休克多部位综合无创光学监护仪

摘要

休克是指一些原因（如大出血、创伤等）引起的急性血液循环障碍，微循环灌流严重不足，以至重要生命器官机能代谢紊乱和结构损伤的复杂全身性严重病理过程，是临床各科严重疾病中最常见的并发症。本课题应用近红外光谱术，研发出一种休克多部位综合无创光学监护仪，同时进行了相关临床试验。本文首先介绍了国内外关于休克监护现状，发现目前还没有可以连续、实时、无创监护休克状态的监护仪，结合近红外光谱术近年来在血氧检测方向的研究，提出设计一种可对休克病人进行连续、实时、无创监测的技术方案。接着研究了血氧检测理论中最为经典的脉搏血氧饱和度算法，但是应用于休克病人监护是无效的。于是提出了两种不受外周循环不畅和外周灌注不足影响的血氧参数算法，一种是组织血氧饱和度相对量算法，一种是组织血氧饱和度绝对量算法。接着，根据初步计划的需求对想要监测的人体部位进行了蒙特卡洛光学仿真，以颈部区域为例给出了最佳的光源探测器距离参数，为监护仪的探头设计提供了设计参数。然后对仪器元器件进行调研，最终确定了光源、探测器、主控制器、模数转换器、光源驱动器等元件的选型并用Altium Designer14设计了探头和主控的电路。又在Qt平台下结合 Qwt第三方绘图库，编写仪器的上位机程序，实现了数据的实时显示与存储。在仪器研发完毕的时候，用实验验证了仪器的主要性能指标，如系统响应一致性、背光干扰、暗噪声、灵敏性等。最后在上海新华医院进行预临床试验，通过制定的监测方案，监测了处于休克边缘的病人，经过数据处理分析发现该仪器确实可以对休克严重程度进行预警，同时发现中央颈静脉区域的血氧参数更能有效监测病人病情的发展趋势。在预临床试验过程中发现了中央静脉血管充盈度受人体体位变化的影响，为下一步研究提供了新思路。

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第一章 绪论

1.1 研究工作的背景与意义

1.2 休克监护时血氧检测的研究历史与现状

1.3 本文的主要研究内容与创新点

1.4 本论文的内容安排

第二章 生物体组织光学模型简介

2.1 生物组织结构特点

2.2 生物组织的均匀性与非均匀性

2.3 生物组织离散散射液体模型

2.4 本章小结

第三章 血氧检测理论和算法研究

3.1 脉搏血氧饱和度算法

3.2 组织血氧饱和度的相对量算法

3.3 组织血氧饱和度的绝对量算法

3.4 本章小结

第四章 休克多部位综合无创光学监护仪的研制

4.1 仪器研制的整体方案路线

4.2 仪器硬件设计

4.3 上位机程序设计

4.4 本章小结

第五章 仪器系统的性能测试

5.1 系统的响应一致性

5.2 系统的暗噪声

5.3 背景光干扰

5.4 灵敏性测试

5.5 本章小结

第六章 休克多部位综合无创光学监护仪的预临床试验

6.1 临床试验方案

6.2 试验数据采集

6.3 试验结果分析

6.4 本章小结

第七章 总结和展望

致谢

参考文献

附录

硕士期间取得的研究成果