[发明专利]测量生物组织血容量、血氧、血流及氧代谢的装置和方法

权利要求书

1.一种测量生物组织血容量、血氧、血流及氧代谢的装置，其特征在于，包括：

高相干激光器和激光二极管，通过发射光纤与发射探头相连，

光电探测器，通过接收光纤连接到发射探头上，

所述光电探测器还依次连接有计数器以及个人计算机，

所述发射探头和接收探头连接到生物组织。

2.如权利要求1所述一种测量生物组织血容量、血氧、血流及氧代谢的装置，其特征在于，所述高相干激光器及激光二极管与发射光纤之间还设置有光开关；所述光电探测器为单光子探测器。

3.如权利要求1所述一种测量生物组织血容量、血氧、血流及氧代谢的装置，其特征在于，所述高相干激光器的波长为600～950nm，线宽为10^-5～10^-4nm，功率大于50mW；所述激光二极管采用和高相干激光器不一样的波长，波长范围为600～950nm，谱线宽度为1～2nm，功率大于50mW。

4.如权利要求1所述一种测量生物组织血容量、血氧、血流及氧代谢的装置，其特征在于，所述发射光纤为多模光纤，芯径为50μm，62.5μm，100μm或以上；所述发射探头为多模光纤或自聚焦透镜中的一种。

5.如权利要求1所述一种测量生物组织血容量、血氧、血流及氧代谢的装置，其特征在于，所述接收光纤为单模光纤，芯径为5μm，所述接收探头为单模光纤或自聚焦透镜中的一种。

6.一种测量生物组织血容、血氧、血流及氧代谢的方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1至5任一项所述的装置对生物组织的血容量、血氧饱和度、血流量以及氧代谢率进行测量：采用高相干光源和激光二极管混合型光源，通过光开关、发射光纤和发射探头入射到生物组织中；单光子探测器通过接收探头、接收光纤接收来自生物组织的散射光，并把光强信号转化为电脉冲，计数器对电脉冲实现计数，计算机实现光强和光强归一化自相关的计算，最后通过理论分析获得生物组织的血容量、血氧饱和度、血流量和氧代谢率的变化。

7.如权利要求6所述一种测量生物组织血容、血氧、血流及氧代谢的方法，其特征在于，所述生物组织的血容量、血氧饱和度通过测量不同波长的光强度衰减来获得；所述生物组织的血流量通过测量高相干激光的光强归一化自相关曲线来获得；所述生物组织氧代谢率的变化可通过血氧饱和度和血流量来获得。

8.如权利要求6或7所述一种测量生物组织血容、血氧、血流及氧代谢的方法，其特征在于，所述血容量tHb的计算公式为：

上式中，C_HHb，C_HbO2分别表示氧和血红蛋白和脱氧血红蛋白的浓度；

所述血氧饱和度StO₂计算公式为：

上式中，C_HHb，C_HbO2分别表示氧和血红蛋白和脱氧血红蛋白的浓度。

9.如权利要求6或7所述一种测量生物组织血容、血氧、血流及氧代谢的方法，其特征在于，所述光强归一化自相关g₂(τ)的计算公式为：

上式中，< >表示对时间平均，I(t)表示t时刻的光强，I(t+τ)表示t+τ时刻的光强，τ表示延迟时间。

10.如权利要求6或7所述一种测量生物组织血容、血氧、血流及氧代谢的方法，其特征在于，所述氧代谢率rCMRO₂计算公式为：

上式中，ΔC_HHb/C_HHb表示氧合血红蛋白浓度的相对变化；ΔtHb/tHb₀表示血容量的相对变化；表示血流量的相对变化。