近红外光谱法无创测量人体血红蛋白浓度的研究

论文题目: 近红外光谱法无创测量人体血红蛋白浓度的研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 测试计量技术及仪器

作者: 刘庆珍

导师: 蒋诚志,王毅

关键词: 近红外光谱,血红蛋白浓度,无创,稳态空间分辨技术

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 血红蛋白含量是评价人群贫血患病率和铁营养状况的重要指标。一种方便有效的血红蛋白检测方法对于评价人体健康状况非常重要。现有的检测方法需要对患者采血,不仅麻烦,使用耗材的成本高,取血的疼痛更使大多数人不可能随时监测自身的血红蛋白水平。近红外光谱技术以其快速、低成本、无创、及绿色环保等显著优点,广泛应用于各个领域。用近红外光谱法无创测量人体血红蛋白浓度,是近红外光谱技术在临床分析领域的一个崭新应用。本文针对不同年龄、不同职业、不同地域的情况,对我国人民的贫血状况进行了调研,并总结了当前国内外近红外无创测量血红蛋白浓度的研究现状。从医学的角度选食指屈侧第二关节处为测量部位。主要工作如下:评价了HR2000光纤光谱仪检测系统的信噪比和稳定性。仪器充分预热后,透射测量水的CV值在2‰-6‰内,稳定性在1%内,反射测量的CV值达6‰-8‰;测量人体手指光谱的信噪比可达5‰-1%,同一人同天内测量稳定性在4%以内,不同天测量稳定性在5%内。对不同浓度的17份血红蛋白单质水溶液进行建模,模型预测能力很好,RMSEP值为40.06mg/dL,相关系数R为0.998。在无创测量人体之前,研究修正的Lambert-Beer定律,实现了HbO2、Hb的绝对量估算,提供比相对量检测更为有效的参数。研究了强散射介质中光的传输规律,经组织散射后所有光子的程长分布规律,以及所有光子穿透深度分布规律。并用Monte Carlo模拟出了PDPF因子与组织厚度之间的关系。测量人体手指的漫反射光谱。在选定的两波长处(760nm,850nm)求得血红蛋白浓度的结果,比用光谱建立模型预测所得到的结果更接近真值。讨论血红蛋白浓度时需按性别分别对待。全部男性受试者(除去奇异点)的相对误差在7.39%以下,相关系数为0.954;全部女性受试者的相对误差在7.26%以下,相关系数为:0.969。

论文目录:

第一章绪论

1.1 课题的背景及意义

1.2 血红蛋白浓度的常用测量方法

1.2.1 氰化高铁血红蛋白法

1.2.2 Hemocue 法

1.3 近红外光谱技术的产生、发展与特点

1.4 近红外无创测量血红蛋白含量的国内外研究现状

1.4.1 近红外测量血红蛋白浓度的基础研究

1.4.2 近红外测量血红蛋白浓度的现有产品

1.4.3 无创测量血红蛋白当前面临的问题

1.5 本论文的研究内容与成果

第二章血红蛋白概况与我国贫血状况

2.1 血红蛋白的分子结构与功能

2.2 血红蛋白浓度异常的临床意义

2.3 我国人民的贫血状况

2.4 小结

第三章光谱法测量原理及血红蛋白溶液的实验研究

3.1 近红外光谱测量原理

3.1.1 分子振动知识

3.1.2 经典Lambert-Beer 定律

3.2 偏最小二乘法(PLS)与模型评价指标

3.3 光谱仪测量系统

3.3.1 光谱仪

3.3.2 光谱仪操作软件

3.3.3 测量系统

3.4 血红蛋白溶液的实验研究

3.4.1 仪器性能评价

3.4.2 实验过程与结果

3.5 小结

第四章无创测量的基本理论研究

4.1 组织光学理论基础

4.1.1 描述组织光学特性的主要参数

4.1.2 人体部分组织的光学特性

4.1.3 光在生物组织中迁移规律的Monte Carlo 仿真

4.2 皮肤的生理结构与测量部位的选择

4.3 测量波长的选择

4.4 小结

第五章近红外无创测量人体血红蛋白浓度的实验研究

5.1 修正的Lambert-Beer 定律

5.2 用稳态空间分辨方法定量测量血红蛋白浓度绝对值

5.3 仪器性能评价

5.4 测量人体手指漫反射光谱

5.4.1 测量系统设计

5.4.2 测量对象

5.4.3 测量真值的标准方法

5.5 结果与分析

第六章工作总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢

发布时间: 2006-05-24

近红外光谱法无创测量人体血红蛋白浓度的研究

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