[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

说明书

本发明提供一种测量生物组织血容量、血氧、血流及氧代谢的装置和方法，属于生物医学技术领域。所述装置包括：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。本发明装置只需要将光纤探头放置在生物组织上，通过测量不同波长的光强度衰减来获得生物组织的血容量、血氧饱和度；通过测量高相干激光的光强归一化自相关曲线来获得血流量；通过血氧饱和度和血流量的改变即可以测量生物组织氧代谢率的变化。

技术领域

本发明属于生物医学技术领域，具体为一种测量生物组织血容量、血氧、血流及氧代谢的装置和方法。

背景技术

生物组织的血容量、血氧饱和度、血流量以及氧代谢率对于生物组织测量非常重要。近红外光(650nm-950nm)在生物组织中具有非常高的穿透性，能够实现深层生物组织(深度达1-3cm)的无创测量。生物组织中对近红外光吸收的主要分子包括氧和血红蛋白(HbO₂)、脱氧血红蛋白(HHb)、水和脂肪等，因此通过检测多个近红外波长的散射光强可以反演生物组织中氧和血红蛋白(HbO₂)，脱氧血红蛋白(HHb)，血容量(tHb＝HbO₂+HHb)、血容量、血氧饱和度(StO₂＝HbO₂/tHb)、水以及脂肪的浓度，称为近红外光谱技术。近红外扩散相关谱(Diffuse Correlation Spectroscopy， DCS)和近红外光谱具有相同的优点，例如相似的探测方法和相同的光穿透深度。

发明内容

本发明的目的在于提供将红外光谱技术和近红外扩散相关谱相融合，提供一种测量生物组织血容量、血氧、血流及氧代谢的装置和方法，采用本发明装置及方法可以同时实现生物组织血容量、血氧饱和度、血流量以及氧代谢率的测量。本发明目的通过以下技术方案来实现：

一种测量生物组织血容量、血氧、血流及氧代谢的装置，所述装置包括：

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。

作为本发明所述一种测量生物组织血容量、血氧、血流及氧代谢的装置的一个具体实施例，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。

作为本发明所述一种测量生物组织血容量、血氧、血流及氧代谢的装置的一个具体实施例，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。

作为本发明所述一种测量生物组织血容量、血氧、血流及氧代谢的装置的一个具体实施例，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。

作为本发明所述一种测量生物组织血容量、血氧、血流及氧代谢的装置的一个具体实施例，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。