基于近红外连续波的无创组织体血氧检测系统.doc

血氧检测摘要众所周知，人体各项生命活动离不开氧的参与。人体吸入的氧绝大多数随血液循环被输送到全身各处的组织细胞。只要对血液中的氧含量做到准确的检测,就可以了解身体各个组织器官是否缺氧，临床上一般通过测量血氧饱和度来判断人体血液中的含氧量。血氧饱和度是指血液中血红蛋白实际结合的氧气氧含量占血液中血红蛋白所能结合氧气的最大量氧容量的比例。人体血氧饱和度值作为一个非常重要的生理指标,己经被用到了实时监护、临床医学等各个方面。由于近红外光谱技术具有无创伤、灵敏度高、响应速度快等特点，在医学诊断和治疗领域有着广泛的应用。近红外光谱技术具有无创伤、灵敏度高、响应速度快等特点，因此，在医学诊断和治疗领域有着广泛的应用。本文一方面分析了血氧检测的研究背景及意义，用近红外连续波作为组织检测系统的设计方案，并应用时间分辨方法估算组织体的差分途径因子，并根据修正的朗伯-比尔定律计算出组织血氧饱和度方案和由光子漫射方程理论推导出的基于空间分辨组织血氧饱和度的测量方案。关键词朗伯-比尔定律血氧饱和度值红外连续波无创检测一绪论11.1人体血氧检测的背景和意义11.2人体组织的血氧检测的发展21.3近红外无创组织体血氧检测测量方法的研究31.3.1连续波的血氧测量技术31.3.2基于时间分辨血氧测量技术41.3.3基于频率分辨的血氧测量技术5二近红外连续波无创血氧检测52.1连续波无创血氧检测系统的理论基础52.2基于差分途径的连续波测量方法72.3基于差分途径系数的连续波无创血氧测量方法7三检测系统的研究83.1系统总体设计方案83.2硬件系统的设备选择和搭建93.2.1光源系统的选择93.2.2光电探测器的选择103.2.3单光子计数器的选择113.2.4光路转换系统的选择123.3.1AD采集模块143.3.2时序控制程序143.3.2LCD显示程序控制程序14四总结16致谢17参考文献18附录19一绪论1.1人体血氧检测的背景和意义氧是生命活动的基础。正常情况下,进入血液中的氧大约有溶解在血浆中,这一部分被称作,它代表动脉血浆中的氧分压。其余约的氧则与血浆中的血红蛋白分子结合,形成氧合血红蛋白,没有与氧结合的血红蛋白分子被称为还原血红蛋白。以形式存在的氧被称作,代表动脉血液中血红蛋白的氧饱和度。图为和在血浆中所占比例。血液中的氧以这两种方式运载到全身各处组织毛细血管。在毛细血管中,氧合血红蛋白释放氧,以维持组织细胞的新陈代谢,从而变为还原血红蛋白。最后血液经静脉系统回流到心脏,开始下一轮的循环。着社会的进步和人民生活水平的提高,全社会对于疾病的初期检查发现越来越重视,开发方便准确稳定的生理指标检测仪器成为一件非常迫切的事情,这对于实现全民普适化医疗保障的目的也具有重要的推动作用。人体各项生命活动离不开氧的参与。人体充足吸入氧,使足够的氧溶入动脉血液中,对维持生命是至关重要的。医学上认为,人体组织缺氧是导致许多疾病的根源,严重的甚至直接危及生命。人体吸入的氧绝大多数随血液循环被输送到全身各处的组织细胞。只要对血液中的氧含量做到准确的检测,就可以了解身体各个组织器官是否缺氧,受检者是否存在呼吸障碍等疾病。临床上一般通过测量血氧饱和度来判断人体血液中的含氧量。血氧饱和度是指血液中血红蛋白实际结合的氧气氧含量占血液中血红蛋白所能结合氧气的最大量氧容量的比例。人体血氧饱和度值作为一个非常重要的生理指标,己经被用到了实时监护、临床医学等各个方面。基于近红外光谱技术的无创人体血氧检测系统不会让受检者产生创伤,同时具有较高的准确性,非常合用于实时连续检测,在实际生活中得到了广泛的推广与应用。动脉血的血氧饱和度是反映血液循环系统以及呼吸循环系统的重要参数。及时检测动脉中氧含量是否充足,是判断人体呼吸系统、循环系统是否出现障碍或者周边环境是否缺氧的重要指标。实验证明,通过对血氧饱和度的测量分析,可有助于防止、判别疾病,并对评价治疗效果也有一定的指导意义。实时检测人体组织中氧的代谢及运送过程对生命科学研究有着重大的意义。由于脉搏血氧检测系统可以快速准确地无创测定动脉血液中的氧饱和度与脉率,并且价格日趋便宜,因此正被广泛使用在肺科、手术室、急救室、危重病人监护病房等多种科室及救护车和救护直升机等场合。相对于其他一些检测方法，近红外组织检测技术可检测人体局部组织的光学参数并由此诊断组织的健康状况或病变情况，并已成为人体无创测量新的发展方向。1.2人体组织的血氧检测的发展目前发展较为成熟的技术有：血气分析法、极谱电极测量法，核磁共振法，磷光光谱法等等。这几种方法各有特点，但还不能完全满足科学研究与临床诊断对实时、无创性、便携性及低成本的规定，这使它们的应用受到很大的限制。血氧饱和度检测一般分为：有创测量方法和无创测量方法。常规的方法是血气分析的方法。它是一种有创的血氧测量方法