[发明专利]利用单距离光源-探测器对测量组织血氧饱和度的方法

说明书

本发明涉及生物医学工程中的血氧测量技术领域，提出了一种利用单距离光源‑探测器对测量血氧饱和度的方法，包括以下步骤：S1、配置吸收系数已知的两种仿体模型；S2、通过单距离光源‑探测器测量两种仿体模型在波长λ1和波长λ2下的光强度；S3、通过单距离光源‑探测器测量样品在波长λ1和波长λ2下的光强度；S4、根据测量得到的光强值，计算两种波长下的样品的吸收系数；S5、根据两种波长下的吸收系数，计算得到样品的氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白浓度。本发明可以通过单距离光源‑探测器对测量光学信号来量化血氧饱和度，简化了测量仪器，准确度高，可以广泛应用于血氧测量技术领域。

技术领域

本发明涉及生物医学工程中的血氧测量技术领域，特别是涉及一种改良MBLL算法在单距离S-D对测量血氧饱和度中的应用方法。

背景技术

氧气对于维持生理活动的重要性不言而喻，血液中携带的氧气通过微脉管系统血流供给组织。许多疾病，如缺血性中风，癌症和外周动脉疾病，可以显着改变血氧饱和度状态。因此，监测氧合状态对于理解病理生理学以及疾病诊断和治疗是至关重要的。

然而，目前可用于评估体内组织的氧合状态的技术是有限的。氧分压(PO₂)是一种量化侵入模式中氧气压力的技术，这对健康人群是不利的。在过去的四十年中，近红外漫射光谱(NIRS)已被开发为一种非侵入性模式，可以低成本快速测量组织血氧。在近红外(NIR)范围内(即650-900nm)，血红蛋白以及水都具有低吸收率，使得光能穿透深层组织高达几厘米。除了组织吸收之外，穿过组织的光子在被探测器收集之前会遇到多次散射，其被称为“漫射光”。NIRS组织血氧计可以从收集的光信号中将组织吸收和散射分开，但这两种技术都需要对光进行复杂的操作，从而大大提高了仪器的成本。连续波(CW)组织血氧计需要从多个光源–探测器(S-D)对中收集光学数据。也就是说，目前提取组织血液氧合绝对值(例如，血氧饱和度)的方法需要测量来自多个光源和探测器(S-D)对之间的漫射光信号。但多个S-D对增加了仪器的成本以及光学探针的尺寸，使得难以在具有小尺寸或大曲率的组织(例如，小鼠脑部、人体乳房)上进行测量。

近些年报道的各种漫射光学研究，单个S-D对仅用于量化血红蛋白浓度变化。然而组织血氧饱和度(StO₂)等参数对于临床医学来说意义重大，其值只能由绝对血红蛋白浓度得出，而不是其浓度的相对变化。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种利用单距离光源-探测器对测量组织血氧饱和度的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种利用单距离光源-探测器对测量组织血氧饱和度的方法，包括以下步骤：

S1、配置吸收系数分别为μ_a0(λ_i)和(1-α)μ_a0(λ_i)的两种仿体模型；

S2、通过单距离光源-探测器测量两种仿体模型在波长λ1和波长λ2下光强度I₁₀₁，I₁₀₂和I₂₀₁，I₂₀₂，其中，I₁₀₁，I₁₀₂分别表示在波长λ1和波长λ2下测量得到的第一种仿体模型的光强度，I₂₀₁，I₂₀₂分别表示在波长λ1和波长λ2时测量得到的第二种仿体模型的光强度；

S3、通过单距离光源-探测器测量样品在波长λ1和波长λ2下的光强度I₁₁和I₁₂；

S4、根据步骤S2和步骤S3测量得到的光强值，计算两种波长下的样品的吸收系数和计算公式为：

S5、根据两种波长下的吸收系数，计算得到样品的氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白浓度。