临床上脑血流量(cerebral blood flow, CBF)等脑血管血流动力学参数是脑血氧水平及脑血管储备功能诊断依据, 现有检测手段存在技术复杂及相应试剂或设备不适用于所有诊断人群等缺点。 为解决以上问题, 利用近红外光谱技术(NIRS)结合吲哚青绿(indocyanine green, ICG)脉搏色素浓度法, 研究了一种无创、 快速、 可重复测量的脑血流量床旁检测方法NIRS-ICG。 该方法根据静脉注射ICG后脑组织及脑动脉血流中三种主要吸光色团氧合血红蛋白(oxygenated hemoglobin, HbO2)、 还原血红蛋白(reduced hemoglobin, HbR)及ICG的浓度变化情况, 建立脑组织及脑动脉血流中ICG积累量及引入量模型, 以获得脑血氧及CBF等脑血流动力学参数。 为验证该方法的可行性, 将NIRS-ICG应用于血碳酸正常及高碳酸血症病理模型的实验猪的脑血流情况检测。 具体方法是: 分别对四组实验猪用按0%, 3%, 6%, 9%比例调制的CO2和空气混合气体施行机械通气, 静脉快速推注ICG后, 利用NIRS-ICG方法测量CBF、 脑动脉血氧饱和度(cerebral arterial oxygen saturation, SaO2)及脑血管管床平均循环时间(mean transit time, MTT)。 实验结果表明, NIRS-ICG测得的CBF随CO2比率升高而升高, SaO2随着CO2比例的升高而降低, MTT并无显著变化, 与生理变化一致。 因此, 该方法可为脑血氧及脑血管储备功能诊断提供可靠依据。

研究了一种近红外光谱抗扰动脑血氧分析仪, 用于解决常规脑血氧测试方法检测过程复杂、抗干扰措施繁琐等问题。分析与探讨了影响脑血氧检测精度的因素, 选择了合适的三波长近红外探测光源(735 nm/805 nm/850 nm)用于该系统。利用氧合血红蛋白和还原血红蛋白在近红外光波段的吸收特性, 得到这两种物质的浓度变化量, 推算出了影响血氧检测精度的源端干扰表达式。同时, 在检测端同步检测环境光, 消除了漏光干扰。最后对上位机得到的原始数据与干扰数据进行处理, 实现对大脑前额叶脑血氧波动的实时监测。设计了屏气实验以及源端干扰实验, 检验了仪器实验结果的正确性。结果表明: 本文所设计的脑血氧分析仪可以有效地检测血红蛋白的变化并能通过源端校正算法抑制源端干扰, 干扰抑制比可达70%以上, 基本实现了对人体无创、实时、准确监测的目的。