CN114259228A - 便携式肝储备功能检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种便携式肝储备功能检测装置，包括：计算机、检测器和待测患者手指；计算机上安装有蓝牙接收模块，检测器包括第一电路板和第二电路板；第一电路板和第二电路板数据线进行连接，并分别对称的安装在检测器的上支撑部和下支撑部的内部；第一电路板的下方安装有光源，第二电路板上方分别安装有蓝牙发射模块和光电接收器；将待测患者手指放置在检测器的内部，第一电路板控制光源发射出光信号，蓝牙发射模块将数字信号传输到蓝牙接收模块中，通过计算机计算血浆清除率、ICG滞留率。本发明实现了无创测量，提高了检测精度、增强了稳定性且成本低廉，有助于肝储备功能检测仪器在临床使用上的大面积推广。

Description

便携式肝储备功能检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及医疗检测技术领域，特别涉及一种便携式肝储备功能检测装置及其检测方法。

背景技术

肝储备功能检测设备的检测原理为：采用吲哚氰绿ICG指示剂进行浓度稀释和排泄试验的色素浓度测量方法，是国内外医学临床普遍采用的肝脏储备功能检测技术手段。ICG经静脉注入血液后能迅速与血浆蛋白结合，随动脉血分布全身，只被肝细胞吸收并排泄至胆汁中，其在血液中的浓度呈指数规律下降，下降趋势的斜率即为血浆清除率K(/min)，它表示血液中的ICG浓度每分钟减少的速度，血浆清除率可以体现肝脏的血流供应情况和肝细胞功能；15分钟滞留率R15表示ICG给药15分钟后，血液中ICG残留比例，直接反映了肝脏累计的损伤程度。两者为相反的关系，均反映出肝脏的异物排泄能力。

现有市面销售的肝储备功能检测设备只有两家厂商，均为进口设备。设备体积大，制造成本高，售价均在50-70万之间。现有设备的组成结构为：将光源发射器与接收器放置在指夹内，通过信号线(一般长度在1.5m左右)将各光源采集的电压信号传输到主系统模块(包括控制、存储、处理等)，主系统模块体积较大。信号线过长在传输过程中极易形成天线，接收来自空间辐射的干扰。因采集的电压信号均为毫伏量级，采集的信号数据极易受到电磁干扰(如静放电、电快速脉冲群)，进而影响信号的准确性。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提出一种便携式肝储备功能检测装置及其检测方法，通过将无线脉搏波信号采集传感器硬件模块高度集成的方法，进行小型化仪器结构的设计开发，将原有500*500*1300mm大小的仪器优化成500*300*300mm的便携式仪器，可在桌面使用，降低了设备成本的同时，也降低了电磁干扰，适用于各种使用场景，有助于肝储备功能检测仪器在临床使用上的大面积推广。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

本发明提供的一种便携式肝储备功能检测装置，包括：计算机和检测器；计算机上安装有蓝牙接收模块，检测器为开口朝水平方向的U形结构，检测器包括上支撑部和下支撑部，上支撑部和下支撑部分别安装有第一电路板和第二电路板；第一电路板和第二电路板通过数据线进行连接；第一电路板的下方安装有发射不同波长的光源，第二电路板上方分别安装有蓝牙发射模块和光电接收器；

将待测患者手指放置在检测器的内部，第一电路板控制光源发射出光信号，光信号透过待测患者手指后通过光电接收器进行接收；通过第二电路板将光信号转化为数字信号，蓝牙发射模块将数字信号传输到蓝牙接收模块中，通过计算机计算血浆清除率、ICG滞留率。

优选地，检测器还包括：锂离子充电电池；

锂离子充电电池安装在第二电路板的下方，用于为便携式肝储备功能检测装置供电；锂离子充电电池与第一电路板和第二电路板通过数据线进行连接。

优选地，检测器还包括：显示屏；

显示屏安装在第一电路板的上方，用于显示检测器的蓝牙连接状态和电池电量。

优选地，光源包括：第一光源和第二光源；

第一光源和第二光源安装在第一电路板的下方，用于发射不同波长的光信号。

优选地，当电池电量不足时，检测器发出提示音，提醒使用者进行充电。

本发明还提供一种肝储备功能检测方法，包括以下步骤：

S1、将待测患者手指放置在检测器内；

S2、操作人员将ICG溶液注射到患者体内；

S3、计算机根据采集的数字信号计算血浆清除率、ICG色素的ICG滞留率，并将其显示在计算机的显示器上；

ICG色素的ICG滞留率的计算公式为：

其中，Cs0为零时刻时ICG色素在血液中的浓度，CsT为预设时间下ICG色素在血液中的浓度。

优选地，还包括预处理步骤S0：

S0、根据患者的身高、体重计算出ICG用药量，并根据ICG用药量配置ICG溶液。

优选地，步骤S0包括以下子步骤：

S001、根据患者的身高h确定体重阈值；

体重上限w₁的临界计算公式为：

w₁＝1.0725×h-104.149 (1.8)

体重下限w₂的临界计算公式为：

w₂＝0.8795×h-87.7539 (1.9)

S002、根据患者的体重w计算ICG用药量；

当w₁≤w≤w₂时，ICG用药量的计算公式为：

当w>w₁时，ICG用药量的计算公式为：

当w<w₂时，ICG用药量的计算公式为：

S003、根据ICG用药量配置ICG溶液。

与现有的肝储备功能检测装置相比，本发明通过将无线脉搏波信号采集传感器硬件模块高度集成的方法，进行小型化仪器结构的设计开发，将原有500*500*1300mm大小的仪器优化成500*300*300mm的便携式仪器，可在桌面使用，降低了设备成本的同时，也降低了电磁干扰，适用于各种使用场景，有助于肝储备功能检测仪器在临床使用上的大面积推广；可实现无创测量，检测精度高、稳定性强、成本低廉，为临床肝脏手术提供了更加准确的肝储备功能评估结果。

附图说明

图1是根据本发明实施例提供的便携式肝储备功能检测装置的结构示意图。

图2是根据本发明实施例提供的便携式肝储备功能检测装置的检测器的结构示意图。

图3a是根据本发明实施例提供的便携式肝储备功能检测装置在电磁干扰下的脉搏波信号示意图。

图3b是现有技术的肝储备功能检测装置在电磁干扰下的脉搏波信号示意图。

图4是根据本发明实施例提供的便携式肝储备功能检测装置的检测报告单示意图。

图5是根据本发明实施例提供的肝储备功能检测方法的流程图。

其中的附图标记包括：计算机1、蓝牙接收模块2、检测器3、第一电路板301、第一光源302、第二光源303、显示屏304、蓝牙发射模块305、第二电路板306、光电接收器307和锂离子充电电池308。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

肝储备功能是指所有正常肝细胞功能的总和，反映了肝脏潜在的功能状况，尤其体现在患者对手术的耐受程度以及肝脏收到损失之后的恢复能力。本发明提供的便携式肝储备功能检测装置可实现无创测量，检测精度高、稳定性强、成本低廉，为临床肝脏手术提供了更加准确的肝储备功能评估结果。

图1示出了根据本发明实施例提供的便携式肝储备功能检测装置。

图2示出了根据本发明实施例提供的便携式肝储备功能检测装置的检测器。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的便携式肝储备功能检测装置包括：计算机1、蓝牙接收模块2和检测器3。

计算机1上安装有蓝牙接收模块2，计算机1通过蓝牙接收模块2与检测器3之间进行通讯连接。避免了因信号线过长在传输过程中产生的电磁干扰。蓝牙接收模块2采用蓝牙5.0(nRF52840芯片)。

图3a示出了根据本发明实施例提供的便携式肝储备功能检测装置在电磁干扰下的脉搏波信号。

图3b示出了现有技术的肝储备功能检测装置在电磁干扰下的脉搏波信号。

如图3a和图3b所示，现有技术的肝储备功能检测装置因通过信号线进行连接，其脉搏波信号明显更容易受到干扰；本发明实施例提供的便携式肝储备功能检测装置因通过蓝牙进行通讯连接，其脉搏波信号明显受到的干扰更小。

检测器3包括：第一电路板301、第一光源302、第二光源303、显示屏304、蓝牙发射模块305、第二电路板306、光电接收器307和锂离子充电电池308。

检测器3为U形结构，U形结构的开口朝水平方向。

第一电路板301和第二电路板306分别对称的安装在检测器3的上支撑部和下支撑部内。第一电路板301和第二电路板306通过数据线进行连接。

第一块电路板301使用AFE4404血氧芯片和HL5060-4P019B-B光电发射二极管，负责调节并产生特定波段和特定光强度的光信号。

第二块电路板306使用蓝牙5.0芯片(芯片型号nRF52840)和BPW 34S光电二极管，负责接收透过手指的光强度，并将接收到的脉搏波信号发送给蓝牙接收器。

第一电路板301和第二电路板306按照SPI通信协议，通过信号数据线进行连接和通信。

第一电路板301的上方安装有显示屏304，显示屏304的上表面与检测器3的上表面相平。显示屏304用于显示检测器3的蓝牙连接状态、电池电量，当电池电量不足时，检测器3发出提示音，提醒使用者进行充电。检测器3为MLT4020无源蜂鸣器

第一电路板301的下方安装有第一光源302和第二光源303，第一光源302和第二光源303的下端分别与检测器3的上支撑部的下表面相平。第一电路板301用于控制第一光源302和第二光源303发射出不同波长的光信号。第一光源302和第二光源303采用HL5060-4P019B-B光电发射二极管，该二极管中集成了所需要的两个波段的光源。

第二电路板306的上方分别安装有蓝牙发射模块305和光电接收器307。蓝牙发射模块305镶嵌在第二电路板306的右侧，光电接收器307安装在第二电路板306的中间，与第一光源302和第二光源303的位置相对应。第二电路板306用于将采集到的不同波长的模拟信号处理成数字信号。

蓝牙发射模块305将双波长脉搏信号检测处理装置的信号以2.4G的频段发送至空间中，蓝牙接收模块2接收到蓝牙发射器的信号并对其进行解码按一定的通信协议上传至计算机1的软件中。在此过程中，防止电快速脉冲群及静放电等干扰信号采集电压的波动，保证信号采集的准确性。蓝牙发射模块305采用蓝牙5.0(nRF52840芯片)。

锂离子充电电池308安装在下支撑部内，位于第二电路板306的下方，与第一电路板301和第二电路板306分别通过数据线进行连接，用于给第一电路板301和第二电路板306供电。

图4示出了根据本发明实施例提供的便携式肝储备功能检测装置的检测报告单。

如图4所示，在使用本发明提供的便携式肝储备功能检测装置进行检测时，将待测患者手指4放置在检测器3U形结构的空腔内，由锂离子充电电池308为整个便携式肝储备功能检测装置供电，第一电路板301控制第一光源302和第二光源303分别发射出805nm和940nm的光信号，由光电接收器307分别检测不同波长光信号的透光程度；通过第二电路板306对采集到的不同波长的光信号转化为数字信号，通过蓝牙发射模块305将数字信号传输到蓝牙接收模块2中，计算机1通过蓝牙接收模块2将传输过来的数字信号放到缓冲区，等待8分钟的数字信号采集，数字信号采集完成后，计算机1中的系统软件进行数据计算。根据不同波长的透光程度计算血液中ICG的实时浓度，由此计算出血浆清除率、ICG5分钟滞留率、ICG10分钟滞留率、ICG15分钟滞留率等数据。

图5示出了根据本发明实施例提供的便携式肝储备功能检测方法的流程。

如图5所示，本发明提供的便携式肝储备功能检测方法包括以下步骤：

S0、根据患者的身高、体重计算出ICG用药量，并根据ICG用药量配置ICG溶液。

步骤S0包括以下子步骤：

S001、根据患者的身高h确定体重阈值。

体重上限的临界计算公式为：

w₁＝1.0725×h-104.149 (1.13)

体重下限的临界计算公式为：

w₂＝0.8795×h-87.7539 (1.14)

S002、根据患者的体重w计算ICG用药量。

当w₁≤w≤w₂时，患者体重为正常状态，此时的ICG用药量的计算公式为：

当w>w₁时，患者体重为偏胖状态，此时的ICG用药量的计算公式为：

当w<w₂时，患者体重为偏瘦状态，此时的ICG用药量的计算公式为：

S003、根据ICG用药量配置ICG溶液。

表1：临床数据

表1示出了利用本发明实施例提供的ICG用药量计算方法的临床数据。

如表1所示，常规ICG用药量的计算方法为：将ICG稀释成5mg/ml，按每公斤体重相当于0.5mg的ICG溶液，由肘静脉注入，边观察病人反应，边徐徐注入，一般在10S内注完。利用常规ICG用药量的计算方法得到的测量值与标准测量值相差较大，误差较高。

利用本发明实施例提供的ICG用药量计算方法计算得到的ICG用药量得到的测量值更接近标准的测量值。

S1、将患者的手指放置在检测器内。

在检测指标栏里能够看到患者的脉搏波信号，可以通过观察脉搏波信号的波形来确定患者的手指放置的位置是否正确。若不正确，提醒患者将手指进行移动。

在检测开始前将患者的身份信息输入便携式肝储备功能检测装置中。

S2、进入检测阶段，倒计时8分钟，操作人员在30秒钟之内将配置好的ICG溶液注射到患者体内。

ICG溶液由肘静脉注入患者体内，注射过程一般在10秒。

S3、计算机根据采集的数字信号计算血浆清除率、ICG色素的ICG滞留率，并显示在计算机的界面上。

ICG色素的ICG滞留率的计算公式为：

其中，Cs0为零时刻时ICG色素在血液中的浓度，CsT为预设时间下ICG色素在血液中的浓度。T可以为5分钟、10分钟、15分钟。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种便携式肝储备功能检测装置，其特征在于，包括：计算机和检测器；所述计算机上安装有蓝牙接收模块，所述检测器为开口朝水平方向的U形结构，所述检测器包括上支撑部和下支撑部，所述上支撑部和下支撑部分别安装有第一电路板和第二电路板；所述第一电路板和所述第二电路板通过数据线进行连接；所述第一电路板的下方安装有发射不同波长的光源，所述第二电路板上方分别安装有蓝牙发射模块和光电接收器；

将所述待测患者手指放置在检测器的内部，所述第一电路板控制所述光源发射出光信号，所述光信号透过所述待测患者手指后通过所述光电接收器进行接收；通过所述第二电路板将所述光信号转化为数字信号，所述蓝牙发射模块将所述数字信号传输到所述蓝牙接收模块中，通过所述计算机计算血浆清除率、ICG滞留率。

2.根据权利要求1所述的便携式肝储备功能检测装置，其特征在于，所述检测器还包括：锂离子充电电池；

所述锂离子充电电池安装在所述第二电路板的下方，用于为所述便携式肝储备功能检测装置供电；所述锂离子充电电池与所述第一电路板和所述第二电路板通过数据线进行连接。

3.根据权利要求2所述的便携式肝储备功能检测装置，其特征在于，所述检测器还包括：显示屏；

所述显示屏安装在所述第一电路板的上方，用于显示所述检测器的蓝牙连接状态和电池电量。

4.根据权利要求3所述的便携式肝储备功能检测装置，其特征在于，所述光源包括：第一光源和第二光源；

所述第一光源和所述第二光源安装在所述第一电路板的下方，用于发射不同波长的光信号。

5.根据权利要求3所述的便携式肝储备功能检测装置，其特征在于，当电池电量不足时，所述检测器发出提示音，提醒使用者进行充电。

6.一种肝储备功能检测方法，利用如权利要求1-5中任一项所述的便携式肝储备功能检测装置，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将所述待测患者手指放置在检测器内；

S2、操作人员将ICG溶液注射到患者体内；

S3、所述计算机根据采集的数字信号计算血浆清除率、ICG色素的ICG滞留率，并将其显示在所述计算机的显示器上；

所述ICG色素的ICG滞留率的计算公式为：

其中，Cs0为零时刻时所述ICG色素在血液中的浓度，CsT为预设时间下所述ICG色素在血液中的浓度。

7.根据权利要求6所述的肝储备功能检测方法，其特征在于，还包括预处理步骤S0：

S0、根据患者的身高、体重计算出ICG用药量，并根据ICG用药量配置所述ICG溶液。

8.根据权利要求7所述的肝储备功能检测方法，其特征在于，所述步骤S0包括以下子步骤：

S001、根据患者的身高h确定体重阈值；

体重上限w₁的临界计算公式为：

w₁＝1.0725×h-104.149 (1.2)

体重下限w₂的临界计算公式为：

w₂＝0.8795×h-87.7539 (1.3)

S002、根据患者的体重w计算所述ICG用药量；

当w₁≤w≤w₂时，所述ICG用药量的计算公式为：

当w>w₁时，所述ICG用药量的计算公式为：

当w<w₂时，所述ICG用药量的计算公式为：

S003、根据所述ICG用药量配置ICG溶液。

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