基于multisim的血氧飽和度論文-wenkub.com
2025-06-24 18:03 本頁面
【正文】 6 王強，林淑娟，羅致誠．無創(chuàng)傷紅外光潛腦血氧臨測儀，國外醫(yī)學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程分冊。Doppler Anemometry通過這次可以更好的體現(xiàn)團隊合作的重要性，是我深深明白合作的利處。（） 第四章 心得體會 我們小組從腦血氧檢測發(fā)展的歷史看出，透射式的傳感器都難以發(fā)揮作用，必須使用基于雙光源雙感受器模型的反射式傳感器．而通過查資料的結(jié)果表明，組織成分(水和天然細胞色素)的吸收光譜特性為腦血氧檢測提供了可能．充分考慮了雙波長腦血氧監(jiān)測模型中近處光電池采集的光不完全在非腦組織中傳播這一因素，根據(jù)改進的朗伯特一比爾定律和吸光度加和定律獨立地推導(dǎo)出更準(zhǔn)確的計算公式，從推導(dǎo)的過程，我們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計并不要求雙光源的輸出光強相等，這減少了對系統(tǒng)光源進行精密調(diào)節(jié)的困難．而且新公式系數(shù)的確定變得更簡單，降低了系統(tǒng)定標(biāo)的難度．在系統(tǒng)傳感器的設(shè)計中，我們小組選擇了660nm和810nm兩種波長的激光二極管而不是發(fā)光二極管作為光源，光源采用調(diào)制模式，以減少信號的漂移；使用光電池來取代光敏二極管來采集光電信號，兩光電池到光源的相對距離分別設(shè)為20mm和30mm．根據(jù)光電池對光調(diào)制頻率響應(yīng)特性的實驗研究結(jié)果，400Hz被選作光源及信號處理電路的理想調(diào)制頻率．這次我和搭檔分工合作，我主要負責(zé)的是兩部分，第一部分調(diào)頻部分是為了找到硅電池最合適的工作頻率值；第二部分就是利用施密特發(fā)生器產(chǎn)生方波。方波發(fā)牛器在系統(tǒng)中至關(guān)重要，除了用來控制光源的通斷之外，還用作同步分離器和同步積分器的控制信號、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入信號等，為了增大輸出電流，應(yīng)采取多個施密特觸發(fā)器的辦法．得到的輸出脈沖波形。如圖3．5．可見，硅光電池的光譜響應(yīng)峰值在800nm左右，而硒光電池在500nm左右．因為腦血氧檢測光源使用紅光和紅外光源，而硅光電池的敏感波長正好位于該范圍內(nèi)，所以硅光電被選為最終的光電轉(zhuǎn)換器。 近紅外光對人體有很強的穿透能力，它能透過頭發(fā)、頭骨、和腦組縱數(shù)厘米的深度．人腦中每100克組織中含血紅蛋白600—1000mg，使人腦極適合近紅外光譜法無創(chuàng)測量血紅蛋白和氧合血紅蛋白的含量． 第三節(jié)腦血氧監(jiān)測的基本原理和推導(dǎo)新的計算方法 氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白的近紅外吸收光譜見圖2．4．顯然在紅光譜區(qū)(600hm～700nm)Hb02和Hb的吸光系數(shù)差別很大，在該波段內(nèi)，選用合適的波長的激光照射組織，光的吸收程度將很大程度依賴于血氧飽和度；而在紅外光譜區(qū)(800nm～1000nm)，Hb02和Hb的吸光系數(shù)差別不大，若使用等吸收波長805nm左右的激光照射組織，光的吸收程度則主要反映了血紅蛋白(Hb02和Hb)的總量．利用氧合和還原血紅蛋白吸光系數(shù)的差異就可以測量血氧飽和度． 圖2．4 氧臺血紅蛋自和還原血紅蛋白的近紅外吸收光譜 腦血氧飽和度儀利用分光光度法直接測量大腦局部血氧飽和度(rSc02)．大腦組織中靜脈和動脈占了絕大部分，腦血氧飽和度實質(zhì)是局部大腦血紅蛋白混合氧飽和度，主要代表靜脈部分．因而能在低血壓、脈搏搏動減B日甚至心臟停止跳動的情況下使用不受限制．腦組織位于由顱骨構(gòu)成的封閉腔內(nèi)，因而若采用遠近兩個不同距離的光感受器，則近處光感受器所接收的信號較多的反映了淺表層組織(頭皮、頭骨)的信息，而遠處光感受器所接收的信號較多的反映了深部組織的信息．．圖中2代表近處和遠處光感受器，接收波長N和R的光照射下來自表層組織(皮膚、皮下組織、骨骼)和腦組織的信息． 血氧飽和度的計算基于朗伯一比爾定律(The LambertBeer Law)和吸光度加和定律，朗伯一比爾定律是： (1．1) 其中I0和I分別表示發(fā)射光強和接收光強，c表示待測物質(zhì)濃度，L表示光穿過組織的路徑長度，E表示待測成分的摩爾吸光系數(shù)，W為光吸收度． 對生物組織而占，由于光子在組織中吸收與散射的隨機性，朗伯一比爾定律應(yīng)改進為： 此時的G表示待測成分在組織中的平均濃度，L指的是光子在組織中行走的平均光程，一般為光源到光感受器間距離的4—6倍(對一百個成年人的腦顱和前臂分別進行測量，得到這個倍數(shù)分別為6．26和4．16，散射因子G用來彌補因散射而減弱的光強，對于特定的檢測對象，G一般假定為常數(shù)． 吸光度加和定律是指在某一波長下，樣品溶液中含有多種對光產(chǎn)生吸收的物質(zhì)，那么該溶液對該波長光的總吸光度m，應(yīng)該等于溶液中每一成分的吸光度之線性加和．吸光度加和定律是多組分混合體系對光吸收的重要性質(zhì)，是對多組分混合體系進行定量分析的理論依據(jù)。20 第一章 摘要 隨著電子技術(shù)、激光技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，生物醫(yī)學(xué)儀器亦有了長足的進步，研究無創(chuàng)傷、微型化和智能化的醫(yī)療儀器己成為國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點．血氧飽和度(Sa02)直接反映了細胞和組織供氧和氧代謝的狀況，是呼吸循環(huán)系統(tǒng)的重要生理參數(shù)．而腦組織新陳代謝率高，耗氧量占全身耗氧量的20％，密切監(jiān)測腦血氧和腦代謝狀況肋止腦損傷是十分重要的. 通過調(diào)查研究知，近紅外光對人體有很強的穿透能力，能透過皮膚、頭骨、和腦組織數(shù)厘米的深度．組織
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