[发明专利]一种无创光学脑组织氧代谢的测量方法

说明书

本发明涉及一种无创光学脑组织氧代谢的测量方法，其主要技术特点是：通过改变待测者的吸氧浓度，进行吸氧浓度测试；将光源以及光电检测器放置于人体额部，获得脑深部组织的光电信号；将脑深部组织的光电信号进行滤波处理，得到血液动力学参数，并建立脑组织氧代谢量的计算模型。本发明设计合理，其通过近红外光检测待测者脑部血流动力学参数，实现了无创、非侵入、实时连续脑组织氧代谢测量功能，其测量准确、精度高、安全可靠、使用方便、适用范围广泛以及没有任何药物和其他因素的副作用。

技术领域

本发明属于生物医学工程技术领域，尤其是一种无创光学脑组织氧代谢的测量方法。

背景技术

脑组织氧代谢指标是衡量大脑正常与否的一个重要参数。大脑是人体中氧代谢最旺盛的器官之一，虽然脑的重量只占体重的2％，但它的耗氧量却占全身氧量的20％。脑组织的氧代谢在全脑代谢乃至全身代谢中都具有特殊重要作用，维持正常的脑组织氧代谢是保证脑功能正常的首要环节。而且大脑对缺氧的耐受能力较差，需要动态、定量、及时地了解脑组织氧代谢的情况。针对脑组织氧代谢的情况，以往对脑灌注压(CPP)、颅内压(ICP)、脑血流量(CBF)和平均动脉压(MABP)等参数的检测是不够的。因此，如何对脑组织氧代谢指标进行无创、准确测量是目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、精度高、安全可靠且使用方便的无创光学脑组织氧代谢的测量方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种无创光学脑组织氧代谢的测量方法，包括以下步骤：

步骤1、将光源以及光电检测器放置于人体额部，获得脑深部组织的光电信号；

步骤2、通过改变待测者的吸氧浓度，进行吸氧浓度测试；

步骤3、将脑深部组织的光电信号进行滤波处理，得到血液动力学参数，并建立脑组织氧代谢量的计算模型。

步骤4、将脑组织氧代谢量与脑组织氧代谢量基准值相比较并评估待检测者的脑代谢情况。

进一步，所述步骤3中吸氧浓度测试包括预测试阶段和评估阶段；所述预测试阶段和评估阶段均包括三个氧阶段，每个氧阶段均包括“低-高-低”和“高-低-高”两种测试模式；所述测试模式的选取根据待测者开始吸入的氧浓度来决定。

进一步，所述脑深部组织选择脑前额叶组织，或者根据光源以及光电检测器放置位置选择顶叶组织、颞叶组织、枕叶组织。

进一步，所述步骤3采用傅里叶变换滤波方法和窄带滤波方法进行滤波处理，或者同时采用傅里叶变换滤波方法、窄带滤波方法及中值滤波方法进行滤波处理。

进一步，所述脑组织氧代谢量的计算模型为：其中，ΔHbO₂为血液动力学参数中的含氧血红蛋白相对值，ΔHb为血液动力学参数中的脱氧血红蛋白相对值。

进一步，所述脱氧血红蛋白相对值ΔHb的计算公式为：

所述含氧血红蛋白相对值ΔHbO₂的计算公式为：

其中ε₁、ε₃是波长为λ₁时Hb和HbO₂的摩尔吸收系数，ε₂、ε₄是波长为λ₂时Hb和HbO₂的摩尔吸收系数。

本发明的优点和积极效果是：