近红外光谱技术监测组织氧饱和度系统的研究

发布时间：2020-09-28 09:15

　　 氧是人体内重要的生命物质,是维持体内组织细胞正常功能的基础。氧在血液中主要以与血红蛋白结合的形式存在。血氧饱和度可以反映氧气与血红蛋白结合情况、判断血液运输能力,是临床诊断中的一项生理指标。组织氧饱和度是组织中微血管的平均血氧参数,能更细致的反映组织器官的氧合、血运状况,在临床诊断中具有更重要的参考价值。但目前成熟的技术只能测量组织血氧参数的相对量,对组织血氧饱和度参数的监测尚缺乏有效手段。本文旨在研究人体组织氧饱和度的无创检测技术,研制近红外光谱无创、连续、实时监测组织氧饱和度系统。分析了现有的血氧饱和度检测、血红蛋白浓度相对量检测的理论,讨论了人体组织的光学特性和生物组织光学中的漫射方程。提出了无创测量组织氧饱和度的方案并研究了绝对量的计算方法。以多模块组合方式搭建测试系统,系统包括:传感模块、光源驱动模块、模数转换模块、弱信号放大模块和控制模块。在传感模块的设计中,对比了主流光学生物传感芯片的性能和优缺点,设计了基于不同光学生物传感器的方案,分析了每一种方案的可行性并制作传感器测试;介绍了其他各模块核心芯片的主要特性,提出了一种弱电流转换方案并给出实验数据验证;提出了采用AFE4900模拟前端代替控制电路的设计方案,给出部分原理图和封装图并讨论了此方案的可行性。系统软件方面,设计了光源时序控制程序、模数转换程序、人机交互程序等。设计并编写了上位机软件程序,软件具有适用各个传感模块、光强数据全面显示、测试结果连续显示等功能。实现了组织氧饱和度的无创、实时、连续监测。利用该系统进行了可信性验证实验、前臂静脉阻断模拟皮瓣血管栓塞实验,结果显示:对同一受试者连续测量,测试结果稳定;对不同受试者集中测量,测试结果存在微小差异,差异幅度在0.05左右;静脉阻断下系统组织氧参数发生显著改变,最大降幅0.25。实验表明系统具有较高稳定性和灵敏度,能够实时、无创测量组织氧饱和度参数、反映组织氧变化趋势,可以为临床检测术后皮瓣血氧运输状态提供重要依据。
【学位单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：O657.33;R318
【部分图文】：

全血的氧合解离曲线

图 1-2 不同组织成分的吸光量变化分脉搏血氧计的基本结构如图 1-3 所示，探头光源部分长为 660nm、940nm 的红光和红外光，指端下方固定一的光，将光信号转变成随脉动搏动的电信号，通过采集

图 2-2 两种血红蛋白在近红外波段的对比的氧饱和度（SPO2）为 98%；静脉血氧饱和度和度由于血管分布不同有所差别。肌肉组织中脑组织中为 60%左右。

【参考文献】

相关期刊论文 前4条

1 丁海曙;腾轶超;;组织血氧参数近红外无损检测技术及自主创新之路[J];激光与光电子学进展;2007年09期

2 吴太虎;徐可欣;刘庆珍;陈锋;;近红外光谱法无创测量人体血红蛋白浓度[J];激光生物学报;2006年02期

3 丁海曙,腾轶超,李岳,黄岚,赵军,过传良,王广志;我国首次研制出近红外组织血氧参数无损监测仪应用于临床[J];中国医疗器械信息;2005年03期

4 丁海曙,王广志;用近红外光谱方法定量评估骨骼肌有氧代谢功能[J];现代康复;2000年05期

相关博士学位论文 前1条

1 黄岚;近红外组织氧绝对量检测的研究及应用[D];清华大学;2004年

本文编号：2828612