[go: up one dir, main page]

RU2501522C2 - Method of determining hemoglobin concentration in biological tissues - Google Patents

Method of determining hemoglobin concentration in biological tissues Download PDF

Info

Publication number
RU2501522C2
RU2501522C2 RU2012108900/14A RU2012108900A RU2501522C2 RU 2501522 C2 RU2501522 C2 RU 2501522C2 RU 2012108900/14 A RU2012108900/14 A RU 2012108900/14A RU 2012108900 A RU2012108900 A RU 2012108900A RU 2501522 C2 RU2501522 C2 RU 2501522C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
hemoglobin
hemoglobin concentration
tissue
concentration
Prior art date
Application number
RU2012108900/14A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012108900A (en
Inventor
Сергей Александрович Лысенко
Михаил Михайлович Кугейко
Виктор Михайлович Стецик
Original Assignee
Белорусский Государственный Университет (Бгу)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Белорусский Государственный Университет (Бгу) filed Critical Белорусский Государственный Университет (Бгу)
Priority to RU2012108900/14A priority Critical patent/RU2501522C2/en
Publication of RU2012108900A publication Critical patent/RU2012108900A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2501522C2 publication Critical patent/RU2501522C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention relates to field of laboratory medical analysis, analytical instrument making and can be used for determination of total hemoglobin concentration in biological tissues. Transmission of radiation on tissue into one or more points is performed at wavelengths λ equal 524, 578 and 662 nm or 524, 578 and 773 nm. Signals of diffuse reflection P(Ln,λ) at three or more distances Ln (n=1, 2, 3 …) between points of transmission and registration of radiation are measured. Standard signals rn(λ)=P(Ln,λ)/P(L1,λ) and their main components are determined, and total hemoglobin concentration is calculated on the basis of multiple regression equation, connecting it with main components of rn(λ).
EFFECT: increased accuracy of determination of total hemoglobin concentration in biological tissues due to taking into account presence of oxyhemoglobin, deoxyhemoglobin, methemoglobin and carboxyhemoglobin in them, exclusion of impact of variations of thin upper tissue layer parameters (for instance, skin epidermis) and its diffusing properties, elimination of calibration measurements, as well as reduction of method cost.
2 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области лабораторного медицинского анализа, аналитического приборостроения.The invention relates to the field of laboratory medical analysis, analytical instrumentation.

Содержание гемоглобина в крови определяет жизнедеятельность всего организма человека, поэтому мониторинг гемоглобина, является необходимой клинической процедурой для достоверной оценки текущего состояния пациента и последующего прогноза развития критических состояний в анестезиологии, реаниматологии и интенсивной терапии. Процедура, используемая в настоящее время для определения уровня гемоглобина в крови, включает взятие пробы крови, обработку ее в трансформирующем растворе, с целью разрушения эритроцитов, и прямое фотометрирование полученной пробы. Данная процедура не обладает оперативностью, требуют строгого выполнения длительных операций и высокой квалификации медперсонала. При этом в анестезиологии и хирургии часто необходимо осуществлять непрерывный мониторинг уровня гемоглобина в крови, в частности при кровоизлиянии и переливании крови во время хирургических операций. Такой мониторинг дает непрерывную информацию о динамке изменений крови, что позволяет избежать лишних переливаний и связанных с ними осложнениями, такими как послеоперационное инфицирование, увеличение вероятности метастазов и нарушение функции легких. Необходимость неинвазивного и оперативного определения содержания гемоглобина в поверхностных слоях биологических тканей (кожа, слизистые оболочки органов) существует и в онкологии [1, 2].The hemoglobin content in the blood determines the vital activity of the entire human body, therefore monitoring of hemoglobin is a necessary clinical procedure for a reliable assessment of the patient’s current condition and subsequent prediction of the development of critical conditions in anesthesiology, resuscitation and intensive care. The procedure currently used to determine the level of hemoglobin in the blood includes taking a blood sample, processing it in a transforming solution to destroy red blood cells, and direct photometry of the resulting sample. This procedure does not have efficiency, they require strict implementation of lengthy operations and highly qualified medical staff. Moreover, in anesthesiology and surgery it is often necessary to continuously monitor the level of hemoglobin in the blood, in particular during hemorrhage and blood transfusion during surgical operations. Such monitoring provides continuous information on the dynamics of blood changes, which helps to avoid unnecessary transfusions and related complications, such as postoperative infection, increased likelihood of metastases and impaired lung function. The need for non-invasive and rapid determination of hemoglobin in the surface layers of biological tissues (skin, mucous membranes of organs) also exists in oncology [1, 2].

Известен способ определения гемоглобина и дисгемоглобиовых фракций, основанный на измерении прохождения света через пульсирующие сосуды в спектральных участках 600, 625, 660, 760, 800, 940 и 1300 нм. Для проведения измерений фотометриический датчик крепится на пальце или на мочке уха. Строгая привязка способа к анатомической части тела и кардиоритму в перфузии тканей кровью исключает возможность ее использования для определения содержания гемоглобина в поверхностных слоях кожи и слизистых оболочек органов, а также в тех случаях, когда кардиоритм отсутствует, например, при проведении операций на сердце.A known method for determining hemoglobin and dyshemoglobin fractions, based on measuring the passage of light through pulsating vessels in the spectral regions of 600, 625, 660, 760, 800, 940 and 1300 nm. For measurements, the photometric sensor is mounted on the finger or earlobe. Strict attachment of the method to the anatomical part of the body and cardiac rhythm in blood perfusion excludes the possibility of its use for determining the hemoglobin content in the surface layers of the skin and mucous membranes of organs, as well as in cases where the cardiac rhythm is absent, for example, when performing heart operations.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ [4], в котором измеряются коэффициенты диффузного отражения R(λ) биологической ткани на двух изобестических длинах волн окси-HbO2 и деоксигемоглобина Hb, а концентрация общего гемоглобина в ткани определяется на основе ее корреляции с отношением коэффициентов R(λ) для изобестических длин волн. Для предварительного установления данной корреляции используются измерения R(λ) для множества образцов биоткани или моделирующих ее фантомов с известным содержанием гемоглобина. К недостаткам данного метода следует отнести влияние на точность измерений вариаций рассеивающих свойств ткани и ее пигментации, отсутствие учета таких форм гемоглобина, как карбоксигемоглобин и метгемоглобин. Кроме того, устройство, реализующее данный метод требует калибровки перед каждым измерением, что затрудняет его применение в широкой клинической практике.Closest to the proposed invention is a method [4], in which the diffuse reflection coefficients R (λ) of biological tissue are measured at two isobestic wavelengths of oxy-HbO 2 and deoxyhemoglobin Hb, and the concentration of total hemoglobin in the tissue is determined based on its correlation with the ratio of the coefficients R (λ) for isobestic wavelengths. To preliminarily establish this correlation, R (λ) measurements are used for many samples of biological tissue or phantoms modeling it with a known hemoglobin content. The disadvantages of this method include the effect on the measurement accuracy of variations in the scattering properties of the tissue and its pigmentation, the lack of consideration for such forms of hemoglobin as carboxyhemoglobin and methemoglobin. In addition, a device that implements this method requires calibration before each measurement, which complicates its use in wide clinical practice.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи повышения точности определения концентрации общего гемоглобина в биологических тканях за счет учета присутствия в ней молекул оксигемоглобина, деоксигемоглобина, метгемоглобина и карбоксигемоглобина, исключения влияния вариаций параметров тонкого верхнего слоя ткани (например, эпидермиса кожи) и ее рассеивающих свойств, устранения калибровочных измерений, а также снижения стоимости способа.The present invention is aimed at solving the problem of improving the accuracy of determining the concentration of total hemoglobin in biological tissues by taking into account the presence of oxyhemoglobin, deoxyhemoglobin, methemoglobin and carboxyhemoglobin molecules in it, eliminating the influence of variations in the parameters of the thin upper layer of the tissue (for example, the epidermis of the skin) and its scattering properties, eliminating calibration measurements, as well as reducing the cost of the method.

Для решения данной задачи в способе измерения концентрации гемоглобина в биологических тканях путем посылки оптического излучения на ткань и измерения его диффузного отражения от ткани посылку излучения на ткань в одну или более точек осуществляют на длинах волн λ равных 524, 578 и 662 нм или 524, 578 и 773 нм, измеряют сигналы диффузного отражения P(Ln,λ,) при трех или более расстояниях Ln (n=1, 2, 3 …) между точками посылки и регистрации излучения, определяют нормированные сигналы

Figure 00000001
и их главные компоненты, а концентрацию общего гемоглобина вычисляют на основе уравнения множественной регрессии, связывающего ее с главными компонентами rn(λ).To solve this problem, in a method for measuring the concentration of hemoglobin in biological tissues by sending optical radiation to a tissue and measuring its diffuse reflection from the tissue, radiation is sent to the tissue at one or more points at wavelengths λ equal to 524, 578 and 662 nm, or 524, 578 and 773 nm, the diffuse reflection signals P (L n , λ,) are measured at three or more distances L n (n = 1, 2, 3 ...) between the points of sending and recording radiation, normalized signals are determined
Figure 00000001
and their main components, and the concentration of total hemoglobin is calculated based on the multiple regression equation connecting it with the main components r n (λ).

Сущность данного изобретения поясняется с помощью фиг.1, 2. На фиг.1 представлена схема экспериментальной установки, реализующей предлагаемый способ. Оптоволоконный зонд 5 для измерения коэффициентов диффузного отражения (КДО) биологических тканей содержит два передающих волокна (каналы возбуждения) 4 между которыми вплотную размещаются принимающие волокна (каналы регистрации) 7. Излучение от лазерных диодов 1 при помощи светоделительных пластинок 2 последовательно подается в каналы возбуждения 4. Рассеянное тканью 6 в заднее полупространство излучение попадает в принимающие волокна 7, через которые оно поступает на фотоприемники или фокусируется микрообъективом 8 на линейку ПЗС 9. Таким образом, излучение регистрируется одновременно во всех пространственных каналах регистрации. Сравнение профилей рассеянного излучения от симметрично расположенных каналов возбуждения позволяет оценить степень неоднородности освещаемого объема и тем самым выбирать оптимальный для проведения измерений участок кожи. В качестве альтернативы может использоваться такая конфигурация оптических волокон, при которой в центре зонда 5 находится канал посылки, а по нескольким направлениям от него симметрично размещаются каналы регистрации. Такая схема также позволяет выявлять неоднородность исследуемого участка ткани и, кроме того, позволяет увеличить уровень полезного сигнала на фоне шума за счет большей суммарной собирательной способности принимающих волокон.The essence of the present invention is illustrated using figure 1, 2. Figure 1 presents a diagram of an experimental installation that implements the proposed method. An optical fiber probe 5 for measuring diffuse reflection coefficients (BWC) of biological tissues contains two transmitting fibers (excitation channels) 4 between which receiving fibers (recording channels) are placed 7. The radiation from the laser diodes 1 through beam splitting plates 2 is sequentially fed into the excitation channels 4 The radiation scattered by the fabric 6 into the back half-space enters the receiving fibers 7, through which it enters the photodetectors or is focused by a micro-lens 8 on the CCD line 9. So m, the radiation is detected simultaneously in all spatial channels registration. Comparison of the scattered radiation profiles from symmetrically located excitation channels makes it possible to assess the degree of heterogeneity of the illuminated volume and thereby choose the optimal skin area for measurements. As an alternative, such a configuration of optical fibers can be used in which a sending channel is located in the center of the probe 5, and registration channels are placed symmetrically in several directions from it. Such a scheme also makes it possible to detect heterogeneity of the studied tissue site and, in addition, allows to increase the level of the useful signal against the background of noise due to the greater total collective ability of the receiving fibers.

Регистрируемые сигналы P(L,λ) в рассматриваемой оптоволоконной схеме зависят от спектрально-пространственного профиля КДО - R(L,λ), а также от аппаратурных констант и мощности излучения лазерных диодов P0(λ):The recorded signals P (L, λ) in the considered optical fiber scheme depend on the spectral-spatial profile of the BWW - R (L, λ), as well as on the hardware constants and the radiation power of the laser diodes P 0 (λ):

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где L - расстояние между центрами посылающего и принимающего волокон, λ - длина волны излучения, S(λ) - спектральная чувствительности приемника, τ(λ) - функция пропускания оптической системы. Коэффициенты R(L,λ) зависят от оптических параметров среды и собирательной способности оптических волокон. Для устранения необходимости калибровки измерений P(L,λ) будем оперировать с отношением сигналов для пространственно разнесенных каналов регистрации

Figure 00000003
(n≤NL - количество каналов регистрации), совпадающем с отношением
Figure 00000004
.where L is the distance between the centers of the sending and receiving fibers, λ is the radiation wavelength, S (λ) is the spectral sensitivity of the receiver, τ (λ) is the transmission function of the optical system. The coefficients R (L, λ) depend on the optical parameters of the medium and the collective ability of the optical fibers. To eliminate the need for calibration of measurements, P (L, λ) will operate with the signal ratio for spatially spaced recording channels
Figure 00000003
(n≤N L is the number of registration channels) coinciding with the ratio
Figure 00000004
.

Следует отметить, что помимо исключения калибровочных измерений, использование для решения обратной задачи отношений сигналов диффузного отражения для пространственно разнесенных точек на поверхности биологической ткани позволяет также исключить и влияние ее тонкого верхнего (например, эпидермиса кожи) на точность восстановления параметров нижнего слоя (например, дермы кожи). Это связано с тем, что оптические пути, проходимых светом в тонком верхнем слое, для рядом расположенных каналов регистрации примерно одинаковы и вычитаются при делении соответствующих им сигналов P(L,λ).It should be noted that in addition to excluding calibration measurements, the use of diffuse reflection signals for spatially spaced points on the surface of biological tissue to solve the inverse problem also makes it possible to exclude the influence of its thin upper (e.g., epidermis of the skin) on the accuracy of restoration of the parameters of the lower layer (e.g., dermis skin). This is due to the fact that the optical paths traveled by light in a thin upper layer are approximately the same for adjacent recording channels and are subtracted by dividing the corresponding signals P (L, λ).

Известно, что измерения диффузного рассеяния на нескольких расстояниях от точки освещения позволяют разделить вклады рассеяния и поглощения в регистрируемые сигналы. Если для решения обратной задачи использовать нормированные сигналы диффузного рассеяния rn(λ), то для одновременного определения объемных коэффициентов поглощения k(λ) и рассеяния µs(λ) биологической ткани необходимо осуществлять измерение ее рассеяния не менее чем на трех расстояниях от излучающего световода. Как было отмечено выше, отношения rn(λ) не зависят от параметров тонкого верхнего слоя ткани, например от ее пигментации, а значит, определяемые на их основе спектры k(λ) характеризуют компонентный состав только нижнего слоя. Его основой является слабопоглощающая, обескровленная ткань в которой проходят сосуды, наполненные кровью. Коэффициент поглощения крови определяется концентрацией общего гемоглобина и его химическим составом. В нормальных условиях гемоглобин на 96-98% состоит из оксигемоглобина HbO2. Содержание производных гемоглобина, не способных переносить кислород обычно не велико (1-4%), но при патологических состояниях может существенно увеличиваться. Клинически значимым производными гемоглобина являются деоксигемоглобин Hb, карбоксигемоглобин COHb и метгемоглобин MetHb.It is known that measurements of diffuse scattering at several distances from the point of illumination make it possible to separate the contributions of scattering and absorption to the recorded signals. If normalized diffuse scattering signals r n (λ) are used to solve the inverse problem, then for the simultaneous determination of volume absorption coefficients k (λ) and scattering μ s (λ) of biological tissue, it is necessary to measure its scattering at least three distances from the emitting fiber . As noted above, r n ratio (λ) does not depend on the parameters of a thin upper layer of tissue, such as its pigmentation, and thus determined based on their spectra k (λ) characterize the component composition of the lower layer only. Its basis is a weakly absorbing, bloodless tissue in which vessels filled with blood pass. The absorption coefficient of blood is determined by the concentration of total hemoglobin and its chemical composition. Under normal conditions, hemoglobin is 96-98% composed of oxyhemoglobin HbO 2 . The content of hemoglobin derivatives that are not able to carry oxygen is usually not large (1-4%), but in pathological conditions it can increase significantly. Clinically significant derivatives of hemoglobin are deoxyhemoglobin Hb, carboxyhemoglobin COHb and methemoglobin MetHb.

Исходя из анализа спектров поглощения Hb, HbO2, COHb и MetHb [5] для определения концентрации общего гемоглобина FtHb выбраны длины волн λ1=524 нм, λ2=578 нм, λ3=662 нм (или λ3=773 нм). Длина волны λ2 соответствует максимуму поглощения HbO2

Figure 00000005
и в тоже время является изобестической точкой Hb и COHb (kHb2)=kCOHb2)=0.14 г/литр). Причем, даже при низком содержании HbO2 в крови, равном 60%, его поглощение в 2.3 раза превосходит суммарное поглощение Hb и COHb. Вклад MetHb в общее поглощение на этой длине волны не значителен (kMetHb2)=0.06 г/литр). Таким образом, измерение k(λ2) позволяет оценить концентрацию HbO2. Длина волны λ3=662 нм является изобестической точкой Hb и MetHb и характеризуется низким поглощением HbO2 и COHb, что обуславливает высокую чувствительность k(λ3) к суммарной концентрации Hb и MetHb. Альтернативной длиной волны является λ3=773 нм - также изобестическая точка Hb и MetHb. Коэффициенты поглощения HbO2, Hb и MetHb на этой длине волны сравнимы по величине, а поглощение COHb практически отсутствует. Следовательно, при известной концентрации HbO2 из измерения k(λ3) можно определить суммарную концентрацию Hb и MetHb. И наконец, установив суммарную концентрацию HbO2, Hb и MetHb, можно по измерению коэффициента поглощения на их изобестической длине волны λ1 оценить концентрацию COHb, а значит и FtHb.Based on the analysis of the absorption spectra of Hb, HbO2, COHb and MetHb [5] to determine the concentration of total hemoglobin FtHb selected wavelengths λone= 524 nm, λ2= 578 nm, λ3= 662 nm (or λ3= 773 nm). Wavelength λ2 corresponds to the maximum absorption of HbO2
Figure 00000005
 and in time is an isobestic point of Hb and COHb (kHb2) = kCOHb2) = 0.14 g / liter). Moreover, even with a low content of HbO2 in blood, equal to 60%, its absorption is 2.3 times higher than the total absorption of Hb and COHb. The contribution of MetHb to the total absorption at this wavelength is not significant (kMethb2) = 0.06 g / liter). Thus, the measurement of k (λ2) allows you to estimate the concentration of HbO2. Wavelength λ3= 662 nm is an isobestic point of Hb and MetHb and is characterized by low absorption of HbO2 and COHb, which leads to high sensitivity k (λ3) to the total concentration of Hb and MetHb. An alternative wavelength is λ3= 773 nm is also an isobestic point of Hb and MetHb. HbO absorption coefficients2, Hb and MetHb at this wavelength are comparable in magnitude, and the absorption of COHb is practically absent. Therefore, at a known concentration of HbO2 from the dimension k (λ3) can determine the total concentration of Hb and MetHb. Finally, by setting the total concentration of HbO2, Hb and MetHb, it is possible to measure the absorption coefficient at their isobestic wavelength λone estimate the concentration of COHb, and hence FtHb.

Исходя из вышеизложенного, для определения концентрации общего гемоглобина в биологической ткани необходимы измерения ее диффузного отражения на длинах волн λ1, λ2 и λ3 не менее чем на трех расстояниях от точки освещения. Причем, исходя из точности определения FtHb, более предпочтительно восстанавливать данный параметр напрямую из измеряемых сигналов rn(λ), чем из коэффициентов k(λ). Однако сигналы rn(λ) содержат как спектральную, так и пространственную составляющие информации и не допускает простой одномерной интерпретации. Для удобства их анализа необходимо получить более однородную структуру данных. Значения ln rn(λ) можно рассматривать как компоненты случайного вектора r. Разложим вектор r по системе собственных векторов vk его ковариационной матрицы, образующих ортогональный базис [6]. Коэффициенты разложения ξk (главные компоненты) любой реализации вектора r находятся по формуле:Based on the foregoing, to determine the concentration of total hemoglobin in biological tissue, it is necessary to measure its diffuse reflection at wavelengths λ 1 , λ 2 and λ 3 at least three distances from the point of illumination. Moreover, based on the accuracy of determination of F tHb , it is more preferable to restore this parameter directly from the measured signals r n (λ) than from the coefficients k (λ). However, the signals r n (λ) contain both the spectral and spatial components of the information and do not allow a simple one-dimensional interpretation. For the convenience of their analysis, it is necessary to obtain a more uniform data structure. The values ln r n (λ) can be considered as components of the random vector r. We expand the vector r in terms of the system of eigenvectors v k of its covariance matrix forming an orthogonal basis [6]. The expansion coefficients ξ k (main components) of any implementation of the vector r are found by the formula:

Figure 00000006
Figure 00000006

где

Figure 00000007
- средний вектор; k=1, …, NPC; NPC - количество главных компонент. В связи с быстрой сходимостью рассматриваемого разложения на первые собственные векторы приходится большая часть изменчивости вектора r, а соответствующие им главные компоненты ξk содержат в себе практически столько же информации, сколько ее и было в исходных данных. Следовательно, для восстановления FtHb можно использовать не сам вектор измерений, а его главные компоненты.Where
Figure 00000007
is the average vector; k = 1, ..., N PC ; N PC is the number of major components. In connection with the fast convergence of the considered expansion into first eigenvectors, a large part of the variability of the vector r is accounted for, and the main components ξ k corresponding to them contain almost as much information as there was in the original data. Therefore, to restore F tHb, it is possible to use not the measurement vector itself, but its main components.

С точки зрения оперативности мониторинга концентрации гемоглобина представляет интерес возможность ее расчета на основе аналитического выражения, связывающего ее с главными компонентами измерений rn(λ) для трех вышеуказанных λ. Такое выражение может быть получено на основе измерений или численного расчета rn(λ) для множества образцов биоткани или моделирующих ее фантомов с известными значениями FtHb и последующего регрессионного анализа ансамбля реализации FtHb и rn(λ) [7]. В частности, в качестве такого выражения может использоваться полиномиальная регрессияFrom the point of view of the efficiency of monitoring hemoglobin concentration, it is of interest to be able to calculate it on the basis of an analytical expression linking it with the main measurement components r n (λ) for the above three λ. Such an expression can be obtained on the basis of measurements or numerical calculation of r n (λ) for many samples of biological tissue or phantoms modeling it with known values of F tHb and subsequent regression analysis of the ensemble of implementation of F tHb and r n (λ) [7]. In particular, polynomial regression can be used as such an expression.

Figure 00000008
Figure 00000008

где М=6 - степень полинома. Численные значения коэффициентов akm определяются путем расчета по формуле (1) главных компонент ξk для всех реализации r (каждой из которых соответствует конкретное значение FtHb) и использования метода наименьших квадратов для аппроксимации статистической связи между ξk и FtHb. После получения векторов

Figure 00000009
и vk, a также вышеотмеченного аналитического выражения они могут применяться для получения по измеряемым значениям rn(λ) уже неизвестной заранее концентрации гемоглобина.where M = 6 is the degree of the polynomial. The numerical values of the coefficients a km are determined by calculating by formula (1) the principal components ξ k for all realizations r (each of which corresponds to a specific value F tHb ) and using the least squares method to approximate the statistical relationship between ξ k and F tHb . After receiving the vectors
Figure 00000009
and v k , as well as the aforementioned analytical expression, they can be used to obtain, by measured values of r n (λ), the concentration of hemoglobin already unknown in advance.

Таким образом, способ определения концентрации общего гемоглобина в биологической ткани включает измерение сигналов ее диффузного рассеяния P(L,λ) на длинах волн λ1=524 нм, λ2=578 нм, λ3=662 нм или λ3=773 нм при трех или более расстояниях L между каналами возбуждения и регистрации, вычисление нормированных сигналов

Figure 00000010
, нахождение по формуле (1) их главных компонент и определение концентрации гемоглобина на основе множественной регрессии между ней и найденными главными компонентами.Thus, the method for determining the concentration of total hemoglobin in biological tissue involves measuring its diffuse scattering signals P (L, λ) at wavelengths λ 1 = 524 nm, λ 2 = 578 nm, λ 3 = 662 nm or λ 3 = 773 nm at three or more distances L between the excitation and registration channels, calculation of normalized signals
Figure 00000010
, finding according to formula (1) their main components and determining the concentration of hemoglobin based on multiple regression between it and the found main components.

Рассмотрим более детально процесс получения

Figure 00000009
, vk и коэффициентов регрессии (2) на примере определения концентрации гемоглобина в тканях кожного покрова человека. Для получения ансамбля реализации FtHb и rn(λ) используется статистическая модель кожи, включающая спектры поглощения и рассеяния компонентов кожи и диапазоны вариаций ее структурных и биохимических параметров. Верхний слой кожи - эпидермис с толщиной Lepi=50-130 мкм, нижний - дерма, которая в оптическом плане считается бесконечно толстой. Показатель преломления слоев кожи относительно воздуха nskin=1.4-1.5 считается одинаковым, поэтому френелевское отражение излучения имеет место только на границе раздела кожи с внешней средой. Объемные коэффициенты поглощения эпидермиса kepi и дермы kderm моделируются как линейная комбинация коэффициентов поглощения обескровленной ткани kt, меланина kmel и гемоглобина:Let us consider in more detail the process of obtaining
Figure 00000009
, v k and regression coefficients (2) on the example of determining the concentration of hemoglobin in the tissues of the human skin. To obtain the ensemble of the implementation of F tHb and r n (λ), a statistical skin model is used, including the absorption and scattering spectra of the skin components and the ranges of variations in its structural and biochemical parameters. The upper layer of the skin is the epidermis with a thickness of L epi = 50-130 microns, the lower layer is the dermis, which is optically considered to be infinitely thick. The refractive index of skin layers relative to air n skin = 1.4-1.5 is considered the same, therefore, the Fresnel reflection of radiation takes place only at the interface between the skin and the environment. The volumetric absorption coefficients of the epidermis k epi and dermis k derm are modeled as a linear combination of the absorption coefficients of bloodless tissue k t , melanin k mel and hemoglobin:

Figure 00000011
,
Figure 00000011
,

Figure 00000012
,
Figure 00000012
,

где

Figure 00000013
, где λ0=632 нм, A=(3-8)·10-2 (мм-1) и B=(6-8)·10-3 Where
Figure 00000013
where λ 0 = 632 nm, A = (3-8) · 10 -2 (mm -1 ) and B = (6-8) · 10 -3

(нм-1) - параметры, характеризующие спектральную зависимость kt; fmel=0.5-25% - объемная концентрация меланина в эпидермисе; MHb=64500 г/моль - молярная масса гемоглобина; FtHb=0.2-14 г/литр - концентрация общего гемоглобина в дерме; εHbO2, εHb, εCOHb и εMetHb - молярные коэффициенты поглощения соответственно оксигемоглобина, деоксигемоглобина, карбоксигемоглобина и метгемоглобина в см-1/(моль/литр); fHbO2=40-98%, fHb=1-40%, fCOHb=0.1-20%, fMetHb=0.1-20% - объемные концентрации производных гемоглобина; α(Dν) - корректирующий фактор, учитывающий эффект локализованного поглощения света кровеносными сосудами, Dν=5-30 мкм - средний диаметр капилляров.(nm -1 ) - parameters characterizing the spectral dependence of k t ; f mel = 0.5-25% - volume concentration of melanin in the epidermis; M Hb = 64500 g / mol - molar mass of hemoglobin; F tHb = 0.2-14 g / liter - the concentration of total hemoglobin in the dermis; ε HbO2 , ε Hb , ε COHb and ε MetHb are the molar absorption coefficients of oxyhemoglobin, deoxyhemoglobin, carboxyhemoglobin and methemoglobin, respectively, in cm -1 / (mol / liter); f HbO2 = 40-98%, f Hb = 1-40%, f COHb = 0.1-20%, f MetHb = 0.1-20% - volumetric concentrations of hemoglobin derivatives; α (D ν ) is a correction factor that takes into account the effect of localized absorption of light by blood vessels, D ν = 5-30 μm is the average diameter of capillaries.

Спектр редуцированного коэффициента рассеяния µs(λ) эпидермиса и дермы моделируется как суперпозиция спектров рассеяния, соответствующих рассеивателям Ми и Рэлея с размерами d≥λ и d<<λ соответственно:The spectrum of the reduced scattering coefficient µ s (λ) of the epidermis and dermis is modeled as a superposition of scattering spectra corresponding to Mie and Rayleigh scatterers with dimensions d≥λ and d << λ, respectively:

Figure 00000014
,
Figure 00000014
,

где λ0=632 нм; Cs=1-10 мм-1; ρMie=0.1-0.6 - доля рассеяния Ми; x=0.5-1.0 - параметр спектральной зависимости рассеяния Ми. Параметры Cs, ρMie и x являются структурными параметрами кожи, поскольку характеризуют объемное содержание и размер ее «эффективных» рассеивателей (волокон соединительной ткани). Следует отметить, что для учета возможного увеличения объемного коэффициента рассеяния кожи за счет контакта с ней измерителя, верхняя граница диапазона вариаций параметра Cs выбрана примерно в три раза выше максимального значения Cs для кожи человека.where λ 0 = 632 nm; C s = 1-10 mm -1 ; ρ Mie = 0.1-0.6 is the fraction of Mie scattering; x = 0.5-1.0 is the spectral dependence of the Mie scattering. The parameters C s , ρ Mie and x are structural parameters of the skin, since they characterize the volume content and size of its “effective” scatterers (connective tissue fibers). It should be noted that in order to take into account a possible increase in the volumetric coefficient of skin scattering due to the contact of the meter with it, the upper limit of the range of variations of the parameter C s is chosen approximately three times higher than the maximum value of C s for human skin.

Для моделирования вышеописанного эксперимента по распространению оптического излучения в коже человека используется метод Монте-Карло [8], основанный на прослеживании случайных блужданий большого количества фотонов (конкретно использовалось 3·106 фотонов) от точки их влета в среду до их поглощения или вылета из среды. После статистического моделирования траекторий всех фотонов рассчитывалась функция поверхностного распределения коэффициента направленного рассеяния:To simulate the above-described experiment on the propagation of optical radiation in human skin, the Monte Carlo method [8] is used, based on tracking random walks of a large number of photons (3 · 10 6 photons were specifically used) from the point of their entry into the medium until they are absorbed or released from the medium . After statistical modeling of the trajectories of all photons, the surface distribution function of the directional scattering coefficient was calculated:

Figure 00000015
,
Figure 00000015
,

где I - интенсивность излучения, выходящего из элементарной площадки на расстоянии r от начала координат в телесном угле ΔΩ=2πµΔµ, описанном вокруг направления µ=cosθ; F - поток излучения, падающего на среду в точке r=0 в направлении нормали к ее поверхности.where I is the intensity of the radiation emerging from the elementary site at a distance r from the origin in the solid angle ΔΩ = 2πµΔµ described around the direction µ = cosθ; F is the flux of radiation incident on the medium at the point r = 0 in the direction of the normal to its surface.

Для канала регистрации, расположенного на расстоянии L от канала возбуждения, определяемой величиной R(L,λ) является отношение мощности регистрируемого сигнала к мощности зондирующего светового пучка, которое, с учетом радиальной симметрии функции S(r,µ), можно записать как:For a recording channel located at a distance L from the excitation channel, determined by the value of R (L, λ) is the ratio of the power of the recorded signal to the power of the probe light beam, which, taking into account the radial symmetry of the function S (r, μ), can be written as:

Figure 00000016
,
Figure 00000016
,

где r0 и r - соответственно радиусы передающего и принимающего световодов; l=L-x, L - расстояние между световодами;

Figure 00000017
, Ac - числовая апертура оптического волокна; x и y - переменные интегрирования.where r 0 and r are the radii of the transmitting and receiving fibers, respectively; l = Lx, L is the distance between the optical fibers;
Figure 00000017
, A c is the numerical aperture of the optical fiber; x and y are integration variables.

Расчет R(L,λ) осуществляется по следующей схеме. Случайным образом выбираются значения модельных параметров из вышеуказанных диапазонов, и производился расчет µs(λ), kepi(λ) и kderm(λ). Для каждой реализации оптических параметров кожи методом Монте-Карло вычисляются коэффициенты R(L,λ), соответствующие конкретным геометрическим параметрам используемой схемы оптоволоконных измерений диффузного рассеяния (диаметр сердцевины волокон, расстояние между ними и их числовая апертура).The calculation of R (L, λ) is carried out according to the following scheme. The values of model parameters are randomly selected from the above ranges, and μ s (λ), k epi (λ) and k derm (λ) were calculated . For each realization of the optical parameters of the skin, the Monte Carlo method calculates the coefficients R (L, λ) corresponding to the specific geometric parameters of the used fiber-optic diffuse scattering measurement scheme (fiber core diameter, distance between them and their numerical aperture).

Смоделированный ансамбль реализации R(L,λ) и FtHb, образующий обучающий массив данных, используется для расчета собственных векторов и получения регрессии (2) между rn(λ) и FtHb. Оптимальное количество главных компонент NPC в (2) определяется путем замкнутого численного эксперимента, заключающегося в следующем. Первоначально по формуле (1) определяются главные компоненты всех реализации rn(λ) и устанавливаются регрессии между NPC главными компонентами и FtHb. Далее перебираются все реализации модельных параметров и для каждой реализации осуществляется расчет FtHb с использованием (2) при наложении на rn(λ) случайных отклонений в пределах δr (моделирующих погрешности измерения). Полученное в результате значение

Figure 00000018
сравнивается со значением FtHb, соответствующем рассматриваемой реализации, и рассчитывается погрешность восстановления FtHb. После перебора всех реализации вычисляется средняя погрешность восстановления FtHb. Оптимальное значение NPC находится по минимуму средней погрешности.The simulated implementation ensemble R (L, λ) and F tHb , which forms the training data array, is used to calculate eigenvectors and obtain regression (2) between r n (λ) and F tHb . The optimal number of principal components N PC in (2) is determined by a closed numerical experiment, which consists in the following. Initially, according to formula (1), the main components of all implementations of r n (λ) are determined and regressions between N PC main components and F tHb are established . Then, all implementations of the model parameters are sorted and F tHb is calculated for each implementation using (2) when random deviations are applied to r n (λ) within δr (simulating measurement errors). The resulting value
Figure 00000018
is compared with the value of F tHb corresponding to the implementation in question, and the reconstruction error F tHb is calculated . After enumerating all the implementations, the average recovery error F tHb is calculated . The optimal value of N PC is at the minimum of the average error.

С использованием вышеописанного алгоритма оценим погрешности определения концентрации гемоглобина в тканях кожи из сигналов rn(λ), измеряемых на основе представленной на фиг.1 схемы оптоволоконных измерений диффузного рассеяния со следующими параметрами: λ1=524 нм, λ2=578 нм, λ3=773 нм; L1=0.43 мм, L2=1.06 мм, L3=1.69 мм; диаметр сердцевины всех волокон 600 мкм, толщина оболочки 15 мкм, числовая апертура Ас=1.0. В табл.1 приведены собственные векторы vn, а в табл.2 - коэффициенты регрессий (2), соответствующие данной схеме измерений. Результаты вышеописанных численных экспериментов позволяют заключить, что при погрешности оптических измерений δr≤5% для восстановления FtHb оптимально использовать 4 главные компоненты исходных данных. На фиг.2 приведены соответствующие результаты восстановления FtHb для всего смоделированного ансамбля реализаций FtHb и rn(λ) (n=2, 3), а также указаны средние по ансамблю погрешности восстановления FtHb. Восстановление FtHb производилось при наложении на rn(λ) случайных отклонений δr=0 и 5%. Разброс точек на рисунках относительно прямой

Figure 00000019
характеризует чувствительность решения обратной задачи к погрешности оптических измерений, а также к вариациям биофизических параметров кожи. Видно, что рассматриваемый способ позволяет определять концентрацию гемоглобина во всем диапазоне ее возможных значений для кожи человека с погрешностью достаточной для решения задач онкологии и хирургии.Using the above algorithm, we estimate the errors in determining the concentration of hemoglobin in skin tissues from signals r n (λ), measured on the basis of the diagram of fiber diffuse scattering measurements shown in Fig. 1 with the following parameters: λ 1 = 524 nm, λ 2 = 578 nm, λ 3 = 773 nm; L 1 = 0.43 mm, L 2 = 1.06 mm, L 3 = 1.69 mm; the core diameter of all fibers is 600 μm, the shell thickness is 15 μm, and the numerical aperture is A c = 1.0. Table 1 shows the eigenvectors v n , and Table 2 shows the regression coefficients (2) corresponding to this measurement scheme. The results of the numerical experiments described above allow us to conclude that, with an optical measurement error of δr≤5%, it is optimal to use 4 main components of the initial data to restore F tHb . Figure 2 shows the corresponding results of the restoration of F tHb for the entire simulated ensemble of realizations F tHb and r n (λ) (n = 2, 3), as well as the ensemble average reconstruction errors F tHb . The recovery of F tHb was performed by applying random deviations δr = 0 and 5% to r n (λ). The scatter of points in the figures is relatively straight
Figure 00000019
characterizes the sensitivity of solving the inverse problem to the error of optical measurements, as well as to variations in the biophysical parameters of the skin. It can be seen that the method under consideration allows us to determine the concentration of hemoglobin in the entire range of its possible values for human skin with an error sufficient to solve the problems of oncology and surgery.

Табл.1.Table 1. Средний вектор измерений

Figure 00000020
и первые четыре собственных вектора vn ковариационной матрицы rAverage measurement vector
Figure 00000020
and the first four eigenvectors v n of the covariance matrix r λ, нмλ, nm Ln, ммL n mm
Figure 00000021
Figure 00000021
Собственные векторыCustom vectors
1one 22 33 4four 524524 1.061.06 -3,9692-3.9692 0,43050.4305 -0,1994-0.1994 -0,6361-0.6361 0,41260.4126 1.691.69 -7,2598-7.2598 0,42180.4218 -0,3044-0.3044 -0,3510-0.3510 -0,6125-0.6125 578578 1.061.06 -3,9336-3.9336 0,42960.4296 -0,2211-0.2211 0,36620.3662 0,53120.5312 1.691.69 -7,3771-7.3771 0,41940.4194 -0,3217-0.3217 0,58000.5800 -0,2401-0.2401 773773 1.061.06 -1,8979-1.8979 0,36740.3674 0,61530.6153 0,01940.0194 0,17160.1716 1.691.69 -3,3701-3.3701 0,37590.3759 0,58020.5802 0,03780,0378 -0,2922-0.2922

Табл.2.Table 2. Коэффициенты akm регрессии (2) при NPC=4 и M=6.The regression coefficients a km (2) for N PC = 4 and M = 6. kk mm 00 1one 22 33 4four 55 66 00 0,96850.9685 1one 0,64140.6414 0,03010,0301 0,00400.0040 0,00100.0010 0,00010.0001 0,00000.0000 22 0,47500.4750 -0,0642-0.0642 0,02580,0258 0,00030,0003 -0,0025-0.0025 0,00030,0003 33 -0,7170-0.7170 -0,9576-0.9576 -0,7321-0.7321 0,11670.1167 0,32710.3271 0,08530,0853 4four 2,02772.0277 -0,4069-0.4069 0,25670.2567 -0,2753-0.2753 0,11850.1185 -0,0170-0.0170

Таким образом, измерения сигналов диффузного отражения света от биологических тканей P(L,λ) в спектральных участках λ=524, 578 и 662 нм или λ=524, 578 и 773 нм при трех или более расстояниях Ln (n=1, 2, 3 …) между точками посылки и регистрации излучения и уравнение множественной регрессии между главными компонентами нормированных сигналов

Figure 00000022
и концентрацией гемоглобина составляют основу простого и эффективного способа неинвазивного оперативного определения концентрации гемоглобина в биологической ткани, учитывающего присутствие в крови основных производных гемоглобина (оксигемоглобин, деоксигемоглобин, карбоксигемоглобин и метгемоглобин), исключающего влияние вариаций параметров тонкого верхнего слоя ткани (например, пигментации кожи) и ее рассеивающих свойств на результат измерений. Точность измерений также повышается и за счет исключения необходимости калибровочных измерений. При этом упрощается процедура измерений и повышается экономичность.Thus, measurements of diffuse light reflection signals from biological tissues P (L, λ) in the spectral regions λ = 524, 578 and 662 nm or λ = 524, 578 and 773 nm at three or more distances L n (n = 1, 2 , 3 ...) between the points of sending and recording radiation and the multiple regression equation between the main components of normalized signals
Figure 00000022
and hemoglobin concentration form the basis of a simple and effective method for non-invasive rapid determination of hemoglobin concentration in biological tissue, taking into account the presence of the main hemoglobin derivatives (oxyhemoglobin, deoxyhemoglobin, carboxyhemoglobin and methemoglobin) in the blood, eliminating the influence of variations in the parameters of the thin upper layer of tissue (for example, skin pigmentation) its scattering properties on the measurement result. Measurement accuracy is also improved by eliminating the need for calibration measurements. This simplifies the measurement procedure and increases efficiency.

ЛитератураLiterature

1. P.R. Bargo, S.A. Prahl, T.T. Goodell, R.A. Sleven, G. Koval, G. Blair, S.L. Jacques. // J. Biomed. Opt. 2005. V.10. N3. P.034018-1-15.1. P.R. Bargo, S.A. Prahl, T.T. Goodell, R.A. Sleven, G. Koval, G. Blair, S.L. Jacques. // J. Biomed. Opt. 2005. V.10. N3. P.034018-1-15.

2. E. Claridge, D. Hidovic-Rowe, P. Taniere, T. Ismail. // SPIE proceedings. 2007. V.6511: Medical Imaging 2007: Physiology, Function, and Structure from Medical Images, P. 65110C. DOI: 10.1117/12.709559.2. E. Claridge, D. Hidovic-Rowe, P. Taniere, T. Ismail. // SPIE proceedings. 2007. V.6511: Medical Imaging 2007: Physiology, Function, and Structure from Medical Images, P. 65110C. DOI: 10.1117 / 12.709559.

3. H. Suzaki, N. Kobayashi, T. Nagaoka, K. Iwasaki, M. Umezu, S. Takeda, T. Togawa. // Engineering in Medicine and Biology Society 2006. EMBS '06, 28th Annual International Conference of the IEEE, New York, IEEE, 2006. P.799-8023. H. Suzaki, N. Kobayashi, T. Nagaoka, K. Iwasaki, M. Umezu, S. Takeda, T. Togawa. // Engineering in Medicine and Biology Society 2006. EMBS '06, 28th Annual International Conference of the IEEE, New York, IEEE, 2006. P.799-802

4. Patent WO №2011/068998 A2, IPC. G01N 33/49, G01N 33/72, G01N 21/47, A61B 5/1455; published 09.06.2011.4. Patent WO No. 2011/068998 A2, IPC. G01N 33/49, G01N 33/72, G01N 21/47, A61B 5/1455; published 06/09/2011.

5. Zijlstra W.G., Buursma A., O.W. van Assendelft. Visible and near infrared absorption spectra of human and animal haemoglobin. Utrecht: VSP, 2000. С.268-278.5. Zijlstra W.G., Buursma A., O.W. van Assendelft. Visible and near infrared absorption spectra of human and animal haemoglobin. Utrecht: VSP, 2000. S.268-278.

6. Зуев В.Е., Комаров B.C. Статистические модели температуры и газовых компонент земной атмосферы. Ленинград: Гидрометеоиздат., 1986. С.47-50.6. Zuev V.E., Komarov B.C. Statistical models of temperature and gas components of the Earth's atmosphere. Leningrad: Gidrometeoizdat., 1986. P.47-50.

7. Лысенко С.А., Кугейко М.М. Регрессионный подход к анализу информативности и интерпретации данных аэрозольных оптических измерений // Журн. прикл. спектр. 2009. Т.76. №6. С.876-883.7. Lysenko S.A., Kugeiko M.M. The regression approach to the analysis of information content and interpretation of aerosol optical measurement data // Zh. adj. spectrum. 2009.V. 76. No. 6. S.876-883.

8. Пушкарева А.Е. Методы математического моделирования в оптике биоткани. СПб: СПбГУ ИТМО, 2008. С.30-43.8. Pushkareva A.E. Methods of mathematical modeling in optics of biological tissue. SPb: SPbSU ITMO, 2008. P.30-43.

Claims (1)

Способ определения концентрации гемоглобина в биологических тканях путем посылки излучения на ткань и измерения его диффузного отражения от ткани, отличающийся тем, что посылку излучения на ткань в одну или более точек осуществляют на длинах волн λ, равных 524, 578 и 662 нм или 524, 578 и 773 нм, измеряют сигналы диффузного отражения P(Ln,λ) при трех или более расстояниях Ln, n=1, 2, 3 …, между точками посылки и регистрации излучения, определяют нормированные сигналы rn(λ)=P(Ln/λ)/P(L1/λ) и их главные компоненты, а концентрацию общего гемоглобина вычисляют на основе уравнения множественной регрессии, связывающего ее с главными компонентами rn(λ). A method for determining the concentration of hemoglobin in biological tissues by sending radiation to the tissue and measuring its diffuse reflection from the tissue, characterized in that the radiation is sent to the tissue at one or more points at wavelengths λ equal to 524, 578 and 662 nm or 524, 578 and 773 nm, the diffuse reflection signals P (L n , λ) are measured at three or more distances L n , n = 1, 2, 3 ..., between the points of sending and recording radiation, normalized signals r n (λ) = P ( L n / λ) / P ( L 1 / λ), and their main ingredients, and the total hemoglobin concentration is calculated on the Snov multiple regression equation, binding with its main components r n (λ).
RU2012108900/14A 2012-03-07 2012-03-07 Method of determining hemoglobin concentration in biological tissues RU2501522C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012108900/14A RU2501522C2 (en) 2012-03-07 2012-03-07 Method of determining hemoglobin concentration in biological tissues

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012108900/14A RU2501522C2 (en) 2012-03-07 2012-03-07 Method of determining hemoglobin concentration in biological tissues

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012108900A RU2012108900A (en) 2013-09-27
RU2501522C2 true RU2501522C2 (en) 2013-12-20

Family

ID=49253503

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012108900/14A RU2501522C2 (en) 2012-03-07 2012-03-07 Method of determining hemoglobin concentration in biological tissues

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2501522C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2199723C2 (en) * 1995-06-07 2003-02-27 Масимо Корпорейшн Light source with adjustable wave length for oxyhemometer
RU2234242C2 (en) * 2002-03-19 2004-08-20 Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт "Полюс" Method for determining biological tissue condition
RU2234853C1 (en) * 2002-12-26 2004-08-27 Рогаткин Дмитрий Алексеевич Diagnostic device for measuring physical and biological characteristics of skin and mucous membranes in vivo
US20110112435A1 (en) * 2007-09-28 2011-05-12 Nirmala Ramanujam Systems and methods for spectral analysis of a tissue mass using an instrument, an optical probe, and a monte carlo or a diffusion algorithm
WO2011068998A2 (en) * 2009-12-02 2011-06-09 Duke University Systems and methods for determining hemoglobin concentration utilizing diffuse reflectance at isosbestic wavelengths

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2199723C2 (en) * 1995-06-07 2003-02-27 Масимо Корпорейшн Light source with adjustable wave length for oxyhemometer
RU2234242C2 (en) * 2002-03-19 2004-08-20 Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт "Полюс" Method for determining biological tissue condition
RU2234853C1 (en) * 2002-12-26 2004-08-27 Рогаткин Дмитрий Алексеевич Diagnostic device for measuring physical and biological characteristics of skin and mucous membranes in vivo
US20110112435A1 (en) * 2007-09-28 2011-05-12 Nirmala Ramanujam Systems and methods for spectral analysis of a tissue mass using an instrument, an optical probe, and a monte carlo or a diffusion algorithm
WO2011068998A2 (en) * 2009-12-02 2011-06-09 Duke University Systems and methods for determining hemoglobin concentration utilizing diffuse reflectance at isosbestic wavelengths

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
[00008], [0012], [0031]. *
реферат, с.5,6,11. *
с.7-9, реферат. *
ТУЧИН В.В. Оптическая биомедицинская диагностика. - М., 2007, II т., с.95-98. ЛЫСЕНКО С.А., КУГЕЙКО М.М. Регрессионный подход к анализу информативности и интерпретации данных аэрозольных оптических измерений. Журнал прикладной спектрографии, 2009, №6, с.876-883. *
формула. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012108900A (en) 2013-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101399907B1 (en) Measuring tissue oxygenation
US6615061B1 (en) Optical sensor having a selectable sampling distance for determination of analytes
EP3094251B1 (en) Near-infrared spectroscopy and diffuse correlation spectroscopy device and methods
US6662031B1 (en) Method and device for the noninvasive determination of hemoglobin and hematocrit
US6353226B1 (en) Non-invasive sensor capable of determining optical parameters in a sample having multiple layers
US8750952B2 (en) Apparatus and method for dating a body sample
CN103735274B (en) A kind of local brain tissue blood oxygen blood holds absolute amount detection device and detection method
RU2510506C2 (en) Method for determining optical and biophysical tissue parameters
JP4872536B2 (en) Biological component concentration measurement method
McMurdy et al. Photonics‐based In Vivo total hemoglobin monitoring and clinical relevance
EP1629767B1 (en) Quantitative analyzer using a calibration curve
Ong et al. Modified lambert beer for bilirubin concentration and blood oxygen saturation prediction
Dremin et al. In vivo fluorescence measurements of biological tissue viability
JP4586680B2 (en) Method for preparing calibration curve for quantitative analysis of in-vivo components, and quantitative analyzer using the calibration curve
RU2501522C2 (en) Method of determining hemoglobin concentration in biological tissues
Reiser et al. Simulation framework for reflective PPG signal analysis depending on sensor placement and wavelength
RU2511747C2 (en) Method for determining bilirubin concentration
Marchilashvili et al. Extracting Optical Parameters of Biological Tissues by the Optical Spectroscopy of Skin In Vivo
RU2517155C1 (en) Method for determining haemoglobin derivative concentrations in biological tissues
JP2011220994A (en) Near-infrared spectroscopic analysis apparatus
Meglinski et al. Modeling of skin reflectance spectra
Maffeis et al. Addressing the need for non-invasive lung assessment with time-resolved diffuse optics
RU2545814C1 (en) Method of determining physical-biological parameters of skin and concentration of haemoglobin derivatives in blood
Kustov et al. Evaluating the dynamics of brain tissue oxygenation using near-infrared spectroscopy on various experimental models
TWI837520B (en) Methods for predicting at least one of the total serum bilirubin level and the hemoglobin level by using the artificial intelligence and the non-invasive measurement

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160308