[发明专利]一种无创脑血流量测量系统及测量方法

说明书

技术领域

本发明属于脑血流量测量方法技术领域，具体涉及一种结合近红外光谱及脉搏色素法的无创脑血流量测量系统及测量方法。

背景技术

在人体正常生理活动中，脑血管血流动力学参数如脑血流、脑血氧饱和度、脑血管管床循环时间等，能够评估个体脑血管功能，预警脑中风及脑出血的发生。

脑组织血流是由脑血流循环自动调节维持的，是神经活动不受损伤的先决条件。脑血流量急剧下降会导致局部或是全颅急剧缺血，对脑组织活性及人体生命健康构成威胁。随着科学技术的发展，目前临床上测量脑血流量的方法有Xe¹³³或Kr⁸⁵同位素标记法，疝气增强CT，PET，MRI等技术，但这些技术较为复杂，不适用于所有人群也不利于临床快速测量。

使用疝气增强CT法测量脑血流虽有一定临床价值，但测量过程需要病人吸入疝气。疝气浓度超过50％时对人体有麻醉作用。吸入少量时不同人对疝气反应不同。此种方法对于测量过程需要十分小心，对人体并不十分健康。

PET测量脑血流法是目前临床上最为认可的一种方法，18O-H2O示踪剂PET被认为是脑血流测量的“金标准”。但此种方法高昂的价格成本让其普及性受到限制。无法大面积普及，也不是普通人都能够承受的一种医学检测方法。

MRI磁共振技术已应用于全身各系统的成像诊断。效果最佳的是颅脑，及其脊髓、心脏大血管、关节骨骼、软组织及盆腔等。对心血管疾病不但可以观察各腔室、大血管及瓣膜的解剖变化，而且可作心室分析，进行定性及半定量的诊断，可作多个切面图，空间分辨率较高，显示心脏及病变全貌，及其与周围结构的关系。但是使用该技术测量脑血流需要进入专门的磁共振测量室。MRI需要庞大的仪器设备来支撑其测量过程，无法达到希望的临床快速检测，无法向医生提供病人的实时脑血流变化。

发明内容

为了适合临床上脑血流量的快速检测，本发明提供了一种无创脑血流量测量系统及测量方法。

本发明是这样实现的，根据本发明的一个方面，提供了一种无创脑血流量测量系统，包括由三波长二极管和脑前额光电检测器组成的脑前额ICG浓度测量模块、两波长二极管和耳垂光电检测器组成的透射式耳垂ICG浓度测量模块、主控制器和上位机，脑前额光电检测器、耳垂光电检测器分别与主控制器连接，将检测到的信号在主控制器中AD转换，主控制器连接上位机，将转换后的信号发送给上位机进行计算。

进一步地，所述主控制器由顺次连接的滤波模块、AD转换模块和蓝牙发送模块组成。

进一步地，所述三波长二极管发射的三种波长长度分别为760nm、810nm、840nm；所述两波长二极管发射的两种波长长度分别为760nm、840nm。

进一步地，所述三波长二极管与脑前额光电检测器之间的距离为2cm。

根据本发明的另外一个方面，提供一种利用上述无创脑血流量测量系统进行脑血流量测量的方法，采用多波长光电检测技术，静脉注射ICG，通过对脑部ICG浓度和动脉ICG浓度检测，实现无创脑血流量测量，该方法包括如下步骤：

1)脑部ICG浓度计算

选用三种波长分别为λ₁＝760nm、λ₂＝810nm，λ₃＝840nm的三波长二极管，向大脑前额叶发射不同波长的光，HbO₂、Hb、ICG吸收反射后由脑前额光电检测器接收，传至主控制器进行AD转换，再将转换后的信号传至上位机，依据朗博比尔定律进行矩阵反演计算得到三种吸光物质的浓度变化量，根据三种吸光物质的浓度变化量计算脑部ICG浓度，过程如下：

其中，A表示吸光度，DPF(λ)为差分路径因子，r为光源和脑前额光电检测器的距离，ε^λ为波长为λ时物质的吸光系数，C为被检测物质的浓度；

因此，脑部ICG浓度的计算公式为：

2)耳垂动脉ICG浓度计算

选用两种波长分别为λ₄＝760nm、λ₅＝840nm的两波长二极管，向耳垂发射不同波长的光，透射后的光被耳垂光电检测器接收，传至主控制器进行AD转换，再将转换后的信号传至上位机，在ICG注射前检测出Hb的浓度C_hb，即可计算出耳垂动脉ICG浓度，计算式如下：