[发明专利]一种不受头皮血流干扰的脑血氧饱和度检测系统及方法

权利要求书

1.一种不受头皮血流干扰的脑血氧饱和度检测系统，其特征在于，所述系统包括传感器(10)和主机(60)，所述传感器包含光源和检测器，所述主机(60)包含电源模块(603)、中央处理与存储模块(601)、光源驱动模块(604)，信号放大和A/D转换模块(605)、用户信息输入模块(602)和数据显示模块(606)，所述传感器(10)与主机(60)通过线缆(40)连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器(10)上光源包括第一光源(102)和第二光源(104)，且两个光源具有相同的发光组件，发光组件为能发出多个波长的发光二极管或激光二极管，交替产生波长为λ₁、λ₂,……λ_n的700-900nm近红外光。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述传感器(10)上检测器包括第一检测器(103)和第二检测器(105)，且两个检测器由相同的光响应传感器组成，光响应传感器为光敏二极管、硅光电二极管或电荷耦合器件，其中光敏二极管或硅光电二极管的响应峰值波长在700-800nm之间。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一光源(102)、第一检测器(103)、第二光源(104)和第二检测器(105)依次沿同一方向呈直线排列，所述第一光源(102)与第一检测器(103)间距离为2-5mm，第一检测器(103)与第二光源(104)间距离为20-30mm，第二光源(104)与第二检测器(105)间距离为2-5mm。

5.一种不受头皮血流干扰的脑血氧饱和度检测方法，其特征在于：使用如权利要求1-4中任一项所述的系统，将传感器(10)与前额形成完全贴合，主机(60)中光源驱动模块(604)首先点亮传感器上第一光源(102)，第一光源(102)依次发出波长λ₁,λ₂,……λ_n的近红外光，穿行过头皮和脑组织形成对应的出射光，传感器上第一检测器(103)和第二检测器(105)分别接收相应的出射光信号，并将光信号经线缆(40)传至主机(60)中的信号放大和A/D转换模块(605)，光信号经放大和A/D转换后分别得到和主机中光源驱动模块(604)随后点亮传感器上所述第二光源(104)，第二光源(104)依次发出波长λ₁,λ₂,……λ_n的近红外光，穿行至头皮和脑组织形成对应的出射光，传感器上第二检测器(105)接收相应的出射光信号，并将光信号经线缆(40)传至主机(60)中的信号放大和A/D转换模块(605)，光信号经放大和A/D转换后得到信号放大和A/D转换模块(605)将和传送至中央处理与存储模块(601)，中央处理与存储模块(601)中计算脑血氧饱和度的方法如下：

首先计算光密度值，计算方法如式(1)，

其中，I_入为已知的入射光功率，I_出是入射光穿过头皮和脑组织后，检测器接收到的出射光功率，i＝1,2,……n，j＝1,2,3；

由于光密度中不仅包含了脑组织中生色团(301)的吸收信息，还包含了光源入射处头皮血流中生色团物质的吸收信息和光源出射处头皮血流中生色团物质的吸收信息，因此脑组织光密度值用式(2)计算：

其中和为修正系数，计算方法如式(3)：

随后，脑组织光密度值与脑组织中生色团物质的浓度关系通过修正的朗伯-比尔定律公式(4)解释：

C_Hb、和C_CtOx用最小二乘法求得，如式(5)：

其中，i＝1,2,……n，分别为不同波长下还原血红蛋白、氧合血红蛋白和细胞色素氧化酶的摩尔消光系数；C_Hb、和C_CtOx分别为还原血红蛋白、氧合血红蛋白和细胞色素氧化酶浓度；DPF为差分路径因子；r₁为第一光源(102)到第一检测器(103)的距离，r₂为第一检测器(103)到第二光源(104)的距离，r₃为第二光源(104)到第二检测器(105)的距离；

脑血氧饱和度通过式(6)计算得到：