[发明专利]一种基于动静脉反射光谱和高光谱图像测量SaO2的COVID-19诊断方法

说明书

本发明属于COVID‑19病毒的诊断技术领域，具体涉及一种基于动静脉反射光谱和高光谱图像的SaO2检测方法，本发明一种是非接触测量系统，考虑到COVID‑19病毒的快速筛查，非接触的检测方式可以提升检测效率；具有远程识别含氧动脉和脱氧静脉以测量血氧饱和度的能力；本发明是一种区别于传统检测手段的方法，采用高光谱技术进行医疗检测，可靠性高，检测成本低；高光谱检测系统响应时间迅速(13至16秒)，对于病毒的前期快速筛查具有良好效益。

技术领域

本发明属于COVID-19病毒的诊断技术领域，具体涉及一种基于动静脉反射 光谱和高光谱图像的SaO2检测方法，从而实现COVID-19病毒初期排查的方法。

背景技术

COVID-19病毒以其极强的传染性和高致死率引发了全球范围内的大规模 疫情。新冠病毒给全球人民的生命健康造成巨大威胁，给整个社会的经济发展带 来极大冲击，高效的新冠病毒筛查方法已经成为众多科学家们研究的主要课题。

COVID-19病毒的实验室检测主要依赖核酸检测，即RT-PCR检测全称叫实 时逆转录聚合酶链反应。其检测步骤大致为：1、采集样本。2、从样本中提取出 病毒的RNA。3、进行cDNA的扩增与检测，cDNA每完成一次扩增，荧光信号 就会增加一点，同时记录下荧光信号增加的Ct值。4、最后就是根据检测仪记录 的Ct值，进行检测结果分析，筛出阴性和阳性结果。咽拭、鼻咽拭的核酸检测 准确率当前大概是80％～90％，通常检测过程需要消耗4～6小时。核酸检测在感 染早期即可呈现阳性，但其检测过程繁琐复杂，耗时费力，且准确率不够高，并 且对于样品保存、核酸提取的实验条件、操作人员的熟练程度以及操作环境等都有较高要求，给大面积早期筛查和诊断带来一定的困难。

发明内容

SaO₂水平在疾病分类的筛查、诊断和治疗评估中起着至关重要的作用，其准 确度可以作为心脏和呼吸系统疾病的观察参数。世界迫切需要新型冠状病毒 COVID-19的早期检测设备和应用程序；本发明介绍了一种高灵敏度、非侵入性、 非接触式，高响应速度的基于高光谱成像的动脉血氧饱和度的COVID-19诊断方 法，这项技术可以为COVID-19病毒诊断提供快速可靠的SaO₂水平指示。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于动静脉反射光谱和高光谱图像测量SaO₂的COVID-19诊断方法具 体实现包含以下步骤：

S1、利用手指脉搏血氧仪采集实验对象的SaO₂值作为评估高光谱成像系统 检测精度的标准。

S2、用光谱范围为348-950nm的多色光源照射实验对象的前臂和手腕之间 的区域，每人扫描4次，计算平均值。

S3、获取的高光谱图像是三维数据立方体，从光谱维度出发，首先利用最小 噪声分离变换去除光谱信息噪声，平滑光谱曲线。然后利用特征提取算法分别找 出含氧动脉和去氧静脉的特征谱段。

S4、利用归一化处理等算法对S3中特征谱段下的二维图像进行图像增强以 消除伪影和噪声。

S5、将S4中增强后的图像采用灰度直方图均衡化，k-means聚类算法进行 图像分割，突出含氧动脉和去氧静脉的位置，最后根据二者比率计算SaO₂大小。

进一步的，所述步骤S1获得检测样本的具体步骤如下：

S101、测量血氧前使用酒精清洁血氧探头表面，注意不能将探头全部浸入酒 精中；

S102、打开脉搏血氧仪，正确设置脉搏血氧仪相关参数；

S103、将血氧探头连接线的一端插入脉搏血氧仪顶端的SaO₂探头接口，另 一端与实验对象的手指相连；