CN117322876A - 基于颈动静脉参量的脑氧供需监测系统、方法和介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于颈动静脉参量的脑氧供需监测系统、方法和介质，该监测系统包括血管图像采集预处理模块、颈动静脉的血液流量获取模块、颈动静脉氧饱和度差值获取模块和患者脑氧耗水平显示模块。该评估方法包括将光声PACT成像仪和血管B超仪分别定位于颈动脉和颈静脉处，对颈部进行成像，对成像结果进行处理得到颈动脉和颈静脉的血管直径和血流速度，获取颈动脉和颈静脉的氧饱和度并计算其差值；根据颈动静脉氧饱和度差值及颈动静脉血液流量评估患者的脑氧耗水平，本发明能够精确地检测颈动静脉氧饱和度的差值，从而提高脑氧耗评估的准确度。本发明公开的基于颈动静脉参量的脑氧供需监测系统、方法和介质，可广泛应用于脑部血氧评估技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及脑部血氧评估技术领域，尤其涉及基于颈动静脉参量的脑氧供需监测系统、方法和介质。
背景技术
急性脑损伤(ABI)是一种全球范围内严重影响人类健康的疾病，主要包括蛛网膜下腔出血(SAH)、颅内出血(ICH)、急性缺血性卒中(AIS)和创伤性脑损伤(TBI)。ABI导致许多生还者遗留残疾，并产生巨大的社会经济负担。ABI患者的脑氧供需失衡会诱发次级脑损伤，进一步恶化神经系统预后。因此，准确评估患者脑内的氧合程度以及监测脑内氧的供需平衡对提高ABI患者的治疗效果具有重要意义；
目前，脑内氧合程度的监测主要依赖脑氧分压(PbtO2)和脑血流量等指标，但是，这些指标不能全面且准确地反映脑组织的氧合情况以及患者的脑氧供需平衡，例如动脉血氧饱和度(SaO2)及经皮血氧饱和度(SpO2)监测，其分别通过穿刺动脉血管行动脉血气分析获得和在甲床或前额上放置脉氧仪无创测量，代表氧合血红蛋白比例，操作简单，但对脑氧不特异，SpO2在严重低氧血症、高铁血红蛋白血症和一氧化碳中毒的情况下不准确，又例如现有的脑组织氧分压监测，其直接测量局部脑组织即1mm区域内氧分压，是反映局部氧供(通过血氧含量和灌注量)和氧耗的替代指标，但具有侵入性，易造成并发症，仅能测量局部脑组织氧合情况。又例如脑血流量监测，其通过Xenon或氩气核磁共振灌注成像(MRP)技术，但存在操作复杂、设备昂贵、辐射风险等问题，不适合大范围推广。再者还有经颅近红外光谱脑氧监测仪(NIRS)，其通过一系列分布在头皮上的特定波长激光器和检测器电极组成，测量氧合和脱氧血红蛋白在不同近红外波长下的相对吸收率，用于估计脑组织氧合状态的比例，但仅能检测浅表脑氧饱和度，且易受颅骨厚度增加、头皮血肿、脑内血肿、患者活动和环境照明过多影响，因此结果准确性有待进一步提高，综上，现有的大脑氧合程度的监测指标存在一定的局限性；
然而随着脑静脉氧饱和度值(SjvO2)引起了越来越多的关注，现有的SjvO2主要采用含光导纤维的监测导管经颈内静脉逆行置入颈静脉球，进行实时监测SjvO2。通过脑氧供率和脑氧代谢率关系，假设其中桡动脉血氧饱和度、血红蛋白及血流量等参数均为稳定情况下，SjvO2变化近似可反映CBF/CMRO2比值变化，进而反映全脑氧供需平衡情况，但导管错位可能导致颅外血管采血而出现不准确，且仅提供总体氧合指标，无法识别局部氧利用或输送障碍，需要许多技术和故障排除专业知识，具有侵入性，易造成血肿和感染等并发症，另外，尽管目前认为监测SjvO2可间接反映全脑氧供需平衡和氧代谢情况。但复杂的操作流程及易受多种因素影响仍严重限制其运用。同时临床实践中以维持脑氧供需间动态平衡为靶向的治疗策略，更多是以全身和大脑特定的氧合目标为指导。通过动脉血气分析可以系统地测量氧，如氧分压(PaO2)或动脉血氧饱和度(SaO2)，这些指标反映机体整体的氧合状态，并不是大脑氧供的直接标志，导致最终的脑氧耗监测结果不够准确。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供基于颈动静脉参量的脑氧供需监测系统、方法和介质，能够精确地检测颈动静脉氧饱和度的差值，从而提高脑氧耗监测结果的精度。
本发明所采用的第一方面实施例是：包括血管图像采集预处理模块、颈动静脉的血液流量获取模块、颈动静脉氧饱和度差值获取模块和患者脑氧耗水平显示模块，其中：
所述血管图像采集预处理模块用于获取颈动脉血管图像和颈静脉血管图像，对所述颈动脉血管图像进行图像预处理，得到颈动脉对应的血管直径和血流速度，以及对所述颈静脉血管图像进行图像预处理，得到颈静脉对应的血管直径和血流速度；
所述颈动静脉的血液流量获取模块用于根据所述颈动脉对应的血管直径和血流速度，获取颈动脉的血液流量，以及根据所述颈静脉对应的血管直径和血流速度，获取所述颈静脉的血液流量；
所述颈动静脉氧饱和度差值获取模块用于通过激光波长分别获取所述颈动脉的强度信息变化和所述颈静脉的强度信息变化得到颈动脉的氧合血红蛋白浓度、颈动脉脱氧血红蛋白浓度、颈静脉的氧合血红蛋白浓度和颈静脉脱氧血红蛋白浓度，通过血氧饱和度计算公式获取颈动脉对应的氧饱和度和颈静脉对应的氧饱和度，将所述颈动脉对应的氧饱和度与所述颈静脉对应的氧饱和度进行相减计算，得到颈动脉和颈静脉的氧饱和度差值；
所述患者脑氧耗水平显示模块用于根据所述颈动脉和颈静脉的氧饱和度差值、所述颈动脉的血液流量和所述颈静脉的血液流量实时监测患者的脑氧耗水平。
进一步，所述血管图像采集预处理模块还包括控制模块、脉冲激光模块、超声换能器模块、信号采集模块和数据处理模块，其中：
所述控制模块用于发出触发信号；
所述脉冲激光模块用于接收所述触发信号并发出短脉冲光信号至患者颈部血管位置，获取所述患者颈部血管位置的光声信号；
所述超声换能器模块发出散射超声波至所述患者颈部血管位置，接收所述患者颈部血管位置的超声波信号，将所述超声波信号与所述光声信号转换为患者颈部血管位置的电信号；
所述信号采集模块用于接收所述患者颈部血管位置的电信号并将所述电信号传递至数据处理模块；
所述数据处理模块用于根据所述患者颈部血管位置的电信号，将所述电信号转换为血管图像，获取所述血管图像的颈动脉波形和颈静脉波形，根据所述颈动脉波形确定颈动脉对应的血管直径和血流速度，根据所述颈静脉波形确定颈静脉对应的血管直径和血流速度。
进一步，所述超声换能器模块包括线阵超声换能器和相控阵超声换能器，所述超声换能器模块的通道数为64-2048，所述超声换能器模块的工作频段为2.5MHz-20MHz。
进一步，所述脉冲激光模块包括多波长脉冲激光器、准直器和扩束器，其中：
所述多波长脉冲激光器用于接收所述触发信号并发射激光脉冲；
所述准直器和扩束器用于将激光脉冲耦合至光纤束中生成所述短脉冲光信号并照射至所述患者颈部血管位置。
进一步，所述多波长脉冲激光器的波长范围为500nm-1200nm，所述多波长脉冲激光器发射的激光脉冲宽度为10ns-100ns，所述多波长脉冲激光器发射的激光脉冲的周期小于50μs。
进一步，所述数据处理模块包括图像处理模块和图像重建模块，其中：
所述图像处理模块包括放大器和滤波器，用于对患者颈部血管位置的电信号进行滤波与放大处理；
所述图像重建模块包括反投影重建算法、时间反转重建算法和傅里叶变化重建算法。
同时，本发明第二方面实施例还提供一种基于颈动静脉参量的脑氧供需监测方法，包括以下步骤：
获取颈动脉血管图像和颈静脉血管图像；
对所述颈动脉血管图像进行图像预处理，得到颈动脉对应的血管直径和血流速度；
对所述颈静脉血管图像进行图像预处理，得到颈静脉对应的血管直径和血流速度；
根据所述颈动脉对应的血管直径和血流速度，获取所述颈动脉的血液流量；
根据所述颈静脉对应的血管直径和血流速度，获取所述颈静脉的血液流量；
根据所述颈动脉的氧合血红蛋白浓度和所述颈动脉脱氧血红蛋白浓度计算所述颈动脉的氧饱和度；
根据所述颈静脉的氧合血红蛋白浓度和所述颈静脉脱氧血红蛋白浓度计算所述颈静脉的氧饱和度；
将所述颈动脉对应的氧饱和度与所述颈静脉对应的氧饱和度进行相减计算，得到颈动脉和颈静脉的氧饱和度差值；
根据所述颈动脉和颈静脉的氧饱和度差值、所述颈动脉的血液流量和所述颈静脉的血液流量实时监测患者的脑氧耗水平。
进一步，所述获取颈动脉和颈静脉的血管图像这一步骤，其具体包括：
通过光声PACT成像仪采集患者颈动脉和颈静脉处对应的血管图像；
或者；
基于彩色多普勒成像技术，通过血管B超仪采集患者颈动脉和颈静脉处对应的血管图像。
进一步，所述血氧饱和度计算公式具体如下所示：
上式中，SO2表示血氧饱和度，HbO2表示氧合血红蛋白浓度，HbR表示脱氧血红蛋白浓度。
本发明第三方面实施例提供了一种存储介质，所述计算机可执行的程序被处理器执行时用于实现本发明第二方面实施例任一项所述的基于颈动静脉参量的脑氧供需监测方法。
本发明方法及系统的有益效果是：本发明通过对患者的颈部的动静脉血管进行图像采集处理，采用非侵入式的监测方式，对患者没有任何创伤性影响，并根据获取到颈部动静脉血管图像进行计算其颈动脉和颈静脉对应的血管直径和血流速度，再根据颈部动静脉氧饱和度信息，并精确地得到动静脉氧饱和度分压差值，依据动静脉氧饱和度分压差值评估颈部监测区域的脑氧消耗，提升脑氧消耗评估的可信度。
附图说明
图1是本发明实施例基于颈动静脉参量的脑氧供需监测系统的结构框图；
图2是本发明实施例基于颈动静脉参量的脑氧供需监测方法的步骤流程示意图；
图3是本发明实施例血管图像采集预处理模块数据处理的流程示意图；
图4是本发明实施例脉冲激光模块数据处理的流程示意图；
图5是本发明实施例提供的基于颈动静脉参量的脑氧供需监测方法的计算机设备框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
需要补充说明的是,虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤，说明书和权利要求书及上述附图中的术语等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
对本发明申请的技术术语进行解释：
光声成像(PAI)：是一种非侵入式的成像技术，结合了传统光学成像的光学对比度优势(可以增加成像信息的丰富程度)和传统超声成像的声学分辨率优势(能够在几厘米的成像深度内仍保持较高的分辨率)，主要由光激发和超声检测两部分构成，当短脉冲激光照射到生物组织时，一部分光子被散射，一部分光子被组织中血红蛋白、脂肪、DNA/RNA等生色团分子吸收。生色团吸收的光子通过非辐射弛豫振荡或者碰撞转换成热能，导致局部的膨胀、初始声压提高，并以超声压力波的形式释放出来。超声波产生后被组织表面的超声探测器所接收后，通过图像重建可得到该成像组织的光强吸收分布；
光声计算机断层扫描(PACT)：也被称为热声断层扫描(TAT)或光声断层扫描或光声层析成像(OAT)，是光声成像中一种针对深层组织的成像方式，它采用全场照明方式，即大直径脉冲激光束照射成像区域，通过采集深层散射光激发的声波，实现对深层组织的成像，因此克服了因光散射引起的成像深度较浅的缺点，在生物医学成像领域有非常大的发展前景。
急性脑损伤(ABI)是一种全球范围内严重影响人类健康的疾病，主要包括蛛网膜下腔出血(SAH)、颅内出血(ICH)、急性缺血性卒中(AIS)和创伤性脑损伤(TBI)。ABI导致许多生还者遗留残疾，并产生巨大的社会经济负担。ABI患者的脑氧供需失衡会诱发次级脑损伤，进一步恶化神经系统预后。因此，准确评估患者脑内的氧合程度以及监测脑内氧的供需平衡对提高ABI患者的治疗效果具有重要意义；
健康大脑约占人体总体重的2％，但接受了大约15～20％的心输出量(CO)，脑组织血流速约为700ml/min(或50-60ml/100g/min)，每侧颈内动脉约有300～400ml/min的血液供应同侧眼眶及脑的前部，其中大部分流入大脑中动脉。每侧椎动脉约有100ml/min的血液供应同侧内耳及脑的后部。双侧颈内动脉比双侧椎动脉血流量高3～4倍，整个脑部供血约70％～80％来自颈内动脉，20％～30％来自椎动脉，动脉血经过毛细血管网输送氧气、葡萄糖等成分至组织，并转运组织代谢产物及二氧化碳，后经静脉回流至颈内静脉。颈静脉起始处膨大成球区域称为颈静脉球，80～90％的颅内静脉血经颈静脉窦回流至颈静脉球，颈静脉窦是乙状窦的延续，颈静脉球的血液绝大部分源自颅内静脉血，颅外静脉血含量极少，颈内动脉和颈内静脉是脑血管供应的最重要通道，它们的变化会直接影响脑血流量和脑氧供应情况。
脑氧供氧耗监测(脑氧失衡监测)是一种重要的医疗监测手段，能够评估脑部氧供和血流量等指标。目前常见的脑氧失衡监测技术包括颈动静脉血气氧饱和度分析监测、经颅多普勒超声检查、核磁共振灌注成像等，但这些技术存在着操作复杂、不适合应用于急诊情况、床边监测、转运困难、费用较高等问题。
基于此，本实施例提供了一种基于颈动静脉参量的脑氧供需监测系统、方法和介质。本实施例首先通过血管图像采集预处理模块采集颈动脉血管图像和颈静脉血管图像，进一步对颈动脉血管图像进行图像预处理，得到颈动脉对应的血管直径和血流速度，以及对颈静脉血管图像进行图像预处理，得到颈静脉对应的血管直径和血流速度，再通过颈动静脉的血液流量获取模块根据颈动脉对应的血管直径和血流速度，获取颈动脉的血液流量，以及根据颈静脉对应的血管直径和血流速度，获取颈静脉的血液流量，再通过颈动静脉氧饱和度差值获取模块对颈动脉的氧饱和度和颈静脉的氧饱和度进行测量，最后通过患者脑氧耗水平显示模块，显示光声成像的血管结构信息、血氧饱和度信息以及超声成像的血管结构信息以及血流信息，根据显示的信息实时监测患者的脑氧耗水平，从而提高脑氧耗监测结果的精度。
参照图1，本实施例提供了基于颈动静脉参量的脑氧供需监测系统，包括血管图像采集预处理模块、颈动静脉的血液流量获取模块、颈动静脉氧饱和度差值获取模块和患者脑氧耗水平显示模块，其中，血管图像采集预处理模块还包括控制模块、脉冲激光模块、超声换能器模块、信号采集模块和数据处理模块，脉冲激光模块包括多波长脉冲激光器、准直器和扩束器，数据处理模块包括图像处理模块和图像重建模块，进一步的，控制模块分别与多波长脉冲激光模块、超声换能器阵列模块和血管图像采集预处理模块连接，超声换能器阵列模块和血管图像采集预处理模块连接，血管图像采集预处理模块与图像处理模块和显示模块连接；
血管图像采集预处理模块用于获取颈动脉血管图像和颈静脉血管图像，对颈动脉血管图像进行图像预处理，得到颈动脉对应的血管直径和血流速度，以及对颈静脉血管图像进行图像预处理，得到颈静脉对应的血管直径和血流速度；
具体地，通过光声PACT成像仪采集患者颈动脉和颈静脉处对应的血管图像或者基于彩色多普勒成像技术，通过血管B超仪采集患者颈动脉和颈静脉处对应的血管图像即将光声PACT成像仪和血管B超仪分别定位于颈动脉和颈静脉处，对颈部进行成像，从而得到颈动脉和颈静脉处对应的血管图像；
进一步的，参照图3，血管图像采集预处理模块还包括控制模块、脉冲激光模块、超声换能器模块、信号采集模块和数据处理模块，其中，控制模块用于发出触发信号，脉冲激光模块用于接收所述触发信号并发出短脉冲光信号至患者颈部血管位置，获取所述患者颈部血管位置的光声信号，超声换能器模块发出散射超声波至所述患者颈部血管位置，接收患者颈部血管位置的超声波信号，将超声波信号与所述光声信号转换为患者颈部血管位置的电信号，信号采集模块用于接收患者颈部血管位置的电信号并将所述电信号传递至数据处理模块，数据处理模块用于根据所述患者颈部血管位置的电信号，将电信号转换为血管图像，获取血管图像的颈动脉波形和颈静脉波形，根据颈动脉波形确定颈动脉对应的血管直径和血流速度，根据颈静脉波形确定颈静脉对应的血管直径和血流速度；
在本实施例中，超声换能器阵列通道数为64-2048，换能器工作频段为2.5MHz-20MHz，形状包括线阵与相控阵，其中，超声换能器向生物组织发出超声波并被散射，产生回波信号，并依次接收到光声信号和超声回波信号，并转换为电信号；
进一步的，参照图4，脉冲激光模块包括多波长脉冲激光器、准直器和扩束器，其中，多波长脉冲激光器用于接收触发信号并发射激光脉冲，准直器和扩束器用于将激光脉冲耦合至光纤束中生成短脉冲光信号并照射至所述患者颈部血管位置；
在本实施例中，多波长脉冲激光器的波长范围为500nm-1200nm，所发射的激光脉冲宽度为10ns-100ns以内，在血氧饱和度成像过程中，两个激发波长的触发间隔不超过50μs；
数据处理模块包含放大器和滤波器，其中，图像处理模块包括放大器和滤波器，用于对患者颈部血管位置的电信号进行滤波与放大处理；
图像重建算法模块中设有反投影重建算法、时间反转重建算法以及傅里叶变化重建算法；
图像处理包括提取血氧饱和度信息、血流信息，图像后处理包括图像平滑、调亮度/对比度调节；
颈动静脉的血液流量获取模块用于根据颈动脉对应的血管直径和血流速度，获取颈动脉的血液流量，以及根据颈静脉对应的血管直径和血流速度，获取颈静脉的血液流量；
颈动静脉氧饱和度差值获取模块用于通过激光波长分别获取颈动脉的强度信息变化和颈静脉的强度信息变化得到颈动脉的氧合血红蛋白浓度、颈动脉脱氧血红蛋白浓度、颈静脉的氧合血红蛋白浓度和颈静脉脱氧血红蛋白浓度，通过血氧饱和度计算公式获取颈动脉对应的氧饱和度和颈静脉对应的氧饱和度，将颈动脉对应的氧饱和度与所述颈静脉对应的氧饱和度进行相减计算，得到颈动脉和颈静脉的氧饱和度差值；
具体地，通过生物组织对不同波长吸收不同，运用血氧饱和度计算公式可得到颈部动静脉氧饱和度信息，并得到动静脉氧饱和度分压差；同时自动识别动静脉内波形，判断血液流速、流量及动静脉直径；最后收集数据并计算，运用机器学习与计算，得出颈部监测区域的脑氧消耗。
患者脑氧耗水平显示模块用于根据颈动脉和颈静脉的氧饱和度差值、颈动脉的血液流量和颈静脉的血液流量实时监测患者的脑氧耗水平。
具体地，参照图，显示模块包括显示光声成像的血管结构信息、血氧饱和度信息以及超声成像的血管结构信息以及血流信息。
参照图2，本发明还提供了基于颈动静脉参量的脑氧供需监测方法，包括以下步骤：
S1、获取颈动脉血管图像和颈静脉血管图像；
具体地，获取颈动脉和颈静脉的血管图像通过基于光声层析成像技术采集患者颈动脉和颈静脉处对应的血管图像，具体可以通过光声PACT成像仪采集患者颈动脉和颈静脉处对应的血管图像。或者基于彩色多普勒成像技术采集患者颈动脉和颈静脉处对应的血管图像，具体可以通过血管B超仪采集患者颈动脉和颈静脉处对应的血管图像。
S2、对颈动脉血管图像进行图像预处理，得到颈动脉对应的血管直径和血流速度；
S3、对颈静脉血管图像进行图像预处理，得到颈静脉对应的血管直径和血流速度；
在本实施例中，在获取颈动脉血管图像和颈静脉血管图像时，系统测量装置已经确定出血管的直径信息，通过人工读取方式，即可得到颈动脉和颈静脉的血管直径信息，在采集到颈动脉和颈静脉的血管直径信息后，测量装置会在目标超声图像中的血管位置上覆盖彩色图像，该彩色图像用于指示该血管位置的血流速度信息。
S4、根据颈动脉对应的血管直径和血流速度，获取颈动脉的血液流量；
S5、根据颈静脉对应的血管直径和血流速度，获取所述颈静脉的血液流量；
在本实施例中，基于血管直径和血流速度信息，确定血管的血流量信息，包括：使用血管直径计算血管的横截面面积；基于横截面面积和血流速度信息，计算血流量信息；
可选地，血流速度信息包括在预设探测周期内的平均血流速度，相应地，血流量信息包括预设探测周期内的平均血流量；和/或，血流速度信息包括在预设探测周期内的最大血流速度，相应地，血流量信息包括预设探测周期内的最大血流量。
S6、根据所述颈动脉的氧合血红蛋白浓度和所述颈动脉脱氧血红蛋白浓度计算所述颈动脉的氧饱和度；
S7、根据所述颈静脉的氧合血红蛋白浓度和所述颈静脉脱氧血红蛋白浓度计算所述颈静脉的氧饱和度；
具体地，利用不同波长下的动静脉强度信息变化，算出各自的氧合血红蛋白浓度和脱氧血红蛋白浓度，通过血氧饱和度计算公式，得到动静脉血氧饱和度信息；
所述血氧饱和度计算公式具体如下所示：
上式中，SO2表示血氧饱和度，HbO2表示氧合血红蛋白浓度，HbR表示脱氧血红蛋白浓度。
S8、将颈动脉对应的氧饱和度与所述颈静脉对应的氧饱和度进行相减计算，得到颈动脉和颈静脉的氧饱和度差值；
S9、根据所述颈动脉和颈静脉的氧饱和度差值、颈动脉的血液流量和颈静脉的血液流量实时监测患者的脑氧耗水平。
具体地，通过得到脑氧代谢率即可得到患者的脑氧耗水平，其中，所述脑氧代谢率的计算表达式为：
CMRO2＝CBF×CHb×(SaO2-SjvO2)
上式中，CMRO2表示脑氧代谢率，CBF表示颈动静脉的血液流量，CHb表示血红蛋白浓度，SaO2表示颈动脉的氧饱和度，SjvO2表示颈静脉的氧饱和度。
综上所述，本发明涉及一种医疗监测技术，特别是针对脑氧监测方面的技术。本发明旨在提供一种运用光声PACT成像结合血管B超实现经颈动静脉氧饱和度差值评估脑氧监测技术。该技术能够通过检测颈动静脉氧饱和度的差值、血管直径及血流动态流量等数据化信息，实现对脑氧供-氧耗水平的可量化、动态化、可视化评估，从而更好地监测患者的脑氧供-氧耗状态，为优化脑氧输送提供精准指标。
上述系统实施例中的内容均适用于本方法实施例中，本方法实施例所具体实现的功能与上述系统实施例相同，并且达到的有益效果与上述系统实施例所达到的有益效果也相同。
本发明实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行图2所示的方法。
参照图5，图5是本发明可选实施例提供的一种基于颈动静脉参量的脑氧供需监测方法的计算机设备，该计算机设备可以为上述实施例中的基于颈动静脉参量的脑氧供需监测方法的设备。如图5所示，该计算机设备可以包括：至少一个处理器，例如CPU(CentralProcessing Unit，中央处理器)，至少一个通信接口，存储器，至少一个通信总线。其中，通信总线用于实现这些组件之间的连接通信，其中，通信接口可以包括显示屏(Display)、键盘(Keyboard)，可选通信接口还可以包括标准的有线接口、无线接口，存储器可以是高速RAM存储器(RandomAccess Memory，易挥发性随机存取存储器)，也可以是非不稳定的存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器，存储器可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置，其中处理器可以结合图1所描述的系统，存储器中存储应用程序，且处理器调用存储器中存储的程序代码，以用于执行上述任一方法步骤；
其中，通信总线可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect简称PCI)总线或扩展工业标准结构(elOtended industry standardarchitecture，简称EISA)总线等。通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等为便于表示，图5中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线；
其中，存储器可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：RAM)，存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：harddiskdrive，缩写：HDD)或固态硬盘(英文：solid-state drive，缩写：SSD)，存储器还可以包括上述种类的存储器的组合；
其中，处理器可以是中央处理器(英文：central processing unit，缩写：CPU)，网络处理器(英文：network processor，缩写：NP)或者CPU和NP的组合；
其中，处理器还可以进一步包括硬件芯片，上述硬件芯片可以是专用集成电路(英文：application-specific integrated circuit，缩写：ASIC)，可编程逻辑器件(英文：programmable logic device，缩写：PLD)或其组合，上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(英文：complel0programmable logic device，缩写：CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(英文：field-programmable gate array，缩写：FPGA)，通用阵列逻辑(英文：genericarraylogic，缩写：GAL)或其任意组合。
可选地，存储器还用于存储程序指令，处理器可以调用程序指令，实现如本申请图2实施例中所示的基于颈动静脉参量的脑氧供需监测方法。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.基于颈动静脉参量的脑氧供需监测系统，其特征在于，包括血管图像采集预处理模块、颈动静脉的血液流量获取模块、颈动静脉氧饱和度差值获取模块和患者脑氧耗水平显示模块，其中：
所述血管图像采集预处理模块用于获取颈动脉血管图像和颈静脉血管图像，对所述颈动脉血管图像进行图像预处理，得到颈动脉对应的血管直径和血流速度，以及对所述颈静脉血管图像进行图像预处理，得到颈静脉对应的血管直径和血流速度；
所述颈动静脉的血液流量获取模块用于根据所述颈动脉对应的血管直径和血流速度，获取颈动脉的血液流量，以及根据所述颈静脉对应的血管直径和血流速度，获取所述颈静脉的血液流量；
所述颈动静脉氧饱和度差值获取模块用于通过激光波长分别获取所述颈动脉的强度信息变化和所述颈静脉的强度信息变化得到颈动脉的氧合血红蛋白浓度、颈动脉脱氧血红蛋白浓度、颈静脉的氧合血红蛋白浓度和颈静脉脱氧血红蛋白浓度，通过血氧饱和度计算公式获取颈动脉对应的氧饱和度和颈静脉对应的氧饱和度，将所述颈动脉对应的氧饱和度与所述颈静脉对应的氧饱和度进行相减计算，得到颈动脉和颈静脉的氧饱和度差值；
所述患者脑氧耗水平显示模块用于根据所述颈动脉和颈静脉的氧饱和度差值、所述颈动脉的血液流量和所述颈静脉的血液流量实时监测患者的脑氧耗水平。
2.根据权利要求1所述基于颈动静脉参量的脑氧供需监测系统，其特征在于，所述血管图像采集预处理模块还包括控制模块、脉冲激光模块、超声换能器模块、信号采集模块和数据处理模块，其中：
所述控制模块用于发出触发信号；
所述脉冲激光模块用于接收所述触发信号并发出短脉冲光信号至患者颈部血管位置，获取所述患者颈部血管位置的光声信号；
所述超声换能器模块发出散射超声波至所述患者颈部血管位置，接收所述患者颈部血管位置的超声波信号，将所述超声波信号与所述光声信号转换为患者颈部血管位置的电信号；
所述信号采集模块用于接收所述患者颈部血管位置的电信号并将所述电信号传递至数据处理模块；
所述数据处理模块用于根据所述患者颈部血管位置的电信号，将所述电信号转换为血管图像，获取所述血管图像的颈动脉波形和颈静脉波形，根据所述颈动脉波形确定颈动脉对应的血管直径和血流速度，根据所述颈静脉波形确定颈静脉对应的血管直径和血流速度。
3.根据权利要求2所述基于颈动静脉参量的脑氧供需监测系统，其特征在于，所述超声换能器模块包括线阵超声换能器和相控阵超声换能器，所述超声换能器模块的通道数为64-2048，所述超声换能器模块的工作频段为2.5MHz-20MHz。
4.根据权利要求2所述基于颈动静脉参量的脑氧供需监测系统，其特征在于，所述脉冲激光模块包括多波长脉冲激光器、准直器和扩束器，其中：
所述多波长脉冲激光器用于接收所述触发信号并发射激光脉冲；
所述准直器和扩束器用于将激光脉冲耦合至光纤束中生成所述短脉冲光信号并照射至所述患者颈部血管位置。
5.根据权利要求4所述基于颈动静脉参量的脑氧供需监测系统，其特征在于，所述多波长脉冲激光器的波长范围为500nm-1200nm，所述多波长脉冲激光器发射的激光脉冲宽度为10ns-100ns，所述多波长脉冲激光器发射的激光脉冲的周期小于50μs。
6.根据权利要求2所述基于颈动静脉参量的脑氧供需监测系统，其特征在于，所述数据处理模块包括图像处理模块和图像重建模块，其中：
所述图像处理模块包括放大器和滤波器，用于对患者颈部血管位置的电信号进行滤波与放大处理；
所述图像重建模块中设有反投影重建算法、时间反转重建算法或傅里叶变化重建算法。
7.基于颈动静脉参量的脑氧供需监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取颈动脉血管图像和颈静脉血管图像；
对所述颈动脉血管图像进行图像预处理，得到颈动脉对应的血管直径和血流速度；
对所述颈静脉血管图像进行图像预处理，得到颈静脉对应的血管直径和血流速度；
根据所述颈动脉对应的血管直径和血流速度，获取所述颈动脉的血液流量；
根据所述颈静脉对应的血管直径和血流速度，获取所述颈静脉的血液流量；
根据所述颈动脉的氧合血红蛋白浓度和所述颈动脉脱氧血红蛋白浓度计算所述颈动脉的氧饱和度；
根据所述颈静脉的氧合血红蛋白浓度和所述颈静脉脱氧血红蛋白浓度计算所述颈静脉的氧饱和度；
将所述颈动脉对应的氧饱和度与所述颈静脉对应的氧饱和度进行相减计算，得到颈动脉和颈静脉的氧饱和度差值；
根据所述颈动脉和颈静脉的氧饱和度差值、所述颈动脉的血液流量和所述颈静脉的血液流量实时监测患者的脑氧耗水平。
8.根据权利要求7所述基于颈动静脉参量的脑氧供需监测方法，其特征在于，所述获取颈动脉和颈静脉的血管图像这一步骤，其具体包括：
通过光声PACT成像仪采集患者颈动脉和颈静脉处对应的血管图像；
或者；
基于彩色多普勒成像技术，通过血管B超仪采集患者颈动脉和颈静脉处对应的血管图像。
9.根据权利要求7所述基于颈动静脉参量的脑氧供需监测方法，其特征在于，所述血氧饱和度计算公式具体如下所示：
上式中，SO2表示血氧饱和度，HbO1表示氧合血红蛋白浓度，HbR表示脱氧血红蛋白浓度。
10.一种存储介质，其特征在于，其中存储有计算机可执行的程序，所述计算机可执行的程序被处理器执行时用于实现如权利要求7-9任一项所述的基于颈动静脉参量的脑氧供需监测方法。
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