基于近红外光的腹部出血检测系统的开发(3)

实验时，首先按照要求连接好检测系统，并进行调试；调试完成后将新鲜的鸡脯肉切成半径为4 cm，厚度依次为 0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5 cm的圆片；将Phantom模型放在实验台上并在模型上面放置鸡脯肉；将探头用铁架台固定，调整高度使其紧贴在鸡肉表面；观察输出信号波形并保存。将探头放置在鸡脯肉表面的不同位置，重复上述步骤三次。

3.3 实验结果及分析

当用850 nm的光作为激励源，鸡肉厚度依次从0.5 cm到3.5 cm变化时，探测器D1所检测到的光强曲线见图7（a）。Phantom 1和Phantom 2分别表示正常腹部和损伤有积血的腹部所检测到的光强曲线。图7（b）表示二者的差值曲线。从图中可以看出：随着鸡肉厚度的增加，正常腹部的光强信号呈现出一条不规则的曲线，并在一定的幅值范围内波动；损伤腹部的检测光强信号随着鸡肉厚度的增加，信号值逐渐增加，且当鸡肉厚度大于2.5 cm后，光强幅值则几乎不随厚度的变化而变化。因此，正常腹部检测到的光强信号是一条幅值波动的但均值一定的曲线；损伤有出血的腹部，由于血液对光子的吸收，其检测到的光强信号随腹部组织厚度的增加而增大。当鸡肉厚度大于2.5 cm时，检测光强将不再随厚度的变化而变化。可以说明，此检测装置在850 nm光的腹部检测中，其最大检测深度为2.5 cm。当厚度大于2.5 cm时，腹腔内部的积血不再对入射光子有明显的吸收作用。

图8（a）表示用760 nm的光作为激励源，鸡肉厚度依次从0.5 cm到3.5 cm变化时，探测器D1所检测到的光强曲线。图8（b）表示二者差值的变化曲线。从图7（b）和图8（b）可以看出：在此检测装置中，波长为760 nm和850 nm的光在腹部的最大检测深度均为2.5 cm，760 nm光的检测线性度明显好于850 nm。

图7 波长为850 nm光的检测光强曲线Fig 7 The detected light intensity curve of the light with a wavelength of 850 nm

图8 波长为760 nm光的检测光强曲线Fig 8 The detected light intensity curve of the light with a wavelength of 760 nm

4 结论与讨论

腹部出血模型实验结果表明：此基于近红外光技术的检测系统可以明显区分出正常腹部和损伤有出血的腹部；用760 nm和850 nm波长的光作为激励光源时，其检测的最大深度均为2.5 cm，760 nm光的检测线性度要好于850 nm。

但是人体的腹部组织比较复杂，出血部位通常比较隐蔽。因此，在腹部损伤及出血检测时，还需要做进一步的改进和优化。一方面，通过改进探头来提高检测灵敏度和分辨率。可以：（1）适当范围内，采用大功率的激光二极管作为检测光源；（2）采用更为灵敏的雪崩二极管作为探测器；（3）采用多光源、多检测器的检测方案；另一方面，采用其他检测手段辅助检测。首先，采用B超初步判定出血的大致位置，然后利用近红外光技术进行精确定位，并确定出血位置、程度和出血范围。

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