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無線可擕式組織血氧檢測儀的開發與研製

來源 : 中國醫療設備雜誌2022年第06期
update : 2022/07/29
引言
血管危像是斷肢、斷指再植和皮瓣移植術後最常見的併發症[1]。術後早期發現血管危象並及時進行緊急手術探查和處理,是避免肢體/指體或移植組織壞死的關鍵一環[2]。目前臨床上對血管危象的發現與判斷主要是依靠醫護人員的“眼觀”“手觸”和有創的“針刺”進行判斷,存在主觀誤差[3]。而且臨床研究顯示在血管吻合術後1 h到14 d內都可能出現血管危象,但目前臨床上缺少精准、快速檢測的手段,有延誤最佳救治時機的風險[4]。近年來,近紅外光譜技術開始廣泛應用於醫學領域,比較有代表性的是清華大學丁海曙教授團隊研製的近紅外組織血氧參數檢測儀[5],目前已投入市場,主要應用於腦氧研究、組織血運監測以及運動醫學檢測等,但是設備體型較大,且使用的是有線感測器,醫生無法隨身攜帶,不能滿足隨時隨地測量的需求。國外目前有美國CASMED公司的ForeSight、美敦力公司的INVOS[6]、OxyLab公司的血氧測量儀、ISS公司的組織血氧測量儀等[7],但設備體型較笨重,需專人操作,無法實現可擕式測量,且主要針對外表無損傷的較大區域的組織血氧測量,其設計參數和測量指標不適用再植組織或移植皮瓣的測量。因此本研究開發研製一種可擕式組織血氧檢測儀。檢測儀主要結合近紅外光譜技術檢測組織血氧飽和度,用於臨床即時動態檢測皮瓣移植、斷指再植等患者組織血氧情況,為臨床醫護人員判斷皮瓣、斷指等再植組織的血運情況提供即時動態資料,從而及早發現血運變化,在血管危象的早期決定治療方向,評估並指導治療實施。

1 基於近紅外光譜法檢測組織血氧的原理
近紅外光譜技術最早應用於農業和工業領域,近年來開始廣泛應用於醫藥領域,例如藥物檢測、生物醫學檢測等[8-9]。由於人體組織中存在大量的微動脈、微靜脈和毛細血管,這些血管中血氧含量的加權平均值,即為組織血氧,組織血氧可以反映出局部組織的養和狀況,進而可以反映出組織血運的變化情況[10]。

基於近紅外光譜法檢測組織血氧,主要演算法依據是朗伯- 比爾定律[11]。由於人體中水、去氧血紅蛋白和含氧血紅蛋白對600~900 nm 波長的近紅外光吸光度有所差別,水的吸光度不明顯,而去氧血紅蛋白和含氧血紅蛋白吸收明顯,且二者吸光度上也存在明顯的差別(圖1),利用這個特性,使用相關演算法可以計算出血液裡去氧血紅蛋白和含氧血紅蛋白的量以及總血紅蛋白量...完整資訊