，所述探测通道包括两个以上光敏探测器。

2.根据权利要求1所述的局部脑组织血氧血容绝对量检测装置，其特征在于，所述光学探头包括一个可发出至少两种波长近红外光的光源，所述光源中心点与所述光敏探测器中心点之间的距离为2.5cm～4.5cm；同一探测通道上相邻的两个光敏探测器的中心点之间的距离不超过1cm；同一探测通道上相邻的两个光敏探测器的中心点与光源中心点之间的两根连线的夹角α的取值范围为0<α<13.5⁰。

3.根据权利要求2所述的局部脑组织血氧血容绝对量检测装置，其特征在于，所述光敏通道包括两个光敏探测器；所述夹角α的取值范围为4.9⁰<α<9.5⁰。

4.根据权利要求3所述的局部脑组织血氧血容绝对量检测装置，其特征在于，所述光敏通道包括三个光敏探测器，相邻两个光敏探测器的中心点与光源中心点之间的连线的两个夹角取值范围均为0～6⁰。

5.根据权利要求1所述的局部脑组织血氧血容绝对量检测装置，其特征在于，所述光学探头包括两个以上至少可发出两种波长近红外光的光源，相邻两个光源中心点之间的距离不超过1cm。

6.根据权利要求1所述的局部脑组织血氧血容绝对量检测装置，其特征在于，所述光学探头包括四个均匀分布在同一条直线上的光源和两组分布在所述光源所在直线上下两侧的探测通道，每组探测通道包括五个均匀分布的探测通道，相邻的两个光源之间共用该两个光源之间的两个探测通道。

7.一种利用权利要求1～6之一所述的装置检测局部脑组织血氧血容绝对量的方法，其特征在于，该方法为：

1）光源照射到待测局部脑组织表面，利用下式计算光密度OD：

OD=logU0U;]]>

其中，U_o和U分别为光源的初始电压和光敏探测器测得的出射电压信号；

2）以光学探头中光源和与该光源周围的光敏探测器之间的间距为横坐标，以上述光密度为纵坐标，绘制不同间距下光密度变化分布，计算光源发出的波长为λ_i的近红外光的光密度随所述间距变化的斜率S（λ_i）和截距In(λ_i)，并根据下式计算出波长为λ_i的近红外光的光扩散因子D（λ_i）：

D（λ_i）=2.3S（λ_i）+D（cal）；

其中，D（cal）取值为3.03；i=1、2…；

3）利用上述光扩散因子D（λ_i）计算所述波长为λ_i的近红外光的光衰减因子μ′_t（λ_i）：

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

μ'_t（cal）为标准样本的光衰减因子；ρ₀为光学探头中光源和光敏探测器间距的平均值；

4）利用下式计算波长为λ_i的近红外光下局部脑组织组织的光吸收系数μ_a（λ_i）：

μa(λi)=D(λi)23μt′(λi);]]>

5）利用任意两种波长的光吸收系数μ_a(λ₁)、μ_a(λ₂)计算含氧血红蛋白HbO₂浓度绝对量和脱氧血红蛋白Hb浓度绝对量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，为波长分别为λ₁、λ₂的近红外光在局部脑组织中传播时HbO₂的摩尔吸收系数；ε_Hb(λ₁)、ε_Hb(λ₂)分别为波长为λ₁、λ₂的近红外光在生物组织中传播时Hb的摩尔吸收系数。

6）由HbO₂、Hb的浓度的绝对量计算出一个探测通道覆盖的生物组织的血容THC和血氧饱和度StO2：

THC=CHb+CHbO2]]>

CStO2=CHbO2/THC.]]>