[发明专利]一种无创肝功能多参数测量装置与检测方法

说明书

技术领域

本发明装置属于医疗器械技术领域，具体涉及一种无创肝功能多参数测量装置与检测方法。将吲哚菁绿（ICG）色素注入到患者血液里,通过测量ICG色素在规定时间内的血液里的代谢情况,来评价患者肝储备功能的能力。技术原理上是基于光谱测量原理建立测量模型,并采用数字信号滤波处理算法,计算出心率、血氧饱和度、ICG色素浓度等参数。

背景技术

肝脏疾病是一种恶性传染疾病。近年来我国患有肝病的人数达到3000万，慢性肝病毒携带者达到1.2亿。肝储备功能是指人体肝脏细胞最大功能的总和。肝储备功能检测可以直观地反映有效肝细胞的水平。在对肝脏进行手术之前，做肝储备功能分析测量，可以有效地评估手术风险，降低手术死亡率。传统的肝储备测量方法，多是基于采血化学分析检测法。这种方法缺点明显，有创伤、化验时间长、患者疼痛、极容易感染医护人员。

目前，无创肝功能多参数测量装置与方法还不能满足肝储备功能分析测量需要，无法克服实际应用中存在的脉搏波信号强度弱、信噪混频严重、传统低通滤波难以完整滤除噪声或过度去噪后导致提取信号信息丢失的问题。

发明内容

为了解决已有技术存在的问题，本发明提供了一种无创肝功能多参数测量装置与检测方法。将吲哚菁绿（ICG）色素注入到患者血液里,通过测量ICG色素在规定时间内的血液里的代谢情况,来评价患者肝储备功能的能力。技术原理上是基于光谱测量原理建立测量模型,并采用数字信号滤波处理算法,计算出心率、血氧饱和度、ICG色素15分钟滞留率(简称R15)、ICG色素浓度等参数，以图象和数字形式显示出来，实现了肝储备功能的快捷、定量测定。

本发明提供的一种无创肝功能多参数测量装置有两路测量单元，两路测量单元结构相同且共用一个显示器；每路测量单元的指夹式传感器与模拟前端单元相连；模拟前端单元通过I2C总线与单片机相连；显示器与单片机的IO口相连接；电源为系统提供稳定的直流电，单片机均与上位机连接，所述的上位机是一台工控机，上位机内存储和运行操作软件；

所述的指夹式传感器有光源单元和光电接收器单元，所述的光源单元有三个光源，每个光源分别发射1个波长的光信号，波长分别是660nm，805nm，940nm，从食指、中指、无名指中选二个手指分别夹上1路指夹式传感器；所述的光电接收器用于接收光源透射过人体手指之后的光信号，并将光信号转换为电流信号；

所述的模拟前端单元有两个结构分别相同的电流电压转换单元和两个AFE单元（AFE为主动前端的缩写）；所述的电流电压转换单元接收指夹式传感器的光电接收器输出的电流信号，并将其转换为电压信号；AFE单元通过I2C总线与单片机通信，单片机接收到模拟前端单元发送的数据，单片机把模拟前端单元的电流电压转换单元转换的电压信号进行数据处理，算出光源透过手指后光电接收器接收到的信号量；控制模拟前端单元接收单片机指令，AFE单元控制光源的驱动电流、点亮时间和内置放大器的增益；同时，AFE单元完成信号的模数转换并通过I2C总线，将数据主动发送给显示器显示吸收光谱信号数据；注入ICG后，上位机通过软件检测血液中ICG的含量；上位机通过软件对接收到的光谱信号去除背景噪音，分区段进行最小二乘法拟合模型系数，通过公式1、2计算血氧饱和度SPO₂、通过公式3、4、5计算ICG色素15分钟滞留率(简称R15)，计算每路测量单元的测量值与每一路测量值的权值，对两路测量值加权运算后得到最终测量结果；将终测量结果、计算的血氧饱和度、R15、ICG浓度回归曲线在显示器上显示； 所述的两个电流电压转换单元为第一电流电压转换单元和第二电流电压转换单元，两个AFE单元为第一AFE 单元和第二AFE 单元；

计算血氧饱和度SPO₂的公式1、2如下：

1

2

其中，公式2中的AC和DC分别为对应波长光源的直流分量与交流分量, Φ定义为交流与直流比的线性累加和；公式1中的a和b为标定常数，可以通过血氧饱和仪对本设备做测量标定，得到其值。

ICG色素15分钟滞留率(简称R15)的计算公式3如下:

R15%=e^BT 3

其中，T为时间，B由线性回归方程求得，分区段后，即为i区段的值；

其中，公式4的和是指夹式传感器的不同波长光电转换信号；公式5的cg是和R15相关的浓度系数，β为常数项；为t时刻的ICG色素值，为t=0时注射ICG色素值；采用最小二乘法，线性回归分析求得数学模型中的系数项与的值。