[发明专利]无创动脉血液成分测量仪器及其测量方法

说明书

                              技术领域

本发明涉及一种血液成分测量方法及仪器，特别涉及一种无创动脉血液成分测量仪器及其测量方法。

                              背景技术

血液成分，如血氧、血糖、血乳酸等的无创检测，对于疾病的诊断和治疗，其重要性和巨大价值是毫无疑问。不仅于此，实现血液成分的无创检测，在信号传感、检测与处理也有极大的学术意义和价值。

1977年美国科学家Jobsis首次报道了用近红外光观察成年猫脑内氧合血红蛋白、还原血红蛋白和细胞色素c的含量变化的实验结果，揭示了近红外光(700-1300nm)在生物组织内较低的衰减率和用近红外光谱法无创监测组织血氧浓度的可行性。鉴于这一新的无创伤测量方法的极其诱人的应用前景，研究者们做了大量的动物的和人体的实验，从多方面验证了用近红外光谱法监测组织血氧浓度的临床意义。随后，英国London大学的Delpy，美国Duke大学的Jobsis，日本Hokkaido大学的Tamura，Yamamoto，以及日本Omron公司的Shiga等从Lambert-Beer定律出发，通过模型、动物以及人体实验，提出来若干种由吸光度变化推算组织的血氧浓度变化量的演算公式。在测量装置的开发上出现了用普通发光管LED取代激光光源的便携式组织血氧计。然而，由于目前的方法只能给出血氧浓度的变化量或变化趋势且缺乏通用性，所以都未能进入临床应用。

80年代，Dhne首次提出了应用近红外分光法进行人体血糖浓度的无创伤测量的方法。近15年以来，美国的Futrex公司，Bio-control公司，New-mexico大学，Iowa大学，西德的Medscience公司，日本的三井金属，日立制作所，松下电器等公司都在这方面进行了不懈的研究。研究方法大体可分为两类，一是利用糖的水溶液模型进行的研究，如美国的Iowa大学Gray W.Small的研究组；另一类是直接测量人体并与抽血测量的结果进行相关比对，如美国的IMI公司等。糖的水溶液模型研究虽在精确测试葡萄糖的分子吸收系数上取得重要进展，但因模型太简单，与人体间的差别太大而难以作为参考。而人体实验虽然可直接验证方法的有效性，但作为归纳定量方法基础的Lambert-Beer定律实际上并不适用于具有强散射特性的人体组织，因此测量的结果难以解释且不具有通用性与重复性。从检测生物组织化学成分的角度来看，组织血氧浓度同血糖检测面临类似的问题。但是由于血糖的吸收引起的光信号要弱得多，目前血糖的无创光检测技术的研究更多地集中于如何提高测量精度以捡出由血糖含量变化引起的光信号的变化来。所以，尽管由于潜在地巨大经济利益，一些世界上著名大公司在过去的20年间投入了大量的资金进行开发，血糖的无创检测距离实际应用还有一段更长的路要走。相对说来，血液其他成分的无创检测的经济价值要低一点，但由于相对含量低和吸收光谱重叠，其难度却更大，国外的相关研究很少，主要集中在血乳酸、激素等成分的测量。而国内就几乎没人进行研究。由于个体的差异和光谱重叠、测量条件如测量位置、环境温度和压力，除仅有的脉搏血氧、即动脉血氧已普遍进入临床使用和发挥极其重要的作用，即使是国际上已投入巨大人力和财力进行研究的组织血氧和血糖的测量仍然来进入临床实用，更不用说血液其他成分的无创检测。