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氧是生命活动的基础，缺氧是导致许多疾病的根源，严重时直接威胁人的生命。而血液作为一个载体将人体代谢过程中不可缺少的各种营养成分运送到组织中去，同时运走组织代谢中产生的有害物质。可见，氧和血的供应对人体组织的正常生理活动至关重要。 
人体在不同的生理状态下，各器官组织的新陈代谢情况不同，对血流量的需要也就不同。脑组织新陈代谢率高，耗氧量占全身耗氧量的20%，而且对缺氧特别敏感，短时间缺氧就有可能造成中枢神经系统不可恢复的损伤。在深低温停循环的心血管手术中、神经外科的血管内手术中、脑意外的急救中、危重病人抢救时、心脑骤停后大脑复苏的治疗等情况下，一个重要的问题是脑保护。 同时，生命科学中，思维的大脑越来越引起人们的兴趣。在目前，虽然学者们对其生理学及心理学进行了多方面的深入探索，但对脑功能的理解还极为有限。 目前，国内临床上检测脑血氧饱和度多通过在颈动脉和颈静脉埋置导管，不定期采集颅内血样，然后将血样放置于血气分析仪内进行检测。这种侵入式的检测方式一方面有较大的出血风险，由于是动脉插管，尤其是对于中老年人，如果止血不到位可能造成体内出血；另一方面，通过有创采血进行检测，只能在某些时间点进行数据采集，不能作为监护手段进行脑氧实时监测。而事实上，已经有研究表明，对脑血氧状况进行实时监测并及时干预，可以降低术中或术后患者发生脑中风的概率，并且可以缩短患者在重症监护室以及在普通病房的住院时间等。 随着科学技术的发展，光以及光电转换技术在各领域已经有效地得到广泛的应用。利用近红外光谱法（NIRS：Near Infrared Spectroscopy），根据血红蛋白在该波段下的吸收特性来无创检测脑功能的研究、探索将来实现光CT的可能性，在日本、美国、英国已经开展起来并取得了不少成绩。这是将先进光电技术运用于生物医学工程研究的一个极有意义的尝试。另一方面商界也利用该技术推出相应高科技的医疗仪器，应用于手术室（尤其是体外循环的开胸手术）、神经内外科、妇产科、药物疗效检测、脑功能研究、中老年医学科等多方面。 此前，国外已经有利用近红外光谱技术无创检测脑血氧饱和度的设备，但相关产品直到在2015年才获准进入中国，且售价非常昂贵，因此目前国内脑血氧饱和度检测仪的应用还非常有限。 采用NIRS法检测脑血氧。利用三束波长不同的半导体激光和高灵敏度光电二极管，经A/D转换，由微机求出氧和饱和度HbO2，脱氧饱和度Hb和全血饱和度Hb vol的变化量。 NIRS法检测脑功能的特点在于： 1．完全无创：由于采用1—30mw的低功率光，无需示踪放射物质的注入，因而对人体无副作用。 2．主要对氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的浓度变化进行检测。 3．装置小型化：无需PET大型加速器，并且由于测头小，光源接收器件小，整个系统便于移动和临床监测。 4．时间响应快，可做到动态实时监测。 5．避免了脑电波检测仪器的缺点，如由于来自脑脊髓液、头盖骨、头皮等电导率不同组织的多重波影响而造成脑活动部位的检测困难。 6．透射距离有限。 7．空间分辨率比PET和FMRI差。 
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