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。

研制了一套新型便携式肝储备功能检测系统。该系统利用光电传感器接收穿过人体的近红外线, 通过模拟前端后输入ARM板进行AD转换, 在软件端利用自学习阈值法进行信号的时域提取。试验结果显示, 该系统不仅可以准确地实时测出肝储备功能以及血氧信息, 而且还具有微创、简单快速的优点, 有很强的实用性, 完全满足临床应用的需要。

针对常规的色素浓度测量方法存在操作复杂、有创和非连续等问题, 研究了基于色素稀释和排泄试验的脉搏光谱分析方法。通过静脉注射吲哚青绿指示剂, 选定两特定波长的近红外光作为吲哚青绿色素吸光度测量点, 并采用指夹式传感器提取人体指尖末梢血的光谱信号, 通过连续记录色素浓度稀释曲线, 实现了分离吲哚青绿浓度谱和脉搏血氧吸收光谱的算法。最后分析呈指数衰减规律变化的半对数坐标色素浓度图, 完成了色素血浆消失率K和15 min滞留率R15等肝血流参数的无创测量。该方法基于Lab-VIEW平台, 结合自适应差分阈值法, 有效剔除了血红蛋白吸收光谱和基线漂移的干扰, 各项参数检测准确率高, K值平均测量误差小于0.008。该检测理论和方法既可用于临床肝切除手术的术前、术中和术后的肝储备功能检查, 也可为医学研究提供相应的中间测量过程及中间观察变量。