近紅外無創(chuàng)血液成分測量—動態(tài)光譜檢測理論及信號提取方法研究.pdf

1、血液中各種化學(xué)物質(zhì)的成分，是臨床診斷中常用的重要生理指標(biāo)。采用近紅外光譜法進行無創(chuàng)血液成分檢測已經(jīng)成為生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的研究熱點之一。本文將差分光譜概念引入近紅外光譜無創(chuàng)人體成分檢測技術(shù)中，力圖解決個體差異以及某些測量條件對檢測結(jié)果的影響。對利用循環(huán)系統(tǒng)中血液的脈動特性采集動脈血液差分光譜的動態(tài)光譜檢測技術(shù)進行了深入的研究，完善了動態(tài)光譜信號提取方式，并對動態(tài)光譜檢測的兩個主要干擾因素——接觸壓力以及散射影響進行了研究。 對混濁

2、介質(zhì)中的透射差分光譜進行了研究。結(jié)果顯示，只要在檢測過程中維持組織初始厚度不變，并獲得差分前后的組織厚度變化量。差分光譜由組織光學(xué)參數(shù)決定，而后者反映了組織成分的濃度信息。文中給出了三種可應(yīng)用于人體組織成分檢測的差分光譜檢測方式，其中最為典型的為利用人體血液的脈動現(xiàn)象，從多波長光電容積脈搏波中提取動脈血液差分光譜的動態(tài)光譜檢測。 根據(jù)動態(tài)光譜的定義，給出了三種動態(tài)光譜檢測方法。提出在多波長動態(tài)光譜檢測中存在相移波形誤差，并基于誤

3、差分析結(jié)果，對動態(tài)光譜信號檢測和提取技術(shù)中的檢測頻率、信號截取位置、信號截取長度等進行了多方面的研究。 提出基于多波長動態(tài)光譜幅值比的奇異值剔除方法，該方法更適合于在含有基線波動的光電容積脈搏波中，可以很好地區(qū)別由于基線漂移引起脈搏波絕對幅值的變化，和基于由于單一光譜幅值異動產(chǎn)生的奇異點。 通過實驗方法，測定了接觸壓力的改變對光電容積脈搏波交流分量、直流分量、各波長交流分量比值等特征參數(shù)的影響。結(jié)果顯示，接觸壓力對光電容

4、積脈搏波的直流分量、交流分量均有明顯的影響，但對各波長交流分量間的比值，即歸一化動態(tài)光譜的影響很小。 分別研究了薄層脈動動脈血液層以及各層靜態(tài)組織的散射作用對動態(tài)光譜檢測結(jié)果的影響。結(jié)果顯示靜態(tài)組織對動態(tài)光譜檢測有一定的影響，且脈動動脈血液中的等效光程長具有一定的波長特性，這些因素在檢測中必須予以考慮。 動態(tài)光譜為近紅外光譜技術(shù)在無創(chuàng)人體成分檢測技術(shù)中提供了一個全新的思路，具有廣闊的發(fā)展前景。本文的研究成果為該方法的成功