一种同步计算动脉血氧和脑血流量的方法与流程

本发明涉及组织氧监测领域，尤其涉及一种同步计算动脉血氧和脑血流量的方法。

背景技术：

1、近红外光谱技术，缩写为nirs，通常用于监测组织氧饱和度。一般组织氧探头在距离光源20至40mm处存在多个光电检测器，在采集信号后，采用空间分辨(srs)的方式计算组织氧饱和度、还原血红蛋白变化量δchb、氧合血红蛋白变化量δchbo2、总血红蛋白变化量δcthb。有人提出结合动脉血氧饱和度sao2计算脑血流量cbf，其原理为在组织氧探头采集原始信号以及动脉血氧仪采集动脉血氧，然后利用fick原理计算脑血流量cbf。

2、但是动脉血氧仪和组织氧监测仪分别属于两个设备，两个设备采集的信号并没有严格在时间上同步，且在信号处理阶段两个设备可能采用不同滤波方式从而进一步增加两个信号在时间上的差异，这将导致其计算的脑血流量cbf准确度降低。

技术实现思路

1、为了能够使动脉血氧数据同步组织氧数据，提高脑血流量cbf的计算准确率，本申请提出一种同步计算动脉血氧和脑血流量的方法，包括以下步骤：

2、s1、利用组织氧探头采集原始信号；

3、s2、对采集的信号经过处理后进行低通滤波和高通滤波，并以滑动窗的方式查找波谷值和波峰值，然后计算动脉血氧；

4、s3、利用修正的双波长lambert-beer算法，计算氧合血红蛋白变化量；

5、s4、将氧合血红蛋白浓度变化量作为内源性示踪剂，结合动脉血氧，利用菲克原理计算脑血流量。

6、优选的，所述步骤s1中的组织氧探头包括处于同一直线上的光源、近端光电检测器和远端光电检测器。

7、优选的，所述信号采集通过连续波的方式采集，信号长度的计算公式为：

8、l＝t*fs；

9、式中，l是信号长度，t是采集信号的时长，fs是采样率。

10、优选的，所述步骤s1中采集的信号为：

11、近端信号：

12、远端信号：

13、式中，上标λ1、λ2、λ3代表三个波长，上标d代表该信号为暗电流，下标near代表该信号来自于近端，下标far代表该信号来自于远端，n的值为：1，2，3，...，l-1，l。

14、优选的，所述步骤s2中计算动脉血氧的方法为：

15、用近端信号分别减去近端暗电流，计算公式为：

16、

17、

18、式中，表示减去近端暗电流后得到的近端近红外光信号；

19、对进行低通滤波，低通截至频率为7hz，得到低通滤波器输出信号对分别以滑动窗方式进行查找波谷值，滑动窗大小为2秒，滑动步长为1，每次滑动都分别记录的波谷值，将波谷值分别组成信号

20、对进行高通滤波，高通截至频率为0.5hz，得到高通滤波器输出信号对分别以滑动窗方式进行查找波谷值和波峰值，滑动窗大小为2*fs，滑动步长为1，每次滑动都将窗口内波峰值减去波谷值，得到波峰波谷差值，将滑动过程中得到的所有差值组成信号

21、计算特征值r[n]：

22、

23、计算动脉血氧：

24、sao2[n]＝-2.8*r[n]+2*sin(0.055*r[n])+103；

25、式中，sao2[n]代表动脉血氧。

26、优选的，所述步骤s3计算氧合血红蛋白变化量的公式为：

27、

28、式中，δchbo2[n]代表氧合血红蛋白变化量。

29、优选的，所述步骤s4脑血流量的计算公式为：

30、

31、式中，δsao2[n]为血氧的变化量，δsao2[n]＝sao2[n]-sao2[n-1]；k的取值范围为500000–2000000，t为连续上升时间内δsao2、δchbo2的样点数量，对于连续为正数的部分提取为δsao2[t]，t的取值为为1，2，3，...，t。

32、本发明的有益效果：

33、(1)仅利用组织氧探头计算动脉血氧饱和度，节约了成本，并使多个原始信号和计算结果能够在时间上严格对齐，使计算结果更加可靠。

34、(2)可以进行长时间自动监测和短时监测，适应多种临床应用场景。

技术特征：

1.一种同步计算动脉血氧和脑血流量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种同步计算动脉血氧和脑血流量的方法，其特征在于，所述步骤s1中的组织氧探头包括处于同一直线上的光源、近端光电检测器和远端光电检测器。

3.根据权利要求2所述的一种同步计算动脉血氧和脑血流量的方法，其特征在于，所述信号采集通过连续波的方式采集，信号长度的计算公式为：

4.根据权利要求3所述的一种同步计算动脉血氧和脑血流量的方法，其特征在于，所述步骤s1中采集的信号为：

5.根据权利要求1所述的一种同步计算动脉血氧和脑血流量的方法，其特征在于，所述步骤s2中计算动脉血氧的方法为：

6.根据权利要求1所述的一种同步计算动脉血氧和脑血流量的方法，其特征在于，所述步骤s3计算氧合血红蛋白变化量的公式为：

7.根据权利要求1所述的一种同步计算动脉血氧和脑血流量的方法，其特征在于，所述步骤s4脑血流量的计算公式为：

技术总结
本发明公开了一种同步计算动脉血氧和脑血流量的方法，包括以下步骤：S1、利用组织氧探头采集原始信号；S2、对采集的信号经过处理后进行低通滤波和高通滤波，并以滑动窗的方式查找波谷值和波峰值，然后计算动脉血氧；S3、利用修正的双波长Lambert‑Beer算法，计算氧合血红蛋白变化量；S4、将氧合血红蛋白变化量作为内源性示踪剂，结合动脉血氧，利用菲克原理计算脑血流量。本发明仅利用组织氧探头计算动脉血氧饱和度，节约了成本，并使多个原始信号和计算结果能够在时间上严格对齐，使计算结果更加可靠；可以进行长时间自动监测和短时监测，适应多种临床应用场景。

技术研发人员：彭飞,蒲云海
受保护的技术使用者：成都云卫康医疗科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22