[发明专利]一种脑血氧无创监测装置

说明书

本发明公开了一种脑血氧无创监测装置，其包括脑血氧信息采集探头、无创采集子系统和监测处理子系统，以人体头部对应脑前额叶的区域作为脑血氧无创监测区，通过采集脑血氧无创监测区对红光的吸收情况作为对人体头部组织干扰信号的表征值，通过采集脑血氧无创监测区对两种不同波长的红外光的吸收情况分别作为脑部氧合血红蛋白浓度、脑部还原血红蛋白浓度的表征值，进而处理得到不含人体头部组织干扰信号的脑部氧合血红蛋白浓度值和脑部还原血红蛋白浓度值，且能够稳定、准确的实现对脑血氧值的连续实时监测。本发明对脑血氧无创监测提供了新的解决方案，提高了脑血氧无创监测的稳定性和准确性，更有利于推进脑血氧无创监测的临床应用。

技术领域

本发明涉及生物医学信号采集和处理技术领域，具体涉及一种脑血氧无创监测装置。

背景技术

氧是维持人体新陈代谢的重要物质。人体组织缺氧是导致某些疾病的重要原因，甚至可能产生严重后果，直接危及生命。人体组织的血氧饱和度是反映组织氧供应的重要参数，有着极重要的临床价值。

脑组织新陈代谢率高，耗氧量占全身耗氧量的20％，而且对缺氧特别敏感，短时间缺氧就有可能造成中枢系统不可恢复的损伤。在深低温停循环的心血管手术中、神经外科的血管内手术中、脑意外的急救中、危重病人抢救时、心脏骤停后大脑复苏的治疗等情况下，一个重要问题就是脑保护。为避免缺氧或缺血导致病人出现严重紊乱，降低手术并发症的发生，需连续监测脑血氧含量，密切关注脑供氧和脑代谢的状况，及时优化传输到脑的氧量，以防对大脑的损伤。

常规临床方法获得脑氧供应情况的方法主要有脑电图测量、体感诱发电位测量、颈静脉血氧饱和度测量、经颅多普勒测量脑中小动脉血流速度。但是这些方法都存在一些不可克服的问题。它们有的是有创的或是操作特别复杂，并且所得结果解释困难，最重要的是由于存在过多的假阴性和假阳性结果而使这些方法显得不可靠。核磁共振(NMR)和正电子断层扫描(PET)能可靠的反映脑氧供应状况，但它们不能实现手术中实时监测且设备昂贵。

近红外光谱法监测脑氧供应情况为近年来发展起来的一种极有前途的技术，它为临床提供了一种便携、实时、连续、操作简单、相对廉价的无创伤测量方法，可广泛用于脑氧监测的各种场合，获得易于临床解释的脑血氧饱和度值。

近红外光谱法测量血氧饱和度以朗伯—比尔定律(The Lambert-Beer Law)和光散射理论为基础，利用还原血红蛋白和氧合血红蛋白的光吸收系数的差别来进行。朗伯—比尔定律是：

其中，A为吸光度，I为入射光强，I_o为出射光强，μ_a为介质的吸收系数，d为光穿过介质的路径，ε为分子消光系数，c为介质的浓度。

在生物组织光谱学中，常用光密度(Optical Density，OD)来描述光在生物组织中传播时的能量损失，通常把光密度的变化量当作研究对象。吸光度的定义为：

如果路径d为常数，则光密度OD与物质浓度c成正比。在红光谱区(622nm～760nm)，HbO₂与HbR的吸收系数差距较大，波长越短，HbR对光的吸收能力越强。而当光波长逐渐增加，进入红外光谱区(780nm～1mm)后，这两者的吸收系数会出现交替领先的情况，其中805nm左右(通常为800nm～820nm)的区间为血红蛋白(氧合血红蛋白和还原血红蛋白)的等吸收点。由于在红光和红外光区里，氧合血红蛋白和还原血红蛋白有自己独特的吸收光谱，因此能决定每一种成分的相对百分含量，即血氧饱和度。