（生物医学工程专业论文）近红外光无创伤检测肝组织血氧含量的临床研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h em e t h o do fn e a r - i n f r a r e ds p e c t r u r ad i a g n o s i n go ft i s s u eb l o o do x y g e nw i t h o u t s e a r sh a sb e e nu s e di ne l i n i c a lt od e t e c tt h eb r a i nb l o o do x y g e na n db r e a s tc a n c e r t h e d o c t o rx i eh a dc o m p l e t e dt h ee x p e r i m e n tr e s e a r do nt h en o n i n v a s i v ed e t e c t i o no ft h e m o d e lo fd e m a g e dl i v e ra n i m a l ，b u tt h i sm e t h o dh a sn o tb e e nr e p o r t e dt ob ea p p l i e di n c l i n i c a lt od e t e c tt h el i v e rd i s e a s eo f h u m a n b e i n g t h i sp r o j c o tu s e st h en e a r - i n f r a r e dt od e t e c tt h el i v e rt i s s u eb l o o do x y g e no f h u m a n b e i n gw i t h o u ts e a r s ，u s i n g t h ee n g i n e e r i n gm e t h o dt oc o l l e c tl i v e rt i s s u eb l o o d o x y g e nw a r ef o r ma n dc o n t r a s t l ya n a l y z e t h eb l o o do x y g e n p a r a m e t e ro f n o r m a lp e o p l e a n d p a t i e n t sw i t h1 i v e rd i s e a s e t of i n do u t t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h e1 i v e rd a m a g ea n d l i v e rt i s s u eb l o o do x y g e nc o n t e n t w eu s et h er u n m a ni n s t r u m e n tt od e t e c t4 8e x a m p l e s r a n d o m l yo fn o r m a lp e o p l e t h ea n v e r a g eo x y g e nc o n t e n ti s 1 0 4 5 ，t h ew a v ef o r m so f l i v e rb l o o d ，o x y g e n s h o wt h ew e l lc o r r e s p o n d e dr e g u l a rw a r em o t i o n m o r et h a n9 0 p o w e rs p e c t r u m o fn o r m a l p e o p l e sb l o o do x y g e n w a r eh a sac l e a rm a i n f r e q u e n c ep e a k i n o - 2 h z 7 5 p e o p l eh a sa v i l ef r e q u e n c ep e a ka f t e rt h em a i np e a k t h er a t i o no fm a i na n d v i c e 蠹e q u e n c ep e a ki s m o r et h a n2 ，c o m p a r e dw i t ht h en o r m a lp e o p l e ，t h eh e p a t i t i s p a t i e n t so x y g e n c o n t e n to f l i v e rt i s s u ei su s u a l l yl o w n l el i v e rt i s s u eo x y g e nc o n t e n to f a c u t eh e p a t i t i si so 6 7 3 ，c h r o n i ch e p a t i t i si so ，7 8 4 ，f a tl i v e ri s0 8 3 7c i r r h o s i so fl i v e ri s 0 6 8 5 ，t h em e d i c a ls t a t i s t i ca n a l y z eh a sn o t a b l ed i f f e r e n c e0 1 7 1 l x m o l l ，或尿胆红素阳性，并排除 其他原因引起的黄疸，可诊断为急性黄疸型肝炎。 2 ) 慢性肝炎：急性肝炎病程超过半年，或原有乙型、丙型、丁型肝炎或h b s a g 携 带史，本次又因同一病原再次出现肝炎症状、体征及肝功能异常者可以诊断为慢性肝炎。 华中科技大学硕士学位论文 发病日期不明或虽无肝炎病史，但肝组织病理学检查符合慢性肝炎，或根据症状、体 征、化验及b 超检查综合分析，亦可作出相应诊断。为反映肝功能损害程度，慢性肝 炎临床上可分为：( 1 ) 轻度临床症状、体征轻微或缺如，肝功能指标仅1 或2 项轻度异常； ( 2 ) 中度症状、体征、实验室检查居于轻度和重度之间i ( 3 ) 重度有明显或持续的肝炎 症状，如乏力、纳差、腹胀、尿黄、便溏等，伴有肝病面容、肝掌、蜘蛛痣、脾大并 排除其他原因，且无门静脉高压征者。实验室检查血清a l t 和或a s t 反复或持续升高， 白蛋白降低或g 比值异常、丙种球蛋白明显升高。除前述条件外，凡白蛋1 刍 3 2 9 l ， 胆红素大于5 倍正常值上限、凝血酶原活动度6 0 4 0 ，胆碱酯酶 2 5 0 0 u l ，四项 检测中有一项达上述程度者即可诊断为重度慢性肝炎，慢性肝炎的实验室检查异常程 度参考指标。b 超检查结果可供慢性肝炎诊断的参考：( 1 ) 轻度b 超检查肝脾无明显异 常改变。( 2 ) 中度b 超可见肝内回声增粗，肝脏和或脾脏轻度肿大，肝内管道( 主要 指肝静脉) 走行多清晰，门静脉和脾静脉内径无增宽。( 3 ) 重度b 超检查可见肝内回声 明显增粗，分布不均匀；肝表面欠光滑，边缘变钝，肝内管道走行欠清晰或轻度狭窄、 扭曲；门静脉和脾静脉内径增宽；脾脏肿大；胆囊有时可见“双层征”。 为排除人为因素，将r u n m a n 仪检测与病人诊断分型分别由研究者和临床医生双 盲法报告。 3 2 实验仪器和原理 近红外光无创伤检测人体肝脏的实验仪器由两部份组成： 1 ) r u n m a n 系统包括：r u n m a n 仪、输入探头。 2 ) 输出装置包括：a , d 接口板和计算机系统，示意图如下( 见图3 1 ) 1 电源插孔2 电源开关3 破长选择开关4 时间常数5 和通道灵敏度 6 差通道灵敏度7 ，传感器插座8 记录仪插座9 显示屏幕1 0 、1 1 调零电位器 图3 1r u b m a d 仅工作面板示意图 1 4 华中科技大学硕士学位论文 3 2 1r u n m a n 系统 1 ) r u n m a n 仪的检测原理 光是电磁波谱的一部分( 如图3 2 ) ，光段按顺序分为红外光、可见光和紫外光。 1 0 i1 0 21 0 1 0 4 1 0 一10 - 61 0 。7i o 1 0 l o ”1 0 ”1 0 1 2 图3 2 电磁波谱( 单位：m ) r u n m a n 仪使用的波段位于红外光和可见光之间( 即近红外光) 。在红外光和近 红外光谱区，血液的光吸收主要由血红蛋白提供，其它成分，如水、吸收较弱。氧 合血红蛋白( h b 0 2 ) 和脱氧血红蛋白( h b ) 对不同波长的光吸收率不同( 如图3 - 3 ) 。 8 0 5 n m 处称为等吸收点，因为在此波长处的含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的吸收 率相同。波长大于8 0 5 n m 时，脱氧血红蛋白的光吸收率小于氧合血红蛋白，而当波长 小于8 0 5 n m 时脱氧血红蛋白的光吸收率大于含氧血红蛋白。“r u n m a n ”仪主要使用 7 6 0 n t o 和8 5 0 r i m 两个波长的近红外光，它们恰好位于等吸收点两侧。当h b 0 2 脱氧时， 7 6 0 n m 处的吸收系数将增加，而8 5 0 n m 处将减小。当m 氧合时7 6 0 n m 和8 5 0 n m 处的吸 收系数的变化刚好相反。 吸 收 塞 波长( r i m l 图3 3 不同波长下h b 0 2 和h b 的吸收曲线 华中科技大学硕士学位论文 由于人体组织血管中血红蛋白对光线的吸收能力与血红蛋白状态有密切关系， 因此通过检测人体组织对光线的吸收情况就可推测出此时血液中的含氧量，为病情 诊断提供依据。 r u n m a n 仪有两个输出通道，是对7 6 0 n m 和8 5 0 r t m 下的接受光强作算术处理后而 得到的，一个通道代表“差通道”，h 口7 6 0 n m - - 8 5 0 n m ，消除了信号由于血红蛋白含 量的变化引起的直流漂移，这个值代表血氧浓度的相对变化。另一个通道代表“和 通道”即7 6 0 n m + 8 5 0 n m 的结果，抵消了两个波长下由于氧合或脱氧变化引起的对称 信号的漂移，这个值代表血流量的相对变化。 近红外光有较强的穿透能力，能穿透腹部皮肤进入肝脏组织，光吸收值对于探 测组织所有血管( 包括动脉、静脉和毛细胞管) 中的血红蛋白非常敏感，相对于搏 动血管而言，小动脉、小静脉和毛细血管的容量要大得多。因此，绝大部分迁移是 穿过营养环路的，所得信号能代表光线所经过的所有组织的光吸收【“1 。由于肝组织 中有丰富的毛细血管，对于光的吸收，远大于其上的皮肤、肌肉的作用，骨头在近 红外光范围内是透明的。因此，它主要代表肝组织中的血氧变化，即使在脉搏搏动 减弱和低血压情况下，使用也不受限制【4 2 l 。 2 ) r u n m a n 仪系统组成 r u n m a n 仪系统由电源，探头及主体部分构成 ( 1 ) 电源：r t m m a n 仪采用1 2 v 直流输出的稳压电源，接入主体部分的p o w e r 接 口。 ( 2 ) 探头：包括光源、光探测器及光电转换，放大电路三个部分。 光源发散近红外连续光区固定频率的脉冲光波，光探测器则由特制光栅剔除 7 6 0 r i m ，8 5 0 r i m 以外的光谱波，获得有关7 6 0 r i m 和8 5 0 n m 波长下的信号，转换为电信 号并经放后，回送至1 r u n m a n 仪主体部分。 ( 3 ) r u n m a n 仪主体 r u n m a n 仪主体有控制、分析、计算和显示功能，是r u n m a n 仪系统的核心部分。 它包括输入输出接口、电源输入及开关、液晶显示和控制部分、入射光强选择开关 和血氧数值控制旋钮部分。 r u n m m a 仪主体。轻便实用，可在液晶面板上读取所需的7 6 0 r i m ，8 5 0 n m 和代表 血氧浓度的r u n 值信号。其输出接口可与计算机或记录仪相联，将信号描记出来。 6 华中科技大学硕士学位论文 3 2 2 输出装置 r u n m a n 仪仪的4 d 接口板，由华中科技大学机械工程学院制作，支持软件由c 语言编写，其采样频率为1 0 h z ，平均精确度为1 2 位。由于实验中血氧波形频率不超 过2 h z ，它完全能满足数据分析的需要。 数据采集程序用于实现在线检测功能和数据回放功能。在线检测中，计算机可 以实时的显示出两个通道数值的变化波形，并自动存贮。用户界面友好，使用较为 方便。 波形分析程序由华中科技大学生命科学与技术学院编写，采用m a t l a b 语言编写。 可以选择任意点数据做血氧波形互相关函数分析和两者自功率谱分析，并显示分析 结果波形，直接给出延迟为零时的互相关系数。 3 3 检测方法 3 3 1 检测环境 光线暗淡，关好实验室窗帘，用黑布遮住探头，防止外界光线干扰，产生伪差 信号。 3 3 2 探头的固定 被测对象安静平卧体位，r u n m a n 仪光检测探头置于被测者右锁骨中线第6 7 肋 间处。 3 3 3 记录波形与仪器定标 大量小白鼠动物实验发现，r u n m a n 仪调零电位器“g a i n 和“b a l a n c e ”调至6 0 0 时所得正常小白鼠氧含量约为1 。人体采样时也将上述两纽调至6 0 0 处( 即定标b 、 g 6 0 0 ) ，电压为4 v ，记录时间一般为2 3 分钟。 3 3 4 血氧波形采集 正常人及病人均随机采集一段一固定探头后一分钟的血氧波形，时间长度为3 分 钟，并均摘取8 0 秒的数据进行互相关系数分析和自功率谱分析。 1 7 华中科技大学硕士学位论文 3 4 数据处理方法 3 4 1r u n m a n 仪数据处理方法 i ) r u n m a n 进行数据处理以朗伯一比耳定律和光散射理论为基础。 r u n m a n 仪是美国宾夕法利亚大学研制，利用近红外光谱法检测血氧浓度和血含 量的变化。近红外光谱以朗伯一比耳定律( l 锄b c r b e e rl a w ) 和光散射理论为基 础，利用还原血红蛋白和氧合血红蛋白在近红外光区域内的吸收的差别来进行。朗 伯一比耳定律是： i o = i a p “ 或 o d = i n = 货耐 式中：i o 、i a 分别为发射光强和接受光强。 c 表示物质浓度。 d 表示穿透物质的路径长度，对某次测量视d 为常数，则物质c 与光密度( o d ) 成正比。 2 ) 互相关函数 互相关函数两个导程的随机数据x ( t ) 和y ( t ) 的互相关系，是描述t 时刻的x 的导程的数值和( 什t ) 时刻y 导程数值之间的关系。 凰( r ) 2 专z ( r ) y ( t + r ) ( 3 - 1 ) 3 ) 互相关系数： 互相关系数的数学定义为： 刈耻型塑兰 ( 3 _ 2 ) 【f ：算2 ( t ) d t f ：y2 ( f ) 破， ( 3 1 ) 中r 。( 丁) 实际上就是( 3 2 ) 中分子中积分的离散化表示。而( 3 2 ) 中分母则使相关函数归一化，使得i 岛( 丁) i 1 。当岛( 丁) = 0 ，说明z ( f ) 与y ( ，) 无关， 只，( r ) = 1 ，说明( r ) 和y ( r ) 完全正相线性相关，r ，( 丁) = 一1 ，说明z ( r ) 和】，( f ) 完全 1 8 华中科技大学硕士学位论文 负相线性相关。 3 4 2 统计学数据处理方法 统计资料可分为计数资料和计量资料，计量资料是采用一定的标准方差，对研 究对象所测定的实际数值进行处理1 4 3 州。本次实验研究中，成组对照研究组中的肝 病组和正常组的数据为计量资料，t 检验是分析计量资料的常用统计学方法，本次 实验选用了t 检验，选用公式为 ，：匣型( 3 - 3 )f = l j() 砖一孔 = 扛紫 b 。， s ：堡笪型：( 3 5 ) 。 n 。+ ”。一2 s =( 3 - 6 ) 式中：n 为样本含量，s 为样本标准差，z 为样本均数， s ；为合并方差，砖：巧：为样本标准误。 3 4 3 计算公式及血氧评价标准 1 ) 血氧含量计算公式： ， o x y = 兰盟( 3 - 7 ) 8 5 0 以上均为接收光强 2 ) 肝组织低含氧o x y - 0 9 0 1 9 华中科技大学硕士学位论文 4 实验结果 4 1 正常人肝组织氧含量、血氧波形及自功率谱 4 1 14 8 例正常人肝组织氧含量平均值为1 0 4 5 = 1 ：0 1 2 1 ( 表4 - 1 ) 。 袭4 - l 正常人肝组织氧含量及自功率谱袁 序号姓名编号性别年龄 i ml s s o o x y r x y 15 5 2 男 2 22 5 42 6 8o 9 50 9 8 8 25 5 4 男 2 33 4 73 3 31 0 4o 9 5 35 3 4 女 2 56 2 9- 5 6 11 2 60 9 6 6 45 3 3 男 2 61 8 8 91 7 9 41 0 60 9 7 2 55 3 2 男 2 33 4 9- 3 9 40 8 70 9 9 3 65 3 0 女 5 68 3 69 4 0o 8 9- o 9 7 2 75 4 6 男 2 31 1 0 81 1 7 80 9 4- 0 9 9 6 85 6 0 男 2 41 4 2 l一1 2 4 41 1 4一o 9 9 7 95 6 1 男 2 34 9 5- 5 3 4o 9 30 9 9 9 1 05 5 5 男 2 26 0 05 0 41 1 90 9 7 9 1 15 5 3 男 2 23 6 83 5 91 0 10 9 9 3 1 25 4 4 男 2 46 7 2- 7 2 00 9 3- 0 9 9 8 1 35 3 8 男 4 23 2 3 13 9 40 8 40 9 9 3 1 45 3 7 男 2 54 6 54 2 41 1 00 9 8 6 1 56 8 6 女 5 61 2 1 6- 9 3 91 3 00 9 9 4 1 65 4 8 男 5 2 23 1 03 3 91 0 30 9 8 9 1 75 4 9 男 2 14 0 03 8 91 0 30 9 6 3 1 85 3 6 女 2 81 5 8 71 2 7 01 2 50 9 6 5 1 99 5 4 女 2 51 8 0一2 5 00 7 20 9 8 9 2 05 5 1 男 3 44 3 44 0 01 0 9- 0 9 8 6 2 15 4 7 男 2 22 8 93 2 1o 9 00 9 7 7 2 25 6 4 男 3 63 9 6- 3 5 81 1 1 - 0 9 8 6 2 39 5 l 男 3 82 6 0一2 8 0o 9 3- o 9 9 2 2 0 华中科技大学硕士学位论文 续表4 - 1 正常人肝组织氧含量及自功率谱表 序号姓名编号 性别年龄 1 7 6 0i b 5 0 o x yr x y 2 49 5 2 男 2 22 2 02 0 61 0 7 - 0 9 7 7 2 59 5 3男 2 31 6 91 8 9o ，8 90 9 8 2 2 68 3 1 男 5 91 8 5 21 9 9 9 0 9 30 9 7 6 2 76 8 5 男 2 69 3 57 8 2 1 1 80 9 8 7 2 89 4 6 女 2 33 1 23 0 51 0 2 0 9 8 3 2 99 4 8 女 2 44 7 5- 4 6 41 0 0 0 9 8 6 3 05 4 2 男 3 25 6 2- 5 2 31 0 80 9 9 2 3 l7 0 2 男 2 39 7 8- 8 0 21 2 20 9 9 1 3 27 0 3 男 2 42 1 01 8 21 1 5- o 9 7 8 3 33 0 8 男 4 24 3 74 l o1 0 70 9 6 7 3 43 0 9 女 3 22 8 6- 2 8 21 0 10 ，9 9 6 3 53 1 0女 3 81 9 6 51 8 8 91 0 4- 0 9 8 3 3 63 1 1 男 4 56 3 4- 6 7 80 9 4o ，9 3 1 3 73 1 2 女 5 06 5 8- 6 1 41 0 70 ，9 7 4 3 83 1 3 男 2 61 6 61 3 51 2 30 9 6 7 3 93 1 7男3 86 5 86 1 4 1 0 70 9 7 4 4 03 2 0 女 4 37 6 57 5 31 0 20 9 6 8 4 l1 1 4 1 男 5 81 3 1 91 2 9 71 0 2- 0 9 6 3 4 2 女 2 81 7 0 7- 1 6 0 61 0 60 9 7 2 4 3 男 4 51 1 5 01 0 8 21 0 60 9 7 1 4 41 2 8 3 女 3 95 7 65 4 61 0 50 9 6 7 4 51 2 8 4 女 2 98 8 6- 7 0 71 2 5- 0 9 8 9 4 61 2 8 6 女 1 23 8 33 8 31 0 00 9 8 5 4 71 2 8 7 女 4 04 8 13 9 61 2 10 9 7 9 4 81 2 8 8 女 4 07 8 97 8 91 o o ，0 9 8 7 4 1 2 正常人肝血氧波形表现为自功率谱在o _ _ 2 h z 频域内主频峰清晰，主频峰位于 o 0 5 o 7 5 h z 频域之间，主频峰与副频峰的比值大于2 ( 图4 1 ) ；血、氧波形 互相关函数系数平均值为- 0 9 8 0 - j ：0 0 0 8 ( f 虱4 2 1 。 2 l 华中科技大学硕士学位论文 图4 1 正常人肝血氧波形自功率谱图 图4 2 正常人肝血氧波形血、氧波形圈 4 2 急性肝炎肝组织氧含量、血氧波形及自功率谱 4 2 1 9 倒急性肝炎患者肝组织氧含量平均位为0 6 7 3 ：- - 0 1 4 3 ，( 表4 2 ) 血氧波形自功率谱主频峰后移，基底频峰高度活跃。( 图4 - 3 ) ：血氧波形互 相关函数系数平均值为0 8 3 5 土0 1 4 4 华中科技大学硕士学位论文 表4 2 急性肝炎肝组织氧含量与互相关函数检测结果 序号编号姓名 性别年龄诊断 b 6 01 8 5 0 o x yr x y l8 3 3 潘晓军男 2 l 急性肝炎 1 7 42 0 20 8 6 10 6 0 9 28 3 4 金勇男 2 7急性肝炎5 2 8 6 6 0o ，8 0 0o 9 8 1 38 3 9 汪云发男 5 0 慢性肝炎，急发 2 1 73 3 50 6 4 80 8 4 2 4 8 8 4阳君 女 3 1急性肝炎 1 9 02 9 50 6 4 4- 0 8 7 9 58 8 6 胡一曼女 1 7急性肝炎1 8 82 5 90 7 2 60 8 2 4 68 8 9 刘国柱男 3 4 急性肝炎 5 5 17 7 60 7 1 00 ，9 2 3 78 9 6鲁江红 女 2 4亚急性肝炎重症1 5 62 4 60 7 4 10 8 8 4 8 陈贤义男急黄肝大三阳 8 12 4 60 3 2 9- o 8 2 4 91 1 1 4李万红 男急性肝炎 1 4 82 4 60 6 0 20 8 0 7 图4 3 急性肝炎病人肝血氧波形自功率谱图 4 3 慢性肝炎肝组织氧含量、血氧波形及自功率谱 4 3 1 6 4 例慢性肝炎患者肝组织氧含量平均值为0 7 4 9 - a ：0 1 4 0 ( 表4 _ 3 ) 表4 - 3慢性肝炎肝组织氧含量与白功率谱检测结果 序号姓名编号姓名性别年龄病程程度 1 7 6 01 8 5 0 o x yr x yl l8 5 l 代卫琴女 3 02 年轻度2 7 32 9 00 9 4 0 0 9 9 1 28 5 2 杨爱君女 3 03 年轻度2 5 3- 3 0 80 8 2 0 0 9 7 9 l 38 5 7 刘岳英女3 54 年轻度 1 1 71 7 10 6 7 0 0 9 6 8 f 48 6 0 张明月男 3 53 年轻度2 0 2- 2 8 60 7 0 0 0 9 7 8 l 2 3 华中科技大学硕士学位论文 序号姓名编号姓名性别年龄病程程度1 7 6 0 1 8 5 0 o x yr x y 58 6 8汪伏娥 女4 01 0 年轻度1 0 7 1 2 8 70 7 8 00 9 1 3 69 0 9 金燕女3 03 年轻度2 4 6 - 3 2 80 7 5 00 9 3 7 79 1 0江艳兵 男 2 42 年轻度3 7 7- 4 7 30 7 9 7- o 9 7 8 89 0 8周萍 女3 22 年轻度 1 l l- 1 6 20 6 8 50 8 4 9 9t m l 2 7 8鄢亚平男1 22 年轻度1 0 2。2 2 30 4 5 7- 0 5 5 4 1 0 1 2 9 3 肖峰男 2 31 年轻度2 7 3- 4 2 20 6 4 70 9 8 7 1 18 4 1 谢楚明男 4 5 3 年轻度 6 u8 5 7o 。7 1 30 9 6 5 1 28 5 9 裴华利男 1 8 2 年轻度 1 5 72 0 10 7 8 10 9 7 0 1 38 4 6 沈方丹男 4 3 2 年轻度 5 8 47 9 40 7 4 00 9 0 5 】48 7 4 邹丹平女 5 65 年轻度】5 62 1 60 7 2 00 9 2 8 1 58 7 5 李兆丽女 4 1 3 年轻度 6 7 57 3 00 7 8 00 8 0 7 1 68 7 7杨玲丽 女 2 9 5 年轻度 1 9 5- 2 2 4o 8 7 10 9 8 5 1 78 9 4 张红艳女2 81 0 年轻度2 5 4- 3 2 00 7 9 30 8 8 6 1 38 7 9 杨新华男 4 4 5 年轻度 1 1 51 5 20 3 1 6o 9 9 6 1 99 0 0 李宏男2 22 年轻度3 0 44 1 40 7 3 4- 0 9 7 3 2 08 8 0肖春明男3 5 5 年轻度 1 7 02 5 40 6 6 90 9 5 7 2 18 8 7胡昌汉男4 25 年轻度1 7 72 4 90 7 i l一0 8 8 4 2 28 9 0刘义长 男4 21 0 年中度3 0 4 4 3 9o 6 9 20 9 7 4 2 38 9 2 杨勇军男 3 0 6 年中度 1 3 51 5 60 8 6 50 9 8 6 2 48 7 l 王平柱男 3 8 7 年中度 3 3 74 3 00 7 8 00 8 9 3 2 58 8 1 蒋清女 5 7 1 0 年中度 2 4 1- 2 7 90 8 6 4- 0 9 6 0 2 6t m 】2 7 0 李腊安男 3 73 年中度4 9 7- 6 0 00 8 3 0- 0 8 4 9 2 7t m l 2 7 6 龚守成男2 91 年中度1 4 02 3 60 5 9 3- 0 8 2 6 2 8t m l 2 7 7 高进军男3 82 年中度1 3 2 9- 1 4 4 30 9 2 00 5 0 2 2 9t m l 2 9 0 陈云华男4 15 年中度2 0 12 5 80 7 8 00 9 7 3 3 0t m l 2 9 1 鄢毛毛那4 14 年中度4 7 16 3 00 7 5 00 9 8 8 3 1t m l 2 9 4 李福新男5 22 年中度2 6 93 1 70 8 4 90 9 8 3 3 2t m l 2 9 5 李汉强男3 91 年中度8 8 4- 1 0 9 20 8 0 5- 0 9 7 8 3 31 1 1 7 魏开兵男4 03 年中度5 21 2 10 4 3 00 6 2 8 3 48 3 2 周汉兵男 4 9肝炎3 年中度1 2 0 41 6 8 00 。7 1 6 0 。9 j 0 3 58 3 6张运海 男 4 5 肝炎3 年中度 1 7 11 7 01 0 0 5 0 9 0 8 3 68 3 7 李兆年男3 52 年中度1 4 21 4 70 9 6 60 9 9 0 3 78 4 0 刘凤娥女4 85 年中度1 5 6- 2 0 60 7 5 7 0 9 9 2 2 4 华中科技大学硕士学位论文 续表4 - 3慢性肝炎肝组织氧含量与自功率谱检测结果 序号姓名编号姓名性别年龄病程程度 1 7 6 01 8 5 0 o x yr x y 3 88 4 3 杨新华男 4 4 5 年中度 1 7 65 4 80 8 6 8o 9 1 3 3 98 4 5杨康 女 4 35 年中度1 4 11 9 80 7 1 20 9 7 3 4 08 4 7 金晓祥男3 76 年中度 1 4 6- 1 8 80 7 7 70 9 9 4 4 1 8 5 6肖常宏男3 85 年中度 3 6 25 3 70 6 7 40 9 3 9 4 28 5 8 杨旱蓉女 3 l3 年中度2 0 8 - 2 5 50 8 1 60 9 3 2 4 38 6 7黄法荣男4 71 0 年中度7 5 91 0 0 70 7 5 4 o ，9 3 8 4 48 7 0 徐荣桂男 3 01 年中度】3 3- 1 7 90 7 4 30 9 8 5 4 58 8 2 朱利虎男 2 81 0 年中度1 6 21 8 20 8 9 0- 0 9 8 7 4 68 8 3 董君德男3 l7 年中度5 5 0 7 1 00 7 7 00 8 8 2 4 78 8 8 闵爱林男4 0l o 年中度4 9 7 5 4 00 9 2 00 8 7 9 4 88 9 1 陈少华男2 63 年中度 5 0 66 3 60 7 9 60 9 5 5 4 98 9 9魏建国 男3 23 年中度2 2 3 2 5 50 8 7 50 9 6 2 5 0郑卫男3 73 年中度1 6 52 1 00 7 8 60 8 9 1 5 l9 0 5 李富荣男 4 62 年中度8 7 l一1 2 3 00 7 0 80 。8 8 8 5 29 7 2 李明强男 4 01 0 年中度4 5 54 6 40 9 8 1- 0 8 4 0 5 31 1 1 5 曾爱喜女 3 22 年中度7 9 1- 8 1 70 9 6 8- - 0 9 7 2 f 5 4】1 6严正光 男4 56 年重度4 8 1 4 8 30 9 6 60 8 9 4 5 51 1 1 9 曾彩平女4 77 月重度 1 5 1- 2 8 90 5 2 20 8 8 3 5 61 1 1 8 陆成荣男3 84 月重度 1 4 2- 4 0 60 3 5 00 2 7 4 5 7t m l 2 7 1 王想成男3 75 年重度8 l 一2 0 80 3 8 9o 1 4 0 5 8t m l 2 7 2 王柱安男 3 73 年重度1 8 33 5 4o 5 1 70 6 3 9 5 9t m l 2 7 3 李组落男 2 02 年重度1 9 04 2 30 4 4 90 7 7 0 6 0t m l 2 7 9 毛志敏男 3 31 年重度2 5 93 5 90 7 2 00 4 0 9 6 1t m l 2 8 9 吴德英女 5 52 年重度4 4 0- 5 1 l0 8 0 00 8 4 2 6 2t m l 2 9 2 王燕成女 5 2 3 年重度 2 0 23 0 10 6 7 10 9 7 7 6 38 9 8彭传祥 男3 83 年重度2 7 0- 3 7 l0 7 2 8。0 9 8 l 6 49 0 4李贤成 男5 21 年重度9 41 5 00 6 2 70 9 6 8 4 3 2 慢性肝炎患者肝组织血氧波形自功率谱主频峰后移，基底部增宽；主频峰尖 不清晰，呈双峰或多峰，0 - - 2 h z 频域内频峰极度活跃，主频峰与副频峰比值小于2 ， 血氧波形自功率谱图频峰对应性降低互相关系函数系数平均值为0 8 6 7 + 0 1 0 6 ( 图 4 4 、4 5 、4 64 7 ) ： 2 5 华中科技大学硕士学位论文 图4 - 4 慢性肝炎血氧波形自功率谱图( 血) 图4 5 慢性肝炎血氧波形自功率谱( 氧) 华中科技大学硕士学位论文 图4 6 慢性肝炎血氧波形图( 血) 图4 - 7 慢性肝炎血氧波形图( 氧) 华中科技大学硕士学位论文 4 4 脂肪肝肝组织氧含量、血氧波形及自功率谱 4 4 11 3 例脂肪肝患者氧含量平均值为0 8 4 4 士0 0 8 2 ( 表4 4 ) 表4 _ 4 脂肪肝肝组织氧含量与自功率谱检涌结果 序号姓名编号姓名性别年龄诊断 1 7 6 0 1 8 5 0 o x yr ) ( y l8 4 2刘三强男3 6脂肪肝2 年轻度 5 6 36 8 60 8 2 10 9 5 3 2 8 4 4刘淑兵男3 5脂肪肝2 年中度 7 1 68 9 20 8 6 30 9 6 2 38 4 8石玉红 男 3 5脂肪肝2 年8 7 41 0 6 4o 8 2 10 9 8 7 4 8 4 9周兵男2 7脂肪肝1 年2 1 9 2 0 31 0 7 9，0 9 8 1 58 5 0 李泽英女 5 4脂肪肝3 年慢性肝炎1 3 9 01 7 4 00 7 8 7一o 9 6 1 68 6 1王华兵 男 3 6脂肪肝3 年7 1 69 1 60 7 8 20 9 4 8 78 9 5 范兆华男 4 3脂肪肝3 年3 9 44 6 80 8 4 10 9 3 7 88 9 7 张爱兵男 3 4 脂肪肝4 年中度 4 7 3- 6 3 80 。7 4 l- o 8 8 4 99 0 3鄢毛毛 女 6 1 脂肪肝5 年中度 1 4 5 5一1 6 6 30 8 7- 0 9 0 7 1 01 1 3 8 严新洲男 6 1脂肪肝冠心病8 9 01 1 2 10 7 9 40 9 6 4 1 1 黄天平男 4 2脂肪肝高血压1 0 0 81 0 9 30 9 2 20 9 8 1 1 2t m 3 0 4 易明启男 4 2 脂肪肝 4 8 26 1 00 7 90 9 8 7 1 3t m 3 0 5 石小庚男 3 8脂肪肝8 1 3- 9 4 l0 8 6 4- 0 9 6 7 4 4 2 脂肪肝肝组织血氧波形自功率谱，主频峰后移不明显，但频峰基底部增宽， 自功率谱图基底部谱蜂活跃，呈明显多蜂。互相关函数系数平均值为0 9 5 2 t q ) 1 1 8 ( 图 4 8 4 9 ) n q _ - n q 口坤 图4 8 脂肪肝肝血氧波形自功率谱图( 血) 2 8 华中科技大学硕士学位论文 图4 9 脂肪肝肝血氧波形自功率谱图( 氧) 4 5 肝硬化肝组织氧含量、血氧波形及自功率谱 4 5 1 9 例肝硬化患者肝组织氧含量平均值为0 6 3 6 ：t ：0 1 5 1 ( 表4 5 ) 表4 5 肝硬化肝组织氧含量与自功率谱检测结果 序号姓名编号姓名性别年龄诊断i mi b j oo x y r x y l8 3 8倪明仿男3 5慢重肝肝硬化7 年1 9 4- 2 9 00 6 8 0o 9 7 3 28 6 3鄢树清 男 5 2 肝硬化腹水1 2 年 4 6 48 6 20 5 3 20 9 2 7 38 9 3 鄢传香女 6 5 册硬化晚期 5 5 87 8 70 9 0 70 9 6 1 49 0 1 夏杏娥女 5 1 肝硬化3 年重度腹水 3 7 27 1 10 5 2 3o 8 3 7 5l l l 2黎汝安 男重症肝炎4 月恢复 2 7 04 3 70 6 1 8 6l l l 3 甘望发男肝硬化，肝癌2 年 3 8 14 8 10 7 9 2 7 陈成德男肝硬化早期2 0 年 7 11 9 00 3 7 4 81 1 4 8贺会新 男 3 7 肝硬化腹水 3 6 65 0 60 7 2 3 9t m l 2 7 4 夏杏娥女 5 2 慢乙肝重症肝硬化 8 0 01 3 9 50 5 7 3 0 9 4 7 4 5 2 肝硬化肝血氧波形自功率谱图主频峰较慢性肝炎更活跃且紊乱，基底部增宽， 出现多峰，频峰在2 h z 频域内多达8 1 3 个。互相关系函数系数平均值为0 8 9 5 + 0 1 2 4 ( 图4 - 1 0 、4 - 1 1 、4 1 2 、4 1 3 ) 2 9 华中科技大学硕士学位论文 图4 - 1 0 肝硬化肝组织血氧波形( 血) 图4 1 1 肝硬化肝组织血氧波形( 氧) 华中科技大学硕士学位论文 图4 1 2 肝硬化肝血氧波形自功率谱图( 血) 图4 1 3 肝硬化肝血氧波形自功率谱图( 氧) 3 1 华中科技大学硕士学位论文 4 6 各组肝组织氧含量检测结果统计分析 表4 - 6 各组肝组织氧含量检测结果 组别例数( n ) x 土s 正常人 4 81 0 4 5 士0 ，1 2 i 急性肝炎 90 6 7 3 士o 1 4 3 慢性肝炎 6 4 0 7 4 9 3 ：0 ，1 4 0 其中：轻度 2 10 7 4 2 士0 0 9 4 中度 3 2o 。8 0 l 士0 11 6 重度 1 10 6 1 3 士o 1 7 8 脂肪肝 1 30 8 “土0 ，0 8 2 肝硬化 9o 6 3 6 士0 ，1 5 1 表4 7 正常人组与各肝病组肝组织氧含量检测结果的t 检验 组别自由度( n )t 值p 值显著性 正常人组与急性肝炎组 5 58 。0 3 2 p o ，o l 有极显著性意义 正常人组与慢性肝炎组 1 1 01 1 5 6 8 p o 0 1 有极显著性意义 正常人组与脂肪肝组 5 95 5 3 6 p p o o i 有显著性意义 肝硬化组与慢性肝炎组 7 l2 ，2 1 8 o 0 5 p o o l有显著性意义 脂肪肝组与急性肝炎组 2 03 3 9 l p o 0 5 无显著性意义 重度组与轻度组 3 02 5 8 9 0 0 5 p o 0 1 有显著性意义 l重度组与中度组 4 l3 9 0 7 p o o l有极显著性意义 3 2 华中科技大学硕士学位论文 4 7 活血化淤药物的影响 表4 1 0 未用药组与用药组氧含量平均值 l组别例数( n )平均值( x 士s ) f末用药组 5 20 6 4 8 a ：0 1 9 4 用药组 2 60 8 6 5 土0 1 1 8 p 值 o 0 1 4 8 实验结果特异性敏感性准确性分析 4 8 1 以肝组织血氧含量低于0 8 6 作为判断标准分别计算特异性、敏感性、准确性 l 真阳性( n )真阴性( n )假阳性( n )假阴性( n )合计( n )l l正常人 4 624 8 j l 肝病病人 7 61 99 5 l 特异性4 6 4 6 + 2 = 9 5 8 敏感性7 6 ，7 6 + 19 = 8 0 准确性4 6 + 7 6 4 6 + 2 + 7 6 + 1 9 = 8 5 3 4 8 2 以肝组织血氧含量低于0 8 6 及自功率谱异常作为判断标准分别计算特异性、 敏盛性、准确性 l 真阳性( n )真阴性( n )假阳性( n )假阴性( n )合计( n ) i正常人4 4 44 8 l 肝病病人 7 22 39 5 特异性4 4 4 4 + 4 = 9 1 7 敏感性7 2 7 2 + 2 3 = 7 5 8 准确性4 4 + 7 2 4 4 + 4 + 7 2 + 2 3 = 8 1 1 3 3 华中科技大学硕士学位论文 5 1 探头检测原理及固定方法 5 讨论 探头光源a 与接收光电二极管b 间相距4 c m ，光在组织内的传输为散射传输。光 源由一个6 w 的小灯泡构成，它发出多种波长的近红外光。因为经过的组织是一种散 射介质，所以光的传播并非直线而呈自由散射，光源与探头之间在组织内的光传输 为香蕉状，如下图所示： u 端h t 。知q o 图5 1 探头检测原理 正常人仰卧时肝上缘在右锁骨中线第5 肋闻，下缘近肋缘，肝脏的长、宽、厚约 为2 5 8 1 5 2 5 8 c m 。我们将r u n m a n 仪检测探头置于右锁骨中线第6 、7 肋间处( 临床 肝穿刺部位) ，一般人此处胸壁的厚度约为1 5 c m ，探头以最佳检测深度为3 3 c r n ， 同时光线的散射和照射可达深度为6 c m - - s c m 。因此从解剖位置和肝脏厚度而论，接 收探头接收到的主要是被肝组织吸收后的光强。根据m i l l k a m 的研究结果 3 0 】，近红外 光主要由血红蛋白吸收，皮肤、骨骼、肌肉吸收很少。故近红外光检测能准