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第22卷 ， 第 2期 2 0 0 2 年 4 月 光S pec troscopy and Sr~ ctra[ A nalysis 谱学与光谱分析 v0L22． No． 2， pp209-212 A pH I， 20 02 利用近红外光谱监测皮肤血氧输运 田丰华 ，丁海曙” ，王广志 ，蔡志刚 ．赵福运 1 清华大学电机系生物医学工程研究所 ，北京2 北京大学 口腔医学院，北京10O084 100081 摘本文介绍了我们设计的利用光纤传导的近红外皮肤血氧监测系统， 该系统可以灵播调整光源～探测器间距 以适应皮层检测。利用该系统进行的前臂皮肤阻断试验中， 静脉阻断时皮肤内有显著的血液充盈现象， 全阻 断时氧含量明显 下降。实验 表明， 利用近红 外光谱法 监测皮瓣血氧输运 情况是非 常有效的 ， 特别是可 以比较 好地监测静脉 回流情况 。 要利用近红外光谱无刨监漫 j移植手术后的皮瓣成活状况， 是近红外组织氧检测技术的最新应用之一。 主题词中田分类号 ： R318 近红外光谱 ；整形外科；皮瓣 文献标识 码 ： A 引言 阻断 文章编号 ： 1000— 0593(2002)02-0209-04 皮肤是人体的重要器官 具有保护内部组织、 i碍 节体温等 功能。皮肤也是 比较容易受到损伤的器官， 如机械损伤、 烧 伤、 冻伤等， 严重的损伤必须通过外科整形手术来加以修复。 临床上将具有血液供应 的皮肤及其附着的皮下组甥称为皮 瓣。皮瓣移植是整形外科中十分常见的手术， 通过移植可以 达到修复缺损、 重建功能、 改善外形等效果 手术的成功率可以达到 90％ 手术可能会失败 。血管吻台处发生栓塞是导致皮瓣移植手 术失败的主要 因素 ， 这是因 为栓塞 会阻断 皮瓣 内的血 渍循环 而引起皮瓣坏死 ， 此时必须及早加 以挽救 血管桂塞发生后 12小 时内没有得到补救 皮瓣就 会坏死而造 成手术 失败 。 术后血管桂塞的早期发现对提高移植手术的成功率是非 常重要的 。临床上 可 通 过观察瓣 的颜 色和 水肿程度 ． 测量 瓣的温度等方法来监测 皮瓣 的成活状况 ， 但是基 本上处在 主 观经验判断的水平， 缺乏客观标准。目前比较普遍使用的无 创监测手段有光电容积脉搏波描记术” 和激光多普勒血流 仪 一 两种． 但是都有很大局艰性 ， 特别是对静脉栓塞的监测 比较 困难 。 近年来 ． 利用近红外光谱(N1 RS)监测术后皮瓣血氧输运 状况的研究得到了越来越多的重视。作为一种无创检钡 I组织 内血氧变化的技术， 近红外光谱法有望为皮瓣移植手术提供 种连续 、 有效 而且 简便 实用 的术后 监测手段 目前皮瓣移植 上， 但是们然有 5％～1 0％的 通常 睛况下 ． 如 果 一：为 此我 们 殴计 了一套近红外皮肤 血氧监测系 统 ， 并用 前臂阻断来 模 拟皮瓣 血管栓塞的情况 ， 对近 红外光谱 系统 用于皮瓣 术后 监 测的有效性进行 了检 验。 1基本原理与仪器设计 1． 1近红 外组织氯检测原理 生物组织对光的衰减主要包括吸收和散射两部分， 其中 散射作用要远大于吸收作用 组织对光的衰减规律可以用强 散射条件下修正的朗伯-比尔定律(L e ~ bert-Beer Law)描述 0／ 3 '=I g孚=∑ “ +G 其中 0／ 9 定义为光密度， 表征了介质对光的衰减； 为人射光强和出射 光强 ； ￡为组织 的摩尔消光 系数 ； c 表示 物 质浓度； L 表示光子经过介质的路径长度。 等式右边第一项为 介质吸收衰减， 第二项 G 为散射引起 的衰减． 可以近似认为 是恒定的量 因此光密度的变 化主要反映 了组织 的光吸收变 化 。 由于人体组织中其他成分 的音量相 对稳定 ． 因此纽 织对 光的吸收变化主要是由血液中氧合血红蛋白( H1 )。 2)和还原 血红蛋白(r i b) 的浓度变化弓 l起的。在近红外光谱区这两种 物质的吸收系数差异比较明显。目此在该潜区利用两个波长 的光检测组织 的光吸收变 化 ． 就可 以分别 解算 出血 液中氧合 血红蛋白的浓度变化 A[} Ib ] 、 还原血红蛋白的浓度变化 △ [Hb： 及组织内血容积的总体变化 &BV = A[Hb (]2] + △l l ib J ， 』分别 收稿 日期 12001． Ol～ 16， 修订 日期 ； 20叭 07 10 怍者越舟 ： 国家 自然科学 基盅(№作者筒介 ： 田丰华 ． 1975 年生． 清华大学电机工程系博士研究生69778o24)厦北京 太学 口腔妊学院科研基金资助 *通讯联系^ 维普资讯 http://www.cqvip.com