本發明涉及一種血透血液中尿素氮含量在線監測方法及系統，特別是涉及一種采用近紅外光譜檢測的血透血液中尿素氮含量在線監測方法及系統。

背景技術：

目前，血液凈化在臨床治療中被廣泛需要。以腎臟病透析治療為例，我國約有200萬終末期腎病患者，40萬在接受血液透析治療，每年以超過10％的速度遞增，患者對透析治療的需求很大。

血透療法是利用半透膜的原理，將患者的血液與透析液同時引進透析器的內外側，借助于膜兩側的溶質梯度、滲透梯度和彌散度，通過擴散、對流、清除毒素等，通過這種方法清除體內潴留過多的水分和代謝廢物，同時留下所需要的物質，糾正電解質和酸堿平衡紊亂。

尿素是人體蛋白質代謝的主要終末產物，氨基酸脫氨基產生nh3和c02，兩者在肝臟中合成尿素，每克蛋白質代謝產生尿素氮約0.3克。通常腎臟為排泄尿素的主要器官，尿素從腎小球濾過后在各段小管均可重吸收。正常成人空腹尿素氮為3.2～7.1mmol/l(9～20mg/d1)。各種腎實質性病變，如腎小球腎炎、間質性腎炎、急慢性腎功能衰竭等均可使血尿素氮增高。如能排除腎外因素，尿素氮21.4mmol/l(60mg/d1)即為尿毒癥診斷指標之一。

對血液中尿素氮含量超標患者進行血液透析治療時，需用到透析器。透析器可能出現堵塞或破損現象。透析器堵塞的原因主要有：a、血液離體離泵時間太長，這是透析器堵塞的主要原因；b、肝素用量不足，患者首次透析肝素的注入量十分重要，一般是0.2～0.5mg/kg，假如首次肝素化不充分，透析中追加肝素量再大也無明顯效果；c、透析者本身因疾病、腎病終末期，血液粘稠度增高。

透析器被堵塞后應及時更換，否則體外循環停止，動脈血路、靜脈血路也會隨之被堵，造成透析者血液大量丟失，危害極大。而觀察透析器被堵的過程一般5～10分鐘，為了及時發現透析器堵塞現象，有必要對透析過程進行在線監測，尋找出血液濃度的變化規律。如當透析膜逐步堵塞時，血液中的尿素氮含量會逐漸升高，當與正常尿素氮含量超過一定限度時，可通過報警裝置及時提醒，有效避免危害的發生。

再者，通過在線監測血透血液中尿素氮含量的變化，可及時發現透析器破損情況。如透析器的中空纖維膜發生破損時，血液中的尿素氮含量會明顯降低，通過監測可以及時發現透析器破損，及時處理并避免事故的發生。

現有技術采用電導率檢測、血液濃度監測等進行預防，但也存在一定的缺點，如取樣檢測的及時性不夠且產生污染、濃度監測需要高精度的傳感器、傳感器探頭可能發生腐蝕現象而導致測量值不準確等情況的發生。

近紅外光譜技術是近幾年才發展起來的新型技術，是用近紅外光譜儀快速掃描物質在670～2526nm光譜區域的反射、漫反射或透射光譜的一種儀器分析手段。由于近紅外光譜分析技術具有分析速度快、效率高、樣品無化學污染、無需樣品預處理、在線無損檢測等優點，目前在食品及農產品檢測等領域得到了廣泛應用。但文獻檢索未發現其應用于血液透析在線監測領域。

因此如何結合近紅外光譜檢測技術的優點，在線監測血透血液中尿素氮含量的變化，尋找血透時血液中尿素氮含量的變化規律，尋找血透時血液中尿素氮含量變化與患者心率、血壓、透析液流量之間的相關性，尋找血液中尿素氮含量在特殊情況如堵塞或破損下的變化規律，成為該領域研究的課題之一。

技術實現要素：

本發明是為解決現有技術存在的問題，提供一種血透血液中尿素氮含量在線監測方法及系統，采用近紅外光譜儀建立血液樣本檢驗模型并在線監測血透血液中尿素氮的含量變化，達到預防血透事故發生、提高腎病治療水平的目的。

本發明的提供一種血透血液中尿素氮含量在線監測方法，包括如下步驟：

1)配制不同尿素氮含量的血透血液樣本；

2)采用近紅外光譜儀對上述血液樣本進行光譜采集；

3)建立基于近紅外光譜的血透血液中尿素氮含量定量鑒別模型；

4)利用在線監測探頭對血透透析器進出口血液進行近紅外光譜采集，將采集的透析器進口或出口血液中尿素氮含量的近紅外光譜與步驟3)建立的血液中尿素氮含量定量鑒別模型進行比對，快速確定待檢透析器進出口血液中的尿素氮含量。

另外，本發明還提供一種血透血液中尿素氮含量在線監測系統，包括血液側循環、透析液側循環和透析器4；血液側循環包括，人體動脈血液輸出側1、血泵2、第一血液監測探頭14、動脈血液循環導管3、靜脈血液循環導管6、人體靜脈血液輸入側8、第一近紅外光譜檢測數據線路16和近紅外光譜監測儀17；動脈血液循環導管3連接人體動脈血液輸出側1和透析器4的血液入口；靜脈血液循環導管6連接透析器4的血液出口和人體靜脈血液輸入側8；第一血液監測探頭14設置在動脈血液循環導管3或靜脈血液循環導管6上；第一近紅外光譜檢測數據線路16連接第一血液監測探頭14和近紅外光譜監測儀17；透析液側循環包括，透析液桶9、透析液泵10、透析液進口管線11、透析液出口管線13和透析液回收桶15；透析液進口管線11連接透析液桶9和透析器4的透析液入口；透析液出口管線13連接透析器4的透析液出口和透析液回收桶15；透析液泵10設置在透析液進口管線11上；第一血液監測探頭14采集透析器4進口或出口的血液中尿素氮含量的近紅外光譜。

進一步，本發明還提供一種血透血液中尿素氮含量在線監測系統，還可以具有以下特征：血液側循環還包括，第二血液監測探頭18和第二近紅外光譜檢測數據線路19；第一血液監測探頭14設置在動脈血液循環導管3上；第二血液監測探頭18設置在靜脈血液循環導管6上；第二近紅外光譜檢測數據線路19連接第二血液監測探頭18和近紅外光譜監測儀17。

進一步，本發明還提供一種血透血液中尿素氮含量在線監測系統，還可以具有以下特征：第一血液監測探頭14采集透析器4進口或出口血液中尿素氮含量的近紅外光譜，經第一近紅外光譜檢測數據線路16進入近紅外光譜監測儀17，跟基于近紅外光譜的血透血液中尿素氮含量定量鑒別模型比對得到血透血液進出口血液中尿素氮含量并實時記錄。

進一步，本發明還提供一種血透血液中尿素氮含量在線監測系統，還可以具有以下特征：基于近紅外光譜的血透血液中尿素氮含量定量鑒別模型是指配制不同尿素氮含量的血透血液樣本，采用近紅外光譜儀對該血液樣本進行光譜采集，從而建立起基于近紅外光譜的血透血液中尿素氮含量定量鑒別模型。

進一步，本發明還提供一種血透血液中尿素氮含量在線監測系統，還可以具有以下特征：血透血液中尿素氮含量在線監測系統設有氣泡捕捉監測器7，設置在靜脈血液循環導管6上。

進一步，本發明還提供一種血透血液中尿素氮含量在線監測系統，還可以具有以下特征：第一血液監測探頭14和/或第二血液監測探頭18包括探頭殼體21、血液通道24、近紅外接收室29和近紅外發射室32；近紅外接收室29和近紅外發射室32分別設在探頭殼體21兩側，中間由血液通道24貫穿探頭殼體21，近紅外接收室29和近紅外發射室32分別通過近紅外接收孔25和近紅外發射孔30連通血液通道24，近紅外接收孔25和近紅外發射孔30同軸；近紅外發射室32在近紅外發射孔30的位置設有近紅外發射管31；近紅外接收室29在近紅外接收孔25的位置設有近紅外接收管27；近紅外接收室29設有電路板28與近紅外接收管27連通；探頭殼體21外部設有連接頭23，連接頭23通過導線孔22連通近紅外接收室29、近紅外發射室32和外部；血液通道24設有石英玻璃33覆蓋近紅外接收孔25和近紅外發射孔30；第一血液監測探頭14或第二血液監測探頭18還包括兩個密封蓋26連接探頭殼體21分別形成近紅外接收室29和近紅外發射室32；近紅外光線監測血液通道24中的血液，采集的光譜信號經第一血液監測探頭14、第二血液監測探頭18內部導線通過連接頭23從導線管引出，分別經第一近紅外光譜檢測數據線路16、第二近紅外光譜檢測數據線路19進入近紅外光譜監測儀17，得到血透血液中尿素氮含量并實時記錄。

進一步，本發明還提供一種血透血液中尿素氮含量在線監測系統，還可以具有以下特征：密封蓋26與探頭殼體21通過密封螺紋連接；連接頭23、探頭殼體21和密封蓋26采用不銹鋼材質。

進一步，本發明還提供一種血透血液中尿素氮含量在線監測系統，還可以具有以下特征：近紅外光線垂直透射血液通道24中的血液。

進一步，本發明還提供一種血透血液中尿素氮含量在線監測系統，還可以具有以下特征：血透血液中尿素氮含量在線監測系統設有肝素泵20，設置在動脈血液循環導管3上；配制的注射液經肝素泵20注入血液。

本發明中未說明的技術特征及實驗步驟等采用成熟的現有技術進行配套。

發明的有益效果

1、通過在線實時監測血液中尿素氮的含量，能夠快速判斷透析器是否發生堵塞或破損現象，從而及時處理、防止醫療事故的發生；

2、在線監測的檢測時間短，獲得的血液中尿素氮含量數據多，有助于找出血透時血液中尿素氮含量的變化規律，有助于尋找出血透時血液中尿素氮含量變化與患者心率、血壓、透析液流量之間的相關性，從而為尿毒癥患者的治療提供科學依據；

3、真正實現快速無損檢測，與其他監測方法相比，人為誤差及系統誤差有效降低，模型準確率高，提高了工作效率；

4、為腎病的預防、救治、急救提供了可靠的技術保證，經濟、社會意義巨大。

附圖說明

圖1為本發明的一種血透血液中尿素氮含量在線監測系統示意圖。

圖2為本發明中的血液監測探頭的結構示意圖。

附圖標記:

1-人體動脈血液輸出側；2-血泵；3-動脈血液循環導管；4-透析器；5-中空纖維膜；6-靜脈血液循環導管；7-氣泡捕捉監測器；8-人體靜脈血液輸入側；9-干凈透析液桶；10-透析液泵；11-透析液進口管線；12-透析器透析液側；13-透析液出口管線；14-第一血液監測探頭；15-用過的透析液回收桶；16-第一近紅外光譜檢測數據線路；17-近紅外光譜監測儀；18-第二血液監測探頭；19-第二近紅外光譜檢測數據線路；20-肝素泵；21-探頭殼體；22-導線孔；23-連接頭；24-血液通道；25-近紅外接收孔；26-密封蓋；27-近紅外接收管；28-電路板；29-近紅外接收室；30-近紅外發射孔；31-近紅外發射管；32-近紅外發射室；33-石英玻璃。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的描述。

一種血透血液中尿素氮含量在線監測方法，該方法包括如下步驟：

1)配制不同尿素氮含量的血透血液樣本，樣本數量滿足建立樣本檢驗模型的要求；

2)采用近紅外光譜儀對上述血液樣本進行光譜采集；

3)建立基于近紅外光譜的血透血液中尿素氮含量定量鑒別模型；

4)利用在線監測探頭對血透透析器進出口血液進行近紅外光譜采集，將采集的透析器進出口血液中尿素氮含量的近紅外光譜與步驟3)建立的血液中尿素氮含量定量鑒別模型進行比對，快速確定待檢透析器進出口血液中的尿素氮含量。

圖1為本發明的一種血透血液中尿素氮含量在線監測系統示意圖。

如圖1所示，一種血透血液中尿素氮含量在線監測系統，包括：血液側循環、透析液側循環和透析器4。透析器4具有中空纖維膜5和透析液側12。

血液側循環包括：人體動脈血液輸出側1、血泵2、第一血液監測探頭14、動脈血液循環導管3、第二血液監測探頭18、靜脈血液循環導管6、人體靜脈血液輸入側8、第一近紅外光譜檢測數據線路16、第二近紅外光譜檢測數據線路19和近紅外光譜監測儀17。

動脈血液循環導管3連接人體動脈血液輸出側1和透析器4的血液入口。靜脈血液循環導管6連接透析器4的血液出口和人體靜脈血液輸入側8。第一血液監測探頭14設置在動脈血液循環導管3上。第一近紅外光譜檢測數據線路16連接第一血液監測探頭14和近紅外光譜監測儀17。第二血液監測探頭18設置在靜脈血液循環導管6上。第二近紅外光譜檢測數據線路19連接第二血液監測探頭18和近紅外光譜監測儀17。

透析液側循環包括：透析液桶9、透析液泵10、透析液進口管線11、透析液出口管線13和透析液回收桶15。透析液進口管線11連接透析液桶9和透析器4的透析液入口。透析液出口管線13連接透析器4的透析液出口和透析液回收桶15。透析液泵10設置在透析液進口管線11上。

第一血液監測探頭14采集透析器4進口血液中尿素氮含量的近紅外光譜，經第一近紅外光譜檢測數據線路16進入近紅外光譜監測儀17，跟基于近紅外光譜的血透血液中尿素氮含量定量鑒別模型比對得到血透血液進口血液中尿素氮含量并實時記錄。第二血液監測探頭18采集透析器4出口血液中尿素氮含量的近紅外光譜，經第二近紅外光譜檢測數據線路18進入近紅外光譜監測儀17，跟基于近紅外光譜的血透血液中尿素氮含量定量鑒別模型比對得到血透血液出口血液中尿素氮含量并實時記錄。

一種血透血液中尿素氮含量在線監測系統的工作流程：血液側循環的人體動脈血液輸出側1輸出的血液經血泵2、第一血液監測探頭14中的血液通道、動脈血液循環導管3進入透析器4，血液經透析器4中的中空纖維膜5與透析液進行溶質交換，再經靜脈血液循環導管6、第二血液監測探頭18中的血液通道、人體靜脈血液輸入側8回到人體。透析液側循環的干凈透析液桶9中的透析液經透析液泵10、透析液進口管線11進入透析器透析液側12，與中空纖維膜5中的血液進行溶質交換，再經透析液出口管線13進入用過的透析液回收桶15；第一血液監測探頭14、第二血液監測探頭18采集透析器4進出口的血液的近紅外光譜，分別經第一近紅外光譜檢測數據線路16、第二近紅外光譜檢測數據線路19進入近紅外光譜監測儀17，跟基于近紅外光譜的血透血液中尿素氮含量定量鑒別模型比對得到血透透析器進出口血液中尿素氮含量并實時記錄。

基于近紅外光譜的血透血液中尿素氮含量定量鑒別模型是指配制不同尿素氮含量的血透血液樣本，采用近紅外光譜儀對該血液樣本進行光譜采集，從而建立起基于近紅外光譜的血透血液中尿素氮含量定量鑒別模型。

從透析器4出來的血液經靜脈血液循環導管6、第二血液監測探頭18、氣泡捕捉監測器7、人體靜脈血液輸入側8回到人體。

人體動脈血液輸出側1輸出的血液經血泵2、第一血液監測探頭14、肝素泵20、動脈血液循環導管3進入透析器4；配制的注射液經肝素泵20注入血液。

圖2為本發明中的血液監測探頭的結構示意圖。

如圖2所示，第一血液監測探頭14和第二血液監測探頭18包括探頭殼體21、血液通道24、近紅外接收室29和近紅外發射室32；近紅外接收室29和近紅外發射室32分別設在探頭殼體21兩側，中間由血液通道24貫穿探頭殼體21，近紅外接收室29和近紅外發射室32分別通過近紅外接收孔25和近紅外發射孔30連通血液通道24，近紅外接收孔25和近紅外發射孔30同軸；近紅外發射室32在近紅外發射孔30的位置設有近紅外發射管31；近紅外接收室29在近紅外接收孔25的位置設有近紅外接收管27；近紅外接收室29設有電路板28與近紅外接收管27連通。

探頭殼體21外部設有連接頭23，連接頭23通過導線孔22連通近紅外接收室29、近紅外發射室32和外部；血液通道24設有石英玻璃33覆蓋近紅外接收孔25和近紅外發射孔30；第一

第一血液監測探頭14和第二血液監測探頭18還包括兩個密封蓋26連接探頭殼體21分別形成近紅外接收室29和近紅外發射室32。

近紅外光線監測血液通道24中的血液，采集的光譜信號經第一血液監測探頭14、第二血液監測探頭18內部導線通過連接頭23從導線管引出，分別經第一近紅外光譜檢測數據線路16、第二近紅外光譜檢測數據線路19進入近紅外光譜監測儀17，得到血透血液中尿素氮含量并實時記錄。

密封蓋26與探頭殼體21通過密封螺紋連接。

連接頭23、探頭殼體21和密封蓋26采用不銹鋼材質。

近紅外光線垂直透射血液通道24中的血液。

本發明中未說明的技術特征及實驗步驟等采用成熟的現有技術進行配套。

雖然本發明已以較佳實施例公開如上，但它們并不是用來限定本發明，任何熟悉本領域專業的技術人員，在不脫離本發明之精神和范圍內，做出的變化、改型、添加或替換，仍屬于本發明技術方案的保護范圍。