监测静脉血氧饱和度的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及医疗领域，尤其涉及一种监测静脉血氧饱和度的方法及装置。
【背景技术】
[0002] 血液中02的含量，对临床医生在OR(手术室）、I⑶（重症监护病房）中采取的治 疗手段具有重要的参考意义，临床表明这些成分异常的发病率超乎人们的想象，不能及时 正确的测量会导致误诊甚至危机病人的生命。因此患者血气的监测，已经成为危重病人监 护室、心脏病人监护室、手术室和急诊等部门必不可少的测试项目，对临床医生在OR、I⑶ 中采取的治疗手段具有重要的参考意义。
[0003] 临床监护中的很多参数已经可以做到连续无创监测。例如，I⑶等科室的指南中 已经将Sp02 (动脉氧饱和度）作为必测参数。同时由于Sp02测量方法的成熟发展，也使得 Sp02的检测可以实时、无创方便地进行，通过其可以准确反应病人的供氧情况，进而对病人 的呼吸及循环是否正常做出直接或间接的实时判断。然而事实上Sp02的测量只反应了氧 供的情况，若要正确判断病人组织器官的氧耗情况、氧代谢是否正常，则必须测量Sv02(静 脉氧饱和度），通过两者的差判断氧代谢情况。关于供氧与耗氧有许多相关的论述，目前为 止国内外临床中采用的测量Sv02的方法都是有创的测量方法，通过采血或漂浮导管，采用 光谱比对的方法。这类方法要求很高，不仅操作复杂而且加重了病人的痛苦，测量成本非常 高，无论作为耗材的漂浮导管或者测量采集到的患者血样需要的试剂都需要很高的费用， 而且加重了医护人员的操作负担也增加的相应费用，应用的风险也很大。
【发明内容】
[0004] 本申请提供一种监测静脉血氧饱和度的方法及装置。
[0005] 根据本申请的第一方面，本申请提供一种监测静脉血氧饱和度的方法，包括：
[0006] 增强静脉血液的信号强度；
[0007] 采集激励信号，分离人工添加激励信号与由心脏泵血产生的脉搏波信号；
[0008] 通过所述人工添加激励信号中包含的静脉信号获得静脉血氧饱和度。
[0009] 上述方法中，所述增强静脉血液信号，包括：
[0010] 通过发出激励信号的方式增强静脉血液的信号强度。
[0011] 上述方法中，所述通过发出激励信号的方式增强静脉血液的信号强度，具体包 括：
[0012] 在肢体末端增加周期性的压力信号，静脉血管受到挤压产生规律的收缩及舒张放 大静脉血液的信号强度。
[0013] 上述方法中，所述分离人工添加激励信号与由心脏泵血产生的脉搏波信号，包 括：
[0014] 通过调整激励信号，使所述人工添加激励信号与由心脏泵血产生的所述脉搏波信 号处于不同的频域；
[0015] 通过滤波、加窗分离所述人工添加激励信号与所述脉搏波信号。
[0016] 上述方法中，所述分离人工添加激励信号与由心脏泵血产生的脉搏波信号，还包 括：
[0017] 使用分离后的血液实际接收到的激励信号作为反馈，去调整所述人工添加激励 信号的强度与频率。
[0018] 根据本申请的第二方面，本申请提供一种监测静脉血氧饱和度的装置，包括：
[0019] 激励模块，用于增强静脉血液的信号强度；
[0020] 信号采集模块，用于采集激励信号，分离人工添加激励信号与由心脏泵血产生的 脉搏波信号；
[0021] 计算模块，用于通过所述人工添加激励信号中包含的静脉血液信号获得静脉血氧 饱和度。
[0022] 上述装置，所述激励模块，还用于通过发出激励信号的方式增强静脉血液信的号 强度。
[0023] 上述装置，所述激励模块还用于在肢体末端增加周期性的压力信号，静脉血管受 到挤压产生规律的收缩及舒张放大静脉血液的信号强度。
[0024] 上述装置，所述信号采集模块，还用于通过调整激励信号，使所述人工添加激励信 号与由心脏泵血产生的所述脉搏波信号处于不同的频域，通过滤波、加窗分离所述人工添 加激励信号与所述脉搏波信号。
[0025] 上述装置，所述信号采集模块还用于使用分离后的血液实际接收到的激励信号作 为反馈，去调整所述人工添加激励信号的强度与频率。
[0026] 由于采用了以上技术方案，使本申请具备的有益效果在于：
[0027] 在本申请的【具体实施方式】中，先增强静脉血液的信号强度，再采集激励信号，分离 人工添加激励信号与由心脏泵血产生的脉搏波信号，并通过所述人工添加激励信号中包含 的静脉信号获得静脉血氧饱和度。本申请可实现连续无创静脉血氧饱和度的测量，和现有 的有创监测方法相比，不仅节省成本，应用简单，而且还显著地降低了应用风险。
【附图说明】
[0028] 图1为本申请的方法在一种实施方式中的光源控制时序图；
[0029] 图2为静止条件下手指末端光谱吸收模型的信号频谱示意图；
[0030]图3为静止条件下手指末端光谱吸收模型的传感器接收信号示意图；
[0031] 图4为运动条件下手指末端光谱吸收模型的信号频谱示意图；
[0032] 图5为运动条件下手指末端光谱吸收模型的传感器接收信号示意图；
[0033] 图6为本申请的方法在一种实施方式中的流程图；
[0034] 图7为红光红外光信号频谱示意图；
[0035] 图8为本申请模拟动脉搏动产生静脉搏动的示意图；
[0036] 图9为本申请的装置在一种实施方式中的控制过程示意图。
【具体实施方式】
[0037] 下面通过【具体实施方式】结合附图对本申请作进一步详细说明。
[0038] 本申请通过人工添加激励的方法，增强在正常情况下原本信号非常弱的静脉信号 的强度。正常情况下由于静脉信号很弱，所以很难采集到，通过人工添加激励的方法增强了 原本信号强度很弱的静脉信号，使不容易采集的静脉信号变的容易采集，增强了静脉信号 的信噪比。
[0039] 一般情况下，静脉血氧信号都是作为噪音存在于动脉血氧信号的背景之中，在测 量Sp02的过程中是当作噪音信号需要加以滤除的。而本项目的目的恰恰是要测量这一通 常被认为是背景的静脉血氧信号。而且由于脉搏波动的存在，Sv02信号强度远远小于Sp02 信号强度。如何提取背景之中微弱的静脉血氧信号是非常困难的也是本项目要解决的核心 问题之一。以往Sp02测量的经验表明，只有在病人肢体存在严重抖动的条件下，静脉信号 作为干扰信号才表现的比较强烈，本专利将利用这一现象，使用气囊、震动电机等设备来引 入外部激励信号以增加被测部位静脉运动的信号强度，以达到连续无创测量Sv02的目的。 本项目将采用类似Sp02测量的方法，无创测量静脉氧饱和度Sv02。
[0040] 安静条件下人体手指末端的光谱吸收模型如图1所示。其中，Δ tl表示红光驱动 电平持续时间，At3表示红外光驱动电平持续时间，Λ t2、Λ t4表示环境光驱动电平持续 时间，静脉、骨骼肌肉等的信号都作为基底信号而存在，只有动脉中的脉搏波动为周期的运 动信号。图2中可以看到，其频谱为典型的周期信号频谱，各谐波反应的信号信息是完全一 致的。由于动脉的波动远强于静脉的波动，所以图中实线表示的曲线为静脉搏动光谱吸收 信号强度，远远小于虚线表示的曲线为动脉搏动光谱吸收信号强度，静脉搏动光谱吸收信 号强度远远小于动脉搏动光谱吸收信号强度。一般条件下在动脉氧饱和度测量过程中，采 集的静脉氧饱和度Sv02信号为背景噪音信号，不足以满足稳定连续测量的需要。因此要采 取特殊的方法以提高信噪比。图3为静止条件下手指末端光谱吸收模型的传感器接收信号 示意图。
[0041] 运动条件下人体手指末端的光谱吸收模型如图4、图5所示，骨骼等组织的吸收仍 然为基底，静脉血对光谱的吸收不再是基底而是与运动同步的波动。手指的运动与脉搏的 波动合成后的信号如图5所示，其对应频谱为图4。可见运动造成的频谱与动脉波动的频谱 是不一致的。
[0042] 临床实验发现，当患者被测部位存在运动的时候，这种运动可以增强静脉血氧信 号。患者的肢体运动是一种完全不自觉的运动，因此也是一种毫无汇率的干扰运动，这种运 动不但在测量动脉血氧饱和度的过程中，是一种非常恶劣的干扰信号，经常导致动脉氧饱 和度测量错误；而且由于其不规律性，也很难提取这种信号来测量静脉氧饱和度。
[0043] 本申请通过主动产生激励信号，放大静脉波动信号使其测量成为可能；并且通过 对激励信号的控制，使得静脉波动的信号变成有规律的周期信号并且频率、幅度可调，以达 到静脉氧饱和度的测量过程中信号易于分离和提高信噪比的目的。
[0044] 实施例一：
[0045] 如图6所示，本申请的监测静脉血氧饱和度的方法，其一种实施方式，包括以下步 骤：
[0046] 步骤102 :增强静脉血液的信号强度。
[0047] 步骤104 :采集激励信