第32卷，第10期 2012年10月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
基于扩散相关光谱的血流检测方法研究
梁佳明，王晶，梅建生，张镇西“
Vol.32,No.10,pp2749-2752
October，2012
0 摘要组织血流信息在临床诊断和治疗中具有重要的作用，无创血流检测是医惠双方的期望。研究采用了近红外扩散相关光谱方法对生物组织血流进行无创检测，理论分析了散射光斑强度的变化和被测组织中血细胞运动状态的函数关系，建立了检测组织血流的理论模型及检测系统。该系统通过求解组织表面散射光斑电场强度的时闻自相关函数来推断组织中血细胞的运动状态，进行组织血流的定量分析。采用健康人体前臂神带加压实验模型对该系统进行了验证，实验结果验证了该系统进行组织无创血流检测的可行性，
同时也表明该系统可以提供从浅层到深层的组织血流变化信息。关键调无创血流检测；扩散相关光谱；电场强度时间自相关函数
中图分类号：0436
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2012)10-2749-04
测。但也由于其成像特点，深层组织的信息量提取围难，目前也局限在浅表组织的血流成像应用上[]。
本文报道的扩收相关光谱法是一种无创检测组织相对深
血流是衡量机体功能状态的重要指标之一，实现生物组织的无创实时连续的高分辨率血流检测对生命科学前沿基础研究以及临床诊断治疗都具有重要意义。扩散光学技术在生物组织检测上的应用近年来越来越受到重视，由于其操作相对简单且具有无创检测的优点，已逐渐应用到临床领域对组织的血红蛋白浓度，血氧饱和度，血流量等指标的检测。近年来相继报道了扩散光学技术在乳腺肿瘤检测诊断1]，脑部和肌肉组织的疾病和损伤状态检测"，脑功能成像(*，光动力疗法疗效监测[4.5]，血糖血脂等参数检测"]等方面的诸多应用研究，体现了扩散光学技术在医疗诊断方面的重要价值。
在组织血流检测应用上，目前较成熟的方法有：（1）激光多普勘血流检测技术，利用人射光在运动中的红细胞表面发生散射时会产生多普勒频移效应，通过检测后向散射光的多普勒频移来推断血流速度，此项技术主要应用在浅表组织(体表下0.5mm左右)[7.8的血流灌注量的无创连续监测中。（2）激光散斑成像技术，采用相干光源照射在组织表面，人射光的后向散射光在组织表面产生随机干涉图样（像面散斑)。通过分析CCD成像系统获取的像面斑的局部光强变化的空间衬比或时间衬比可以获得较高空间和时间分辨率的组织二维血流分布图，实现对大面积区域的血流的同时检
收稿日期：2012-04-26，修订日期：2012-08-15
层血流变化的新方法。它借助于快速单光子检测技术和光纤技术，通过计算组织表面散射光班的光强度的时间相关函数，分析其与血流变化的对应关系，从而进行组织血流的定量检测。通过实验验证了基于此方法设计的组织血流无创检测系统对于人体组织血流变化的敏感性以及探测不同深度组
织血流变化的可能性。 1理论模型
生物组织在近红外光谱带具有-个"生理观察密”(680～ 900nm)，在此波长范围的光对组织的穿透深度最深，因此常采用此波长范围的激光进行组织生理参数检测。对于近红外光，生物组织表现为高散射低吸收的特点，光子在生物组织中的传播可以近似看做是扩散过程")，不同传播路径的光子经过一系列散射后，在组织表面出射形成散射光斑。组织中散射粒子(如红细胞)的运动会影响人射光的传播，相应引起组织表面散射光斑强度的变化。我们通过分析组织表面散射光斑强度的变化来推断组织中红细胞的运动状态，从而进行组织血流的定量计算。为了获取散射光斑强度变化所携带的组织血流变化信息，操求散射光斑电场强度的时间相关函数G与被测组织中红细胞运动状态的函数关
基金项目：国家自然科学基金项日（60927011，61108079，61120106013)资助作者简介：梁佳明，1982年生，西安交通大学生命科学与技术学院博士研究生
e-mail, zxzhang@mail. xjtu edu cn
*通讯联系人
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e-mail;ljm1220@163.com