多波长无创碳氧血红蛋白检测方法关键技术的研究.pdf

分类号 TP 学校代码 10590
U D C 密 级 公开
深圳大学硕士学位论文
多波长无创碳氧血红蛋白检测方
法关键技术的研究




学位申请人姓名 张 梅 梅
专 业 名 称 生物医学工程
学院（系、所） 医学部（院）
指导教师姓名 张 旭、叶 继 伦
深圳大学学位论文原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重声明：所呈交的学位论文《多波长无创碳氧血红蛋白检测方法关键
技术的研究》是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中
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或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本声明的法律后果由本人承担。

论文作者签名： 日期： 年 月 日
多波长无创碳氧血红蛋白检测方法关键技术的研究
摘 要


碳氧血红蛋白（Carboxyhemoglobin，COHb）是一种人体血红蛋白衍生物，是一氧
化碳与血红蛋白结合的产物。人体吸入一氧化碳后，体内的血红蛋白快速与一氧化碳结
合生成碳氧血红蛋白。碳氧血红蛋白在人体内的含量与外界空气中的一氧化碳量成正相
关，因此其含量是用来判断一氧化碳中毒的标志。一氧化碳中毒会使血液中的血红蛋白
丧失携氧的能力，导致人体组织缺氧，严重地会危及生命。一氧化碳中毒是全球范围内
比较常见且高发的一类疾病，但是其临床症状不具有可辨识性。因此检测人体血液中碳
氧血红蛋白的含量（SpCO）对于及时确诊一氧化碳中毒，从而能及时采取救助措施具
有重要的临床意义。
临床中，现阶段检测患者体内碳氧血红蛋白含量主要通过有创血气分析方法，但此
方法无法实时在线监测，因此，发展实时无创的碳氧血红蛋白检测方法成为必然。实时
连续的无创脉搏氧饱和度的测量技术已经趋于成熟，被广泛应用于临床。但是，市场上
能够实时连续无创的监测人体碳氧血红蛋白含量的设备并不多，通过 FDA 认证的只有
Masimo 公司的产品，国内还没有相关研究。由于有创测量方法存在诸多问题，因此无
创碳氧血红蛋白检测技术具有巨大的应用空间。本文提出基于多波长光谱的无创碳氧血
红蛋白检测方法的研究课题。
为了能实现实时、连续、无创的检测人体碳氧血红蛋白含量，填补国内此类技术空
白，本课题对多波长无创碳氧血红蛋白检测方法进行研究，在现有的脉搏氧监测技术平
台上提出了基于多波长的光电容积波的无创、连续、实时进行碳氧血红蛋白检测的方法。
本课题通过搭建多波长硬件控制系统、模块软件系统以及 PC 机软件系统，以完成多波
长光电容积波的多路信号采集和数据传输，并在 PC 软件系统上进行信号的分析与特征
计算，同时在该系统上加入了多波长下的脉搏氧饱和度（SpO2）测量功能，从而辅助诊
断一氧化碳中毒病症。实现了脉搏氧和碳氧血红蛋白的同步实时监测，初步完成脉搏氧
饱和度监测和一氧化碳中毒病症的实时定量评估。通过本课题搭建的硬件系统、软件平
台以及算法平台，利用标准化的碳氧血红蛋白标定方法对人体碳氧血红蛋白含量计算方
法进行实验验证。
实验验证结果表明，在受试者吸入一氧化碳之后，测试设备能够有效的反映碳氧血