一种高精度的非侵入式脑组织氧监测系统

目的本研究旨在介绍一种集成功能性近红外光谱(functional Near-Infrared Spectroscopy,fNIRS)与USB接口的非侵入式脑组织氧监测系统,提升监测实时性和操作便利性。方法本研究利用改良的比尔-朗伯特定律(Modified Beer-Lambert Law,MBLL)测定头皮下组织氧合变化,采用硅光电倍增器(Silicon Photomultipliers,SiPM)作为探测器,通过整合fNIRS和便携的USB接口,开发一款轻便、易于使用且成本效益高的脑血氧监测设备。本研究通过一系列详尽的试验验证脑组织氧检测系统的准确性、稳定性、可靠性、易用性和实用性。结果系统在与商业产品NeurOs Cerebral Oximetry比较中显示出±10%的准确性范围内。重复性测试表现出0.42%到3.93%的复现性误差,并在8h连续监测中表现稳定。结论本系统的精确性和稳定性为脑组织氧合水平的实时监测提供了可靠工具。未来研究将探索系统的小型化、可穿戴化以及人工智能技术集成。

人脑血氧的数据分析及其临床验证

本文采用自制的近红外双波长脑血氧监测仪对20例正常人、30例手术麻醉病人和30例心功能不全病人进行了脑血氧监测,应用功率谱和互相关函数的方法对采集的血和氧数据进行了分析,实验结果表明:(1)正常人及麻醉后病人脑血氧饱和度的值为80%左右,符合正常生理参数,心功能不全患者脑血氧饱和度平均值为72.8%,明显低于正常人及麻醉后病人,医学统计学分析P<0.01。(2)正常人及麻醉后病人脑血、氧波形信号显示血、氧波形中波峰、波谷对应良好;波形频率和节律稳定,而心功能不全患者脑血、氧波形信号表现为波动的频率和节律均不规则,其血、氧波动信号之间的对应性差。这提示出近红外光在生物组织中传递时可带来较为直观的脑组织血、氧变化信息。(3)心功能不全患者的功率谱曲线主频峰不清晰、功率谱基底宽,有许多活跃的频峰,血、氧的功率谱曲线吻合性差,与正常人及麻醉后病人脑血、氧波形主频峰清晰、功率谱基底部绝少主频峰外的其它频峰功率谱图存在明显差异。(4)正常人及麻醉后病人血氧互相关函数系数为-0.9825±0.1027,接近-1;而心功能不全患者的血氧互相关函数系数仅为-0.8923±0.1035,与正常人及麻醉后病人存在显著差异,医学统计学分析P<0.01。临床试验表明,血氧波形、功率谱和互相关函数对于分析人脑血、氧生理参数状况及其变化有一定的效果。

汽车驾驶员脑氧参数的振动响应特性分析

应用近红外光谱法,研究分析汽车驾驶员在振动状态下的脑部血氧参数变化,探讨车辆振动对脑氧参数的影响。实验过程中应用近红外光谱法监测试验人员脑氧参数。经方差分析发现实验人员经车辆振动后脑部各血氧参数有显著性变化。实验结果表明汽车振动对脑部血氧参数还原血红蛋白的浓度(cHb)、氧合血红蛋白的浓度(cHbO2)、血红蛋白总量的浓度(ctHb)有显著性影响,且不同频率振动的影响显著性不同,其中4.5 Hz的振动对脑氧参数影响最大;但振动对脑部组织血氧饱和度(tissue oxygen index,TOI)的影响极小。

功能性近红外光谱成像用于全麻儿童疼痛评估的效果

目的探讨功能性近红外光谱成像技术应用于全身麻醉儿童疼痛评估的效果。方法该研究为前瞻性研究,纳入2021-11至2022-09在解放军总医院第七医学中心行尿道下裂修补术或隐匿型阴茎矫治术的45例0~14岁患儿为研究对象,根据是否行阴茎背神经阻滞分为全身麻醉组(G组,n=30)和全身麻醉+阴茎背神经阻滞组(N组,n=15)。两组均采用连续波功能性近红外光谱成像设备采集切皮前5 min至切皮后5 min左侧前额叶脑组织血氧参数和心率,比较切皮前后左侧前额叶脑组织血氧参数和心率的平均值和峰值变化。结果与切皮前基线(T_(1))相比,G组切皮后左侧前额叶皮质被激活,脑组织血氧参数均在3 s内达到峰值(T_(2)),T_(2)时氧合血红蛋白平均浓度、脱氧血红蛋白平均浓度、总血红蛋白平均浓度、平均心率均显著增加或增快,差异均有统计学意义(P<0.05);而N组切皮后左侧前额叶皮质未被明显激活,T_(2)时氧合血红蛋白平均浓度、脱氧血红蛋白平均浓度、总血红蛋白平均浓度、平均心率无显著变化,差异均不具有统计学意义。G组接受切皮刺激后,与心率到达峰值的时间[(2.100+0.845)s]相比,患儿左侧前额叶脑组织血氧参数到达峰值的时间更早,其中脱氧血红蛋白浓度[(1.723±0.783)s,P=0.041]和总血红蛋白浓度[(1.763±0.770)s,P=0.028]到达峰值的时间差异具有统计学意义。结论功能性近红外光谱成像技术可用于全身麻醉儿童的疼痛评估,与常规的生理指标心率相比更具灵敏性,在优化临床疼痛评估及管理方面有巨大潜力。