双波长脑血氧检测的信号处理及其临床应用

论文摘要

本文作者在在研究、解剖了武汉大学一海生物医学工程的“近红外双波长脑血氧监测仪”的基础上,编写了脑血、氧波形功率谱和相关函数的分析软件并分别在荆州中心医院和武汉大学采集72例人脑组织血、氧信号,应用该软件对采集的脑血、氧数据进行波形分析和临床研究。研究结果表明 1) “近红外双波长脑血氧监测仪”检测的正常人及麻醉后病人脑血氧饱和度与值为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<0.05,呈显著性差异。 2) 正常人脑血、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,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;提示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) 脑缺氧病人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; 以上结果证明:“近红外双波长脑血氧监测仪”该仪器可无创、准确监测脑血氧,其检测的脑血氧波形、功率谱、互相关系数作为脑血氧的辅助诊断参数。

论文目录

• 郑重声明
• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 近红外光谱发展状况
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 本文研究的主要内容
• 1.4 医学统计学的数据处理方法
• 第二章 基本原理
• 2.1 血和氧的概念
• 2.1.1 血的概念
• 2.1.2 氧的运输
• 2.1.3 血氧饱和度的概念
• 2.2 脑的血氧供应
• 2.2.1 血的需求与供应
• 2.2.2 氧的需求与供应
• 2.3 脑氧供需平衡的监测
• 2.3.1 脑血流量监测
• 2.3.2 无创伤近红外光谱脑血氧监测
• 2.4 脑血氧检测的理论基础
• 2.5 脑血氧检测的研究方法
• 2.6 脑血氧检测的新进展
• 2.7 双波长脑血氧检测系统简介
• 2.7.1 探头的原理
• 2.7.2 光子在组织中运动路径
• 2.7.3 传感器设计
• 2.7.4 软件设计与实现
• 第3章 数字信号处理的理论
• 3.1 前言
• 3.2 医学信号和系统的特点
• 3.2.1 医学信号的特点
• 3.2.2 医学系统的特点
• 3.2.3 随机信号表示法
• 3.2.4 医学信号处理和处理系统
• 第4章 功率谱和相关函数的理论
• 4.1 血氧数据均值
• 4.2 频域变换
• 4.3.1 连续函数的傅立叶变换
• 4.3.2 离散傅立叶变换
• 4.4 相关性分析
• 第五章 功率谱和相关函数在脑血氧检测中的应用
• 5.1 实验结果
• 5.1.1 正常人脑血、氧波形，自功率谱特征和互相关函数的特征
• 5.1.2 手术麻醉病人的脑血、氧波形，自功率谱和互相关函数的特征
• 5.1.3 心功能不全病人脑血、氧波形及自功率谱特征和互相关函数的特征
• 5.2 医学统计学分析
• 5.2.1 正常人组、心功能不全组和麻醉实验组的脑血氧波形互相关函数系数比较
• 5.2.2 正常人组、心功能不全组和麻醉组病人的脑氧饱和度比较
• 5.3 讨论
• 5.3.1 脑血氧波形分析
• 5.3.2 功率谱分析
• 5.3.3 相关函数分析
• 5.3.4 脑血氧饱和度分析
• 第六章 本文结论
• 参考文献
• 致谢
• 本人在攻读硕士研究生期间的主要研究成果