基于近红外漫射光谱的离体血氧测量技术研究

摘要

基于近红外漫射光谱技术（Near-Infrared Diffuse Optical Spectroscopy, NIRS）和修正的比尔朗伯定律（Modified Beer-Lambert Law, MBLL）提出了一种适用于离体血液的新型氧含量测量方法，同时开发了血氧实时监测系统以实现体外循环血氧参数的连续监测。NIRS利用脱氧血红蛋白和氧合血红蛋白对两种波长近红外光吸收率的差异来计算组织的吸收和散射系数，朗伯-比尔定律是表征光强衰减与光子传输路径关系的数学表达式，将二者结合可估算血红蛋白的吸收系数；与传统的测量方式不同，本文所提出的透射式测量方法，通过双波长（660～904 nm）光源探头交替切换可获取多参数的光学信号，信号实时上传至采集界面（LabVIEW），经过对数化处理，并结合创新的血氧算法得到血液吸收系数、血氧饱和度与光信号的线性模型。为了验证本文研究方案的可行性，开展了液态仿体实验和离体血溶液实验，以滴入溶液墨水体积（仿体实验）和酵母溶液体积（血溶液实验）为变量，通过调控溶液浓度改变光密度变化幅度，证实二者均与光密度（DO）具有良好的线性关系（r2>0.95, p<0.01）。本研究所提出的新型血氧测量方法和血氧实时监测系统适合于离体血液的血氧测量，数据准确可靠、重复稳定性好。

关键词

近红外漫射光谱技术 / 修正的比尔朗伯定律 / 体外循环 / 血氧饱和度