[发明专利]一种基于扩散理论的反射式脉搏血氧检测方法

摘要

本发明属于人体生理参数测量技术领域，涉及一种基于扩散理论的反射式脉搏血氧检测方法，包括：(1)建立组织体吸收系数和SaO2之间的关系；(2)建立反射光强与组织体吸收系数之间的关系；(3)建立R值与反射光强之间的关系；(4)采集红光波长及近红外光波长下脉搏波信号；(5)对红外光波长下脉搏波信号波形进行特征检测，提取出的峰值即为反射光强的最大、最小值；(6)计算血氧饱和度系数R；(7)R值带入到上述定标曲线中，实时得到所需的血氧饱和度值。本发明能够实现无创、实时的测量，且精度更高、应用范围更广。

主权项

1.一种基于扩散理论的反射式脉搏血氧检测方法，包括下列步骤：(1)建立组织体吸收系数μ_a和S_aO₂之间的关系：定义组织体吸收系数μ_a为其中V_a和V_v分别为动脉血和静脉血的体积分数，为除去血液外其他组织的吸收系数，为动脉血吸收系数，为静脉血吸收系数，且有：μaart=H×[SaO2×μa(HbO2)+(1-SaO2)×μa(Hb)],]]>μaven=H×[SvO2×μa(HbO2)+(1-SvO2)×μa(Hb)],]]>其中H为血细胞比容，μ_a(HbO₂)为血细胞中含氧血红蛋白的吸收系数，μ_a(Hb)为血细胞中还原血红蛋白的吸收系数，SaO2是动脉血氧饱和度，SvO2是静脉血氧饱和度；设动脉血管体积分数V_a＝0，得到最小吸收系数公式μamin=Vv×μaven+[1-(Va+Vv)]×μatis;]]>设动脉血管舒张时V_a＝0.1，得到最大吸收系数公式μamax=0.1×μaart+Vv×μaven+[1-(Va+Vv)]×μatis;]]>(2)建立反射光强R (ρ)与组织体吸收系数μ_a之间的关系：由扩散方程模型组织体出射光光强的理论值的表达式为：R(ρ)=-14πΣm=-∞+∞[z3,m(ρ2+z3,m2)-32×{1+[μa(ρ2+z3,m2)D]12}×exp{-[μs(ρ2+z3,m2)D]12}-]]>z4,m(ρ2+z4,m2)-32×{1+[μs(ρ2+z4,m2)D]12}×exp{-[μa(ρ2+z4,m2)D]12}]]>式中D为扩散系数，ρ为光源和探测器的径向距离，μ_a和μ′_s为皮肤组织整体的吸收系数和约化散射系数；当μ_a取最小值μ_amin时，反射光强R(ρ)取到最大值R_max(ρ)；当μ_a取最大值μ_amax时，反射光强R(ρ)取到最小值R_min(ρ)；(3)建立R值与R(ρ)之间的关系将组织体吸收系数R值由最大反射光强R_max(ρ)与最小反射光强R_min(ρ)表示，建立起S_aO₂与R的一一对应的关系，据此做出体现二者关系的定标曲线；(4)采集红光波长及近红外光波长下脉搏波信号；(5)对红外光波长下脉搏波信号波形进行特征检测，提取出的峰值即为反射光强的最大、最小值；(6)计算血氧饱和度系数其中，为红光照射下的最大反射光强，为红光照射下的最小反射光强；为近红外光照射下的最大反射光强，为近红外光照射下的最小反射光强；(7)将第(6)步实际测量得到的R值带入到上述定标曲线中，实时得到所需的血氧饱和度值。