近红外光谱无创血糖检测中有效信号提取方法的研究

糖尿病严重危害人类健康,无创血糖检测是医患双方的期望。人体生理背景成分复杂、易变,各种组织信息混杂,导致直接测量人体的近红外光谱很难真实反映血液中血糖浓度变化信息。提出血流容积差光谱相减法,即利用血流容积一直在变而人体组织背景和血液成分含量短时间不变的事实,通过相似背景扣除,有效消除人体组织背景干扰,获得反映血液成分信息的有效光谱信号。为验证方法的有效性,自行研制相关实验系统,获得系统噪声好于20μAU,并在波长1 250 nm处取得信噪比为20 000:1的有效光谱信号,阐明现有条件下血流容积差光谱相减法在近红外无创血糖检验临床应用的可行性和优势。     

多角度复合的超声多普勒矢量血流成像

血流速度的精确测量对于研究心血管疾病和动脉粥样硬化斑块的形成至关重要,传统的彩色多普勒方法局限于获得沿超声束的速度分量,难以描绘复杂的血流运动.本文提出了一种多角度复合的超声多普勒方法,结合多角度复合技术来提升速度估算的准确度.该方法可以获取复杂血管内较为精确的二维速度矢量,实现血管内动态矢量血流成像.仿真结果表明,多角度复合有效地减小了速度估算的误差,提升图像的质量.颈动脉分叉仿体成像实验表明,该方法可以获得较为清楚的血管内速度矢量图像.定量分析结果表明5个角度复合方案能够准确估算血管内流量.本文提出的多角度复合的矢量多普勒具有可视化复杂血流和计算血流动力学参数的能力,在矢量血流成像方法中有重要潜力.     

光谱相减方法用于无创生化检测中背景扣除实验研究

在近红外光谱无创生化检测中,血流容积光谱相减方法在理论上可以消除组织背景等干扰因素,提取出血液的有效光谱信息。为论证血流容积光谱相减方法有效性,设计了相应的模拟实验。采用生物分子水溶液模拟血清样品,不同吸收特性的滤光片模拟组织背景干扰,可变厚度样品池模拟血流容积变化。比较了光谱相减方法处理前后的模型精度,处理前模型定标相关系数(Rc)为0.476,交叉检验标准差(RMSECV)为437mg·dL-1;处理后Rc达到0.977,RMSECV降至301mg·dL-1。实验结果表明血流容积光谱相减方法能够较好抑制或扣除组织背景干扰,大幅度提高模型预测精度。     

基于红外反射光容积脉搏波的血管阻力研究

近红外光谱技术在血氧饱和度和血糖浓度的无损伤在体测量中得到了应用。本文利用基于反射式原理的红外光容积脉搏波对指尖和桡动脉进行了血管阻力等血流参数检测的研究。通过将提取到的光电容积脉搏波中峰峰值和特征K值参数与超声多普勒所测收缩期峰值血流速度和血管阻力参数进行相关性分析, 发现两者存在很强的相关性, 研究结果将扩展光电容积脉搏波在血流检测中的应用。     

激光测量血流

已有的血流观测方法如电磁法、超声法、示踪物清除法、显微电视法等,各有其难以克服的缺点.相比之下,激光测血流技术,由于具有非侵入、快速响应、空间分辨率高、精确、安全等优点,受到广大医学工作者的欢迎.自1972年Riva首先把激光用于血液动力学的研究之后[1],世界上先后出现了各式各样的激光测量血流的装置,测量对象从藻类原生质流到人类的血流,测量部位由体表到各内脏器官,范围非常广泛.我国在1980年也开始有这方面的实验工作[2].下面仅以我们研制成功的激光微循环血流计为例加以说明.1.激光测量血流的简单原理 (1)运动的红细胞散射光的…     

血流控制下时间门的人体血液参数无创检测研究

为了进一步提高人体血液成分无创伤测量的精度,从而达到临床的要求,提出了人体血液成分无创伤测量的一种新方法,这种方法是在血流受阻条件下,基于动力双波长时间分辨透射测量,将先进的时间门技术和拉普拉斯变换方法结合起来,对人体血液成分进行无创伤测量。该理论模拟了利用该方法在体测量人体血液参数,模拟结果显示当p>0,强调早期到达的光子的贡献时,能提高人体血液参数的检测灵敏度。     

血流动力学参数的指示剂光密度检测方法研究

血流动力学参数检测一直是临床医学研究的热点。针对临床上测量血流动力学参数的方法存在有创、操作复杂、不适合重复测量的问题,研究了一种结合指示剂稀释理论与近红外光谱技术的指示剂光密度测量法,实现了血流动力学参数的无创检测。通过体外注射吲哚氰绿(ICG)色素指示剂,建立其在血液循环系统中稀释代谢的动力学模型,利用近红外发光探头在指端分时发送735,805和940nm三个波长的近红外光,同时在手指对侧实时接收携带脉搏波信息的透射光信号,将测得的信号上传至计算机进行分析处理得到随时间变化的ICG浓度并将其绘制成连续的色素浓度曲线,根据该曲线确定色素平均传输时间MTT及初始色素含量Ct0等中间变量,进一步推算出心排出量CO及循环血容量CBV两项血流动力学参数。将该方法与临床上测量上述两种参数的"金标准"—热稀释法、碘-131同位素标记法进行临床试验对比,测得10组CO及CBV的试验对比数据,经误差分析得到两项参数的相对误差最大值分别为8.88%和4.28%,平均相对误差值均低于5%,满足临床检测的精度要求,为临床上血流动力学参数的测量提供了一种安全性强、连续性好、适应范围更为广泛的方法。     

单波长光声光谱血氧饱和度检测技术研究（英文）

血氧饱和度(SO_2)为临床观察病情变化提供了有意义的指标。传统血氧饱和度检测研究工作多采用双光源和多光源光电容积脉搏波描记法实现无创检测来减少病人痛苦。通过研究生物组织对光的吸收和散射特性,将光谱学和光声技术相结合提出了一种无创式单光源检测血氧饱和度(SO_2)、脱氧血红蛋白浓度[HBR]和氧合血红蛋白浓度[HbO_2]的新方法。该方法基于血液对光信号的吸收和散射理论基础和光声信号呈现吸收线形关系建立单波长光声光谱血氧饱和度检测技术,不仅可以进行指标性参数分析还可以对组织成像。为了验证该技术可行性,在实验中采用单波长激光脉冲光源,以绿色和红色墨水的混合液体作为含有脱氧血红蛋白和氧合血红蛋白的血液模型注入软管模拟人体血液环境。其中红色墨水的含量类比于血液中含氧血红蛋白含量,从而可通过测量计算出红色和绿色墨水浓度来表征伪血氧饱和度(poseudo-SO_2)。实验结果表明,所测的伪血氧饱和度与实际浓度误差不超过6.97%,采用该方法量化血氧饱和度是可行的;同时利用实验结果,结合光声成像技术完成了对伪血液中单圆管截面成像。该方法替代多波长光谱分析的方法能显著降低激光系统和便携式实现成本。     

分叉血管处宽颈动脉瘤的血液动力学分析

考虑血管壁的弹性变形因素，基于临床上某患者的分叉血管处宽颈动脉瘤，建立了分叉血管处宽颈动脉瘤的流固耦合模型。采用计算流体动力学(CFD)数值模拟的方法，研究了脉动条件下个性化分叉血管处宽颈动脉瘤内血液流动特性，分析了分叉血管处宽颈动脉瘤内的血流速度分布特征、壁面压力、壁面切应力等血液动力学影响因素。研究结果表明，脉动周期内，血管分叉处易促成动脉瘤的生长与发展，宽颈动脉瘤的瘤颈与瘤顶处破裂风险较大。     

单波长光声光谱血氧饱和度检测技术研究

血氧饱和度(SO2)为临床观察病情变化提供了有意义的指标.传统血氧饱和度检测研究工作多采用双光源和多光源光电容积脉搏波描记法实现无创检测来减少病人痛苦.通过研究生物组织对光的吸收和散射特性,将光谱学和光声技术相结合提出了一种无创式单光源检测血氧饱和度(SO2)、脱氧血红蛋白浓度[HBR]和氧合血红蛋白浓度[HbO2]的新方法.该方法基于血液对光信号的吸收和散射理论基础和光声信号呈现吸收线形关系建立单波长光声光谱血氧饱和度检测技术,不仅可以进行指标性参数分析还可以对组织成像.为了验证该技术可行性,在实验中采用单波长激光脉冲光源,以绿色和红色墨水的混合液体作为含有脱氧血红蛋白和氧合血红蛋白的血液模型注入软管模拟人体血液环境.其中红色墨水的含量类比于血液中含氧血红蛋白含量,从而可通过测量计算出红色和绿色墨水浓度来表征伪血氧饱和度(poseudo-SO2).实验结果表明,所测的伪血氧饱和度与实际浓度误差不超过6.97％,采用该方法量化血氧饱和度是可行的;同时利用实验结果,结合光声成像技术完成了对伪血液中单圆管截面成像.该方法替代多波长光谱分析的方法能显著降低激光系统和便携式实现成本.