氧是人體內(nèi)重要的生命物質(zhì),是維持體內(nèi)組織細(xì)胞正常功能的基礎(chǔ)。氧在血液中主要以與血紅蛋白結(jié)合的形式存在。血氧飽和度可以反映氧氣與血紅蛋白結(jié)合情況、判斷血液運(yùn)輸能力,是臨床診斷中的一項(xiàng)生理指標(biāo)。組織氧飽和度是組織中微血管的平均血氧參數(shù),能更細(xì)致的反映組織器官的氧合、血運(yùn)狀況,在臨床診斷中具有更重要的參考價(jià)值。但目前成熟的技術(shù)只能測(cè)量組織血氧參數(shù)的相對(duì)量,對(duì)組織血氧飽和度參數(shù)的監(jiān)測(cè)尚缺乏有效手段。本文旨在研究人體組織氧飽和度的無(wú)創(chuàng)檢測(cè)技術(shù),研制近紅外光譜無(wú)創(chuàng)、連續(xù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)組織氧飽和度系統(tǒng)。分析了現(xiàn)有的血氧飽和度檢測(cè)、血紅蛋白濃度相對(duì)量檢測(cè)的理論,討論了人體組織的光學(xué)特性和生物組織光學(xué)中的漫射方程。提出了無(wú)創(chuàng)測(cè)量組織氧飽和度的方案并研究了絕對(duì)量的計(jì)算方法。以多模塊組合方式搭建測(cè)試系統(tǒng),系統(tǒng)包括:傳感模塊、光源驅(qū)動(dòng)模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、弱信號(hào)放大模塊和控制模塊。在傳感模塊的設(shè)計(jì)中,對(duì)比了主流光學(xué)生物傳感芯片的性能和優(yōu)缺點(diǎn),設(shè)計(jì)了基于不同光學(xué)生物傳感器的方案,分析了每一種方案的可行性并制作傳感器測(cè)試;介紹了其他各模塊核心芯片的主要特性,提出了一種弱電流轉(zhuǎn)換方案并給出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證;提出了采用AFE4900模擬前端代替控制電路的設(shè)計(jì)方案,給出部分原理圖和封裝圖并討論了此方案的可行性。系統(tǒng)軟件方面,設(shè)計(jì)了光源時(shí)序控制程序、模數(shù)轉(zhuǎn)換程序、人機(jī)交互程序等。設(shè)計(jì)并編寫(xiě)了上位機(jī)軟件程序,軟件具有適用各個(gè)傳感模塊、光強(qiáng)數(shù)據(jù)全面顯示、測(cè)試結(jié)果連續(xù)顯示等功能。實(shí)現(xiàn)了組織氧飽和度的無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測(cè)。利用該系統(tǒng)進(jìn)行了可信性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、前臂靜脈阻斷模擬皮瓣血管栓塞實(shí)驗(yàn),結(jié)果顯示:對(duì)同一受試者連續(xù)測(cè)量,測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定;對(duì)不同受試者集中測(cè)量,測(cè)試結(jié)果存在微小差異,差異幅度在0.05左右;靜脈阻斷下系統(tǒng)組織氧參數(shù)發(fā)生顯著改變,最大降幅0.25。實(shí)驗(yàn)表明系統(tǒng)具有較高穩(wěn)定性和靈敏度,能夠?qū)崟r(shí)、無(wú)創(chuàng)測(cè)量組織氧飽和度參數(shù)、反映組織氧變化趨勢(shì),可以為臨床檢測(cè)術(shù)后皮瓣血氧運(yùn)輸狀態(tài)提供重要依據(jù)。
【學(xué)位單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：O657.33;R318
【部分圖文】：

全血的氧合解離曲線

圖 1-2 不同組織成分的吸光量變化分脈搏血氧計(jì)的基本結(jié)構(gòu)如圖 1-3 所示，探頭光源部分長(zhǎng)為 660nm、940nm 的紅光和紅外光，指端下方固定一的光，將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成隨脈動(dòng)搏動(dòng)的電信號(hào)，通過(guò)采集

圖 2-2 兩種血紅蛋白在近紅外波段的對(duì)比的氧飽和度（SPO2）為 98%；靜脈血氧飽和度和度由于血管分布不同有所差別。肌肉組織中腦組織中為 60%左右。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 丁海曙;騰軼超;;組織血氧參數(shù)近紅外無(wú)損檢測(cè)技術(shù)及自主創(chuàng)新之路[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;2007年09期

2 吳太虎;徐可欣;劉慶珍;陳鋒;;近紅外光譜法無(wú)創(chuàng)測(cè)量人體血紅蛋白濃度[J];激光生物學(xué)報(bào);2006年02期

3 丁海曙,騰軼超,李岳,黃嵐,趙軍,過(guò)傳良,王廣志;我國(guó)首次研制出近紅外組織血氧參數(shù)無(wú)損監(jiān)測(cè)儀應(yīng)用于臨床[J];中國(guó)醫(yī)療器械信息;2005年03期

4 丁海曙,王廣志;用近紅外光譜方法定量評(píng)估骨骼肌有氧代謝功能[J];現(xiàn)代康復(fù);2000年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 黃嵐;近紅外組織氧絕對(duì)量檢測(cè)的研究及應(yīng)用[D];清華大學(xué);2004年

本文編號(hào)：2828612