一种血氧数据检测系统技术方案

本公开提供了一种血氧数据检测系统，包括频域近红外检测装置、主控装置和探头，频域近红外检测装置包括多个红外光源、以及用于接收反射光的光电探测器；反射光为被待测对象所反射至光电探测器的红外光；探头上包括与每一红外光源对应的发射位置、与光电探测器对应的探测位置，每一红外光源通过对应的发射位置发出红外光，光电探测器通过探测位置接收反射光；发出相同的波长红外光的红外光源所对应的发射位置、与探测位置之间的距离均不相同；频域近红外检测装置被设置为通过多个红外光源依次向待测对象发出红外光，通过光电探测器接收反射光，并对反射光进行红外成像处理，得到近红外检测数据；主控装置被设置为根据近红外检测数据检测待测对象的血氧数据。测数据检测待测对象的血氧数据。测数据检测待测对象的血氧数据。

【技术实现步骤摘要】
一种血氧数据检测系统


[0001]本公开涉及近红外成像
，更具体地，涉及一种血氧数据检测系统。

技术介绍

[0002]功能性近红外光谱技术(functional near
‑
infrared spectroscopy，fNIRS)，具有无创伤,实时,便携,经济等优点,作为非侵入式脑功能成像技术被广泛运，用于科研和临床领域。相对于只能反映人体组织中血氧浓度变化量或变化趋势的其它传统功能性近红外光谱成像系技术，频域近红外成像所提取的血氧浓度绝对值信息可以定量地表明人体组织的生理信息。
[0003]然而，现在通用设备通常利用fNIRS发射器发出的光强恒定的近红外光，通过接收器计算光的吸收量推测血氧饱和度变化，而不能计算出绝对的氧合和脱氧血红蛋白浓度。

技术实现思路

[0004]本公开的一个目的是提供一种检测血氧数据的新技术方案。
[0005]根据本公开的第一方面，提供了一种血氧数据检测系统，包括：频域近红外检测装置、主控装置和探头，所述频域近红外检测装置包括多个红外光源、以及用于接收反射光的光电探测器；其中，所述反射光为被所述待测对象所反射至所述光电探测器的红外光；
[0006]所述探头上包括与每一所述红外光源对应的发射位置、与所述光电探测器对应的探测位置，每一所述红外光源通过对应的发射位置发出红外光，所述光电探测器通过所述探测位置接收所述反射光；
[0007]发出相同的波长红外光的红外光源所对应的发射位置、与探测位置之间的距离均不相同；
[0008]所述频域近红外检测装置被设置为通过所述多个红外光源依次向所述探头所接触的待测对象发出红外光，通过所述光电探测器接收反射光，并对所述反射光进行红外成像处理，得到所述待测对象的近红外检测数据；
[0009]所述主控装置被设置为根据所述近红外检测数据检测所述待测对象的血氧数据。
[0010]可选的，所述血氧数据检测系统还包括探测光纤和与每一红外光源一一对应的发射光纤，每一红外光源通过对应的发射光纤连接至所述探头上对应的发射位置，所述光电探测器通过所述探测光纤连接至所述探头上的所述探测位置。
[0011]可选的，所述红外光源包括用于发出第一波长的红外光的第一类红外光源、以及用于发出第二波长的红外光的第二类红外光源；
[0012]所述频域近红外检测装置被设置为对每一所述红外光源对应的反射光进行处理，得到所述待测对象在每一所述红外光源下的近红外检测数据；
[0013]所述主控装置被设置为根据所述待测对象在每一第一类红外光源下的近红外检测数据，得到所述待测对象在所述第一波长的红外光照射下的第一吸收系数；根据所述待测对象在每一第二类红外光源下的近红外检测数据，得到所述待测对象在所述第二波长的
红外光照射下的第二吸收系数；并根据所述第一吸收系数和所述第二吸收系数得到所述待测对象的血氧数据。
[0014]可选的，所述主控装置被设置为：
[0015]根据所述待测对象在每一第一类红外光源下的近红外检测数据，得到每一第一类红外光源对应的反射光的直流振幅、交流振幅和相位；
[0016]根据预设的第一斜率公式、第二斜率公式、第三斜率公式，以及每一第一类红外光源对应的反射光的直流振幅、交流振幅和相位，拟合得到所述待测对象在所述第一波长的红外光照射下的第一吸收系数；
[0017]其中，所述第一斜率公式为反映直流振幅的斜率与吸收系数及约化散射系数之间关系的公式，所述第二斜率公式为反映交流振幅的斜率与吸收系数及约化散射系数之间关系的公式，所述第三斜率公式为反映相位的斜率与吸收系数及约化散射系数之间关系的公式，所述直流振幅的斜率、交流振幅的斜率与相位的斜率通过最小二乘法拟合得到。
[0018]可选的，所述主控装置被设置为分别对所述待测对象在每一第一类红外光源下的近红外检测数据进行降采样处理，得到每一第一类红外光源对应的降采样信号；对每一第一类红外光源对应的降采样信号进行傅里叶变换处理，得到每一第一类红外光源对应的反射光的直流振幅、交流振幅和相位。
[0019]可选的，通过如下公式确定所述第一吸收系数：
[0020][0021][0022][0023][0024]μ1
′
s
＝μ1
s
(1
‑
g1)g1＝<cosθ>,0<θ<π
[0025]其中，r1为对应的第一类红外光源的发射位置与接收位置之间的第一距离，S1
DC
为对应的第一类红外光源的反射光的直流振幅与第一距离之间的斜率关系，S1
AC
为对应的第一类红外光源的反射光的交流振幅与第一距离之间的斜率关系，S1
φ
为对应的第一类红外光源的反射光的相位与第一距离之间的斜率关系，ω1为对应的第一类红外光源的交流驱动信号的频率，v1为对应的第一类红外光源发出的红外光的传播速度，U1
DC
(r1)为对应的第一类红外光源的反射光的直流振幅，U1
AC
(r1)为对应的第一类红外光源的反射光的交流振幅，φ1(r1)为对应的第一类红外光源的反射光的相位，为待测对象在第一波长的红外光照射下的第一吸收系数，μ1
′
s
为待测对象在第一波长的红外光照射下的第一约化散射系数，μ1
s
为待测对象在第一波长的红外光照射下的第一散射系数,g1为各向异性因子。
[0026]可选的，通过如下公式确定所述血氧数据：
[0027][0028][0029]C
THB
＝C
HB
+C
HBO
[0030][0031]其中，C
HBO
表示所述待测对象的氧合血红蛋白浓度；C
HB
表示所述待测对象的脱氧血红蛋白浓度；表示所述待测对象中水含量的体积分数；表示待测对象在第一波长的红外光照射下的第一吸收系数，表示待测对象在第二波长的红外光照射下的第二吸收系数，表示水在第一波长的红外光照射下的吸收系数，表示水在第二波长的红外光照射下的吸收系数，表示第一波长的红外光下氧合血红红蛋白的摩尔消光系数，表示第一波长的红外光下脱氧血红蛋白浓度的摩尔消光系数，表示第二波长的红外光下氧合血红红蛋白的摩尔消光系数，表示第二波长的红外光下脱氧血红蛋白浓度的摩尔消光系数；THB表示总血红蛋白浓度，STO2表示血氧饱和度。
[0032]可选的，所述探测位置和每一第一类红外光源对应的发射位置位于同一直线上，所述探测位置和每一第二类红外光源对应的发射位置位于同一直线上。
[0033]可选的，所述频域近红外检测装置包括信号收发模块、光发射模块和光接收模块，所述光发射模块包括所述红外光源，所述光接收模块包括所述光电探测器；
[0034]所述信号收发模块被设置为向所述光发射模块输出第一频率的第一射频信号、以及对应于每个所述红本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种血氧数据检测系统，其特征在于，包括：频域近红外检测装置、主控装置和探头，所述频域近红外检测装置包括多个红外光源、以及用于接收反射光的光电探测器；其中，所述反射光为被所述待测对象所反射至所述光电探测器的红外光；所述探头上包括与每一所述红外光源对应的发射位置、与所述光电探测器对应的探测位置，每一所述红外光源通过对应的发射位置发出红外光，所述光电探测器通过所述探测位置接收所述反射光；发出相同的波长红外光的红外光源所对应的发射位置、与探测位置之间的距离均不相同；所述频域近红外检测装置被设置为通过所述多个红外光源依次向所述探头所接触的待测对象发出红外光，通过所述光电探测器接收反射光，并对所述反射光进行红外成像处理，得到所述待测对象的近红外检测数据；所述主控装置被设置为根据所述近红外检测数据检测所述待测对象的血氧数据。2.根据权利要求1所述的血氧数据检测系统，其特征在于，所述血氧数据检测系统还包括探测光纤和与每一红外光源一一对应的发射光纤，每一红外光源通过对应的发射光纤连接至所述探头上对应的发射位置，所述光电探测器通过所述探测光纤连接至所述探头上的所述探测位置。3.根据权利要求1所述的血氧数据检测系统，其特征在于，所述红外光源包括用于发出第一波长的红外光的第一类红外光源、以及用于发出第二波长的红外光的第二类红外光源；所述频域近红外检测装置被设置为对每一所述红外光源对应的反射光进行处理，得到所述待测对象在每一所述红外光源下的近红外检测数据；所述主控装置被设置为根据所述待测对象在每一第一类红外光源下的近红外检测数据，得到所述待测对象在所述第一波长的红外光照射下的第一吸收系数；根据所述待测对象在每一第二类红外光源下的近红外检测数据，得到所述待测对象在所述第二波长的红外光照射下的第二吸收系数；并根据所述第一吸收系数和所述第二吸收系数得到所述待测对象的血氧数据。4.根据权利要求3所述的血氧数据检测系统，其特征在于，所述主控装置被设置为：根据所述待测对象在每一第一类红外光源下的近红外检测数据，得到每一第一类红外光源对应的反射光的直流振幅、交流振幅和相位；根据预设的第一斜率公式、第二斜率公式、第三斜率公式，以及每一第一类红外光源对应的反射光的直流振幅、交流振幅和相位，拟合得到所述待测对象在所述第一波长的红外光照射下的第一吸收系数；其中，所述第一斜率公式为反映直流振幅的斜率与吸收系数及约化散射系数之间关系的公式，所述第二斜率公式为反映交流振幅的斜率与吸收系数及约化散射系数之间关系的公式，所述第三斜率公式为反映相位的斜率与吸收系数及约化散射系数之间关系的公式，所述直流振幅的斜率、交流振幅的斜率与相位的斜率通过最小二乘法拟合得到。5.根据权利要求4所述的血氧数据检测系统，其特征在于，所述主控装置被设置为分别对所述待测对象在每一第一类红外光源下的近红外检测数据进行降采样处理，得到每一第一类红外光源对应的降采样信号；对每一第一类红外光源对应的降采样信号进行傅里叶变
换处理，得到每一第一类红外光源对应的反射光的直流振幅、交流振幅和相位。6.根据权利要求4所述的血氧数据检测系统，其特征在于，通过如下公式确定所述第一吸收系数：吸收系数：吸收系数：吸收系数：μ1
′
s
＝μ1
s
(1
‑
g1)g1＝<cosθ>,0&l...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小俚，李英伟，周政璇，陈子锐，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：