機(jī)可讀介質(zhì)212的實(shí)例 可W單獨(dú)使用或組合使用。裝置存儲(chǔ)器210和/或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)212可用于儲(chǔ)存，例如， 所需的輸出（例如壓力波形），W用于處理從光探測(cè)器30接收的信號(hào)。
[0067] 進(jìn)一步，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到計(jì)算裝置101可W包括可執(zhí)行應(yīng)用207,其包含代碼或機(jī)器可 讀指令，用于實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能/操作，包括操作系統(tǒng)的那些。此處使用的處理器208是配置 的裝置和/或機(jī)器可讀指令集，用于執(zhí)行上述實(shí)例所述的操作。如本文所使用的，處理器 208可W包含硬件、固件、和/或軟件的任何一種或其組合。處理器208通過(guò)操作、分析、修 改、轉(zhuǎn)換或傳遞信息，使其為可執(zhí)行程序或信息裝置所用，和/或通過(guò)相對(duì)于輸出裝置路由 信息，而對(duì)信息發(fā)生作用。例如，處理器208可W使用控制器或微處理器或包含它們的功 能。相應(yīng)地，信息處理裝置40和/或光探測(cè)器30的功能可W在硬件、軟件或二者的組合上 實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)地，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，處理器208作為裝置和/或作為機(jī)器可讀指令集的應(yīng)用W下 統(tǒng)稱(chēng)為處理器/模塊。
[0068] 應(yīng)當(dāng)理解，計(jì)算裝置101可W是，例如，個(gè)人計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、移動(dòng)電話、和 內(nèi)容播放器。進(jìn)一步，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到每個(gè)服務(wù)器計(jì)算裝置101，雖然被描述為單機(jī)系統(tǒng)，如有需 要，可W作為計(jì)算機(jī)處理器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。
[0069] 參考圖8,信號(hào)處理裝置40可W執(zhí)行算法（例如通過(guò)算法處理模塊41)W將光探 測(cè)器30接收的信號(hào)轉(zhuǎn)換為波形。波形是與屯、臟活動(dòng)相關(guān)的光信號(hào)隨時(shí)間變化的成分，其可 W被轉(zhuǎn)換為動(dòng)態(tài)信息例如血流、流速、血量、血壓和血液成分例如血氧或血管中血液的物理 移位。
[0070] 在一個(gè)實(shí)施方案中，例如，信號(hào)被轉(zhuǎn)換為壓力波形（pressurewave化rm)。由于中 屯、靜脈壓力波形與頸靜脈內(nèi)的血量成比例，而來(lái)自光探測(cè)器的接收信號(hào)（例如電流/電壓 信號(hào)）的幅值與血量成反比例，因此通過(guò)下述的光探測(cè)器接收信號(hào)轉(zhuǎn)換算法構(gòu)建中屯、靜脈 壓力波形：
[0071]P(t)~1/S(t)
[0072] 其中P是壓力波形，S是來(lái)自光探測(cè)器的信號(hào)（例如電流/電壓信號(hào)）。
[0073] W用戶確定的間隔，例如10個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)/mm，收集的吸收值被儲(chǔ)存為與屯、臟參數(shù)或 屯、輸出量相關(guān)的電子表格。顯示單元44實(shí)時(shí)運(yùn)行W顯示選定血管相對(duì)于時(shí)間的波形，所述 波形根據(jù)執(zhí)行的算法獲得（通過(guò)算法處理模塊41)，其可用于計(jì)算例如屯、臟參數(shù)或屯、輸出 量，如下所述，。
[0074] 通過(guò)本發(fā)明裝置獲得的波形（例如根據(jù)光探測(cè)器獲得的信號(hào)產(chǎn)生并由信號(hào)處理 裝置40處理）的顯示實(shí)例如圖4所示。可W看出，在光探測(cè)器30檢測(cè)到的信號(hào)中存在時(shí) 間進(jìn)程變化，其是由選定血管的搏動(dòng)、血管內(nèi)血量和血液成分（例如氧飽和度）的變化導(dǎo)致 的。選定血管中的血量和血液成分影響光的吸收，由此導(dǎo)致具有變化幅值的信號(hào)。例如，隨 著頸靜脈搏動(dòng)增加和減少，頸靜脈中的血量、檢測(cè)的光信號(hào)（例如被光探測(cè)器30接收）的 幅值將會(huì)分別減小和增大。所記錄信號(hào)的幅值的時(shí)間進(jìn)程圖反映了頸靜脈搏動(dòng)的波形。
[00巧]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，提供了裝置100,其可W被操作W測(cè)量血液成分， 例如中屯、靜脈血的血氧飽和度。由于頸靜脈，尤其是右頸內(nèi)靜脈，直接與上腔靜脈相連，如 圖1所示，因此頸靜脈波形代表著中屯、靜脈血的參數(shù)。
[0076] 為此，裝置100,如圖7和8所示，包括至少兩個(gè)光源120,每個(gè)發(fā)射400nm至lOOOnm 范圍內(nèi)的不同波長(zhǎng)的光。該裝置還包括對(duì)應(yīng)于每個(gè)光源120的光探測(cè)器130,其適于接收特 定波長(zhǎng)的透射光或反射光。如上文所述，每個(gè)光發(fā)送部件（例如光源120或發(fā)送光纖124) 和光接收部件（例如光探測(cè)器130或接收光纖126)被設(shè)置在貼片探頭128中，并且可W如 圖7A或7B所示排列；然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，光發(fā)送部件和光接收部件存在替代的 排列方式，而不會(huì)影響裝置100的功能。例如，裝置100可W包括多個(gè)貼片探頭128,其中每 個(gè)都包括光發(fā)送部件和光接收部件?；蛘?，裝置100可W包括單個(gè)貼片128,其包括多個(gè)光 發(fā)送部件和光接收部件。在另一種替代方式中，裝置100可W包括具有一個(gè)或多個(gè)光發(fā)送 部件和光接收部件的第一貼片128,和具有一個(gè)或多個(gè)光發(fā)送部件和相應(yīng)的光接收部件的 第二貼片。如上文所述，不管貼片的數(shù)量及其排布方式如何，該裝置可W被包括在上述的系 統(tǒng)中，所述系統(tǒng)包括信號(hào)接收裝置140 W將光探測(cè)器130的輸出轉(zhuǎn)換為，例如，所期望的形 式。
[0077] 在不同波長(zhǎng)的與屯、臟血管搏動(dòng)相關(guān)的檢測(cè)信號(hào)中的時(shí)間進(jìn)程變化可用于計(jì)算血 液成分，例如血氧飽和度，W及其他與屯、臟血管搏動(dòng)相關(guān)的參數(shù)。存在多種方法根據(jù)屯、臟 血管搏動(dòng)引起的在多種光波長(zhǎng)，例如780nm和850nm的檢測(cè)信號(hào)變化來(lái)計(jì)算血氧飽和度。 如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，所選擇的用于確定血液成分的波長(zhǎng)隨待確定的血液參數(shù)的不同而 不同。例如，690皿和830皿的波長(zhǎng)，分別可用于獲得脫氧血紅蛋白和氧合血紅蛋白含量。 950nm的波長(zhǎng)可用于獲得血液水分含量。而且，感興趣的血液參數(shù)可W通過(guò)如下所述的光子 擴(kuò)散方程、光子運(yùn)輸方程或修正的比爾朗伯定律（ModifiedBeerLambert'SLaw)確定。
[0078]修巿的比爾郎伯定律
[0079] 檢測(cè)的信號(hào)（例如電流）可W表示為：
[0080]
陽(yáng)0川其中：
[00間/乂I是波長(zhǎng)A1的由光探測(cè)器提供的信號(hào)， 陽(yáng)08；3] /〇,4是波長(zhǎng)入1的來(lái)自光源的信號(hào)，
[0084] Cwb，Cwb。是穩(wěn)定組織介質(zhì)血液的脫氧和氧合血紅蛋白濃度；
[00財(cái)ACwb，ACwb。是頸靜脈搏動(dòng)引起的脫氧和氧合血紅蛋白濃度變化；
[0086] f雜，為，6謝〇.^1是脫氧和氧合血紅蛋白在波長(zhǎng)A1的吸收特性，其目的是計(jì)算血 氧飽和度；W及
[0087] AB是由邊界條件確定的常數(shù)。
[0088] 對(duì)于第一波長(zhǎng)，由頸靜脈搏動(dòng)引起的由光源發(fā)射信號(hào)到光探測(cè)器檢測(cè)信號(hào)的信號(hào) 相對(duì)變化由下式表示：
[0096] 使用時(shí)，包含光源20和光探測(cè)器30的裝置10的貼片探頭28通常被放置在患者 的脖子上靠近選定血管，例如頸內(nèi)靜脈的部位。理想的是患者與水平傾斜約30度角平躺。 在測(cè)量血管搏動(dòng)，例如血管中血量的過(guò)程中，患者保持規(guī)律呼吸。來(lái)自光源20的光被患者 脖子上的祀部位反射或者透射穿過(guò)該部位，并被光探測(cè)器30檢測(cè)。光探測(cè)器30將檢測(cè)到 的光轉(zhuǎn)換為輸出信號(hào)（例如電流/電壓），所述輸出信號(hào)可W被數(shù)字化W表示為隨時(shí)間變化 的幅值，W得到選定血管搏動(dòng)的波形。根據(jù)上述的朗伯定律，使用不同波長(zhǎng)獲得的波形幅值 可用于確定血氧。
[0097] 由于器官組織，例如脖組織，通常是異質(zhì)性的，因此它對(duì)近紅外光表現(xiàn)出不同的衰 減效應(yīng)（attenuationeffects)。因此，患者脖子上的不同部位，或者不同患者的脖組織，可 能導(dǎo)致搏動(dòng)信號(hào)幅值有不希望的差異，由此產(chǎn)生對(duì)例如靜脈血氧的不準(zhǔn)確測(cè)定。運(yùn)意味著 周?chē)M織對(duì)頸靜脈的衰減效應(yīng)不能被認(rèn)為是常數(shù)，因此靜脈血氧的計(jì)算必須被校正W適應(yīng) 運(yùn)些衰減差異。
[0098] 此處還提供了衰減校正裝置400,其用于確定靜脈血氧，該靜脈血氧針對(duì)運(yùn)種衰減 差異而被校正，如圖19所示。裝置400包括至少一個(gè)光源巧1)410,其能夠發(fā)射400皿至 lOOOnm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的兩種不同波長(zhǎng)的光。所使用的適合的波長(zhǎng)對(duì)的實(shí)例包括，但不限于， (wl是 660nm，w2 是 880nm)、（wl是 660nm，w2 是 905nm)W及（wl是 660nm，w2 是 940nm)。 裝置400還包括至少一個(gè)光探測(cè)器值1)420,其能夠檢測(cè)光源發(fā)射的兩種不同波長(zhǎng)的光。因 此，該裝置可W包括一個(gè)光源和兩個(gè)光探測(cè)器（圖19A/C/巧、兩個(gè)光源和一個(gè)光探測(cè)器（圖 19B/D/E)、或兩個(gè)光源和兩個(gè)光探測(cè)器（圖19G/H/I)。每個(gè)光源和光探測(cè)器之間的距離必 須是不同的（至少差大約1mm)，光源和光探測(cè)器之間的距離在大約0.5cm至大約10cm之 間。裝置400還包括貼片探頭，與上述的貼片探頭28類(lèi)似，其允許/有利于光源發(fā)射的光 向選定的患者部位的傳送和患者部位反射的或透射穿過(guò)患者部位的光向光探測(cè)器的傳送。
[0099]使用圖19A所示的裝置，例如，連續(xù)地，第一波長(zhǎng)的光從光源或光發(fā)射器UE1)發(fā) 射，并被光探測(cè)器1值1)檢測(cè)，記錄為leiDi，并且，連續(xù)地，第二波長(zhǎng)的光從E1發(fā)射并被光探 測(cè)器2值2)檢測(cè)，記錄為IeiD2。E1和D1之間的距離與E1和D2之間的距離不同。每個(gè)記錄 的光信號(hào)具有血液搏動(dòng)引起的AC部分和包括血管在內(nèi)的整個(gè)組織介質(zhì)引起的DC部分。通 過(guò)比較一段時(shí)間中經(jīng)由不同光源（或發(fā)射器）和探測(cè)器對(duì)測(cè)量的平均光強(qiáng)度值C)(反映了 穩(wěn)定組織介質(zhì)的性質(zhì)-當(dāng)沒(méi)有搏動(dòng)時(shí)DC是常數(shù)），獲得在給定波長(zhǎng)，W，的光衰減（0D)。在 特定波長(zhǎng)，W，的光衰減可W按下式計(jì)算：
[0103] 通過(guò)比較兩種不同波長(zhǎng)的0D獲得兩種波長(zhǎng)，wl和之間的光衰減差異的衰減校 正系數(shù)似： 陽(yáng)104]
[01化]該校正系數(shù)可用于校正靜脈血氧的測(cè)定。當(dāng)組織氧合或當(dāng)靜脈血氧變化時(shí)，C是 可變的。
[0106] 在一個(gè)實(shí)施方案中，衰減校正裝置400本身可用于測(cè)定靜脈血氧，其依據(jù)的是下 述的標(biāo)準(zhǔn)血氧計(jì)方程式： 陽(yáng)1〇7] S jv〇2(未校正）=A+B*R 陽(yáng)108]其中R = (AC/DC) (AC/DC)心并且
[0109] A和B是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)脈搏血氧計(jì)校準(zhǔn)程序（本領(lǐng)域中已很成熟）確定的常數(shù)，包含衰 減校正系數(shù)，C，如下所示： 陽(yáng)110] S jv〇2(校正）=A+B*(C*R) 陽(yáng)111] 或者，衰減校正裝置400可W用于系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)包括：與信號(hào)處理裝置40相連 的光學(xué)裝置10W確定靜脈血氧，和也與信號(hào)處理裝置40相連的裝置400W確定衰減校正。 信號(hào)處理裝置40可W被操作W接收由光學(xué)裝置10的光探測(cè)器和裝置400的光探測(cè)器提供 的信號(hào)，轉(zhuǎn)換由此得到的信號(hào)，并執(zhí)行算法計(jì)算測(cè)量的靜脈氧合、衰減校正和校正的靜脈氧 合?？捎糜诖_定靜脈血氧的光學(xué)裝置10的實(shí)例如圖1A、圖13和圖14所示。系統(tǒng)可W如圖 5或6所示，其另外包括與信號(hào)處理裝置通訊的衰減校正裝置400。
[0112] 除上文所述之外，衰減校正裝置400可W與其它裝置一起用于確定靜脈血氧，例 如傳統(tǒng)的脈搏血氧計(jì)。
[0113] 在另一個(gè)實(shí)施方案中，如圖9(A-C)所示，提供了裝置200,其包括一個(gè)或多個(gè)光源 220,每個(gè)光源發(fā)射400nm至lOOOnm范圍內(nèi)的選定波長(zhǎng)的光。每個(gè)光源220與至少兩個(gè)光探 測(cè)器230禪聯(lián)，每個(gè)光探測(cè)器適合于接收W給定頻率發(fā)射的光。如上文所討論的，裝置200 任選地可W被包括在系統(tǒng)中，例如如圖5所示。
[0114] 裝置200可用于同時(shí)測(cè)量多個(gè)屯、臟血管搏動(dòng)，例如頸靜脈搏動(dòng)和頸動(dòng)脈搏動(dòng)，由 此產(chǎn)生雙波形，如圖10所示，并且因此可用于在如上所述地測(cè)量中屯、靜脈氧合，S,成2,之外， 同時(shí)測(cè)量動(dòng)脈血氧，8。〇2。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，在存在多個(gè)光源220的情況下，每個(gè)光 源依次打開(kāi)，并且從光源發(fā)射的光的幅值在選定的頻率，例如10曲Z或20曲Z被調(diào)制?；蛘?從單個(gè)光源220發(fā)射的光可W在兩個(gè)交替的頻率，例如10曲Z或20曲Z被順序調(diào)制。來(lái)自 光探測(cè)器的輸出（例如電流/電壓）在選定的頻率被過(guò)濾，例如通過(guò)帶通濾波器進(jìn)行過(guò)濾， 所述選定的頻率與光源發(fā)射的特定頻率相關(guān)聯(lián)，所述帶通濾波器允許選定頻率，例如10曲Z 或20曲Z的信號(hào)通過(guò)，但阻止信號(hào)中其它頻率