基于近红外光谱法的汽车驾驶员脑氧参数振动响应分析李增勇*张亮亮王岩李建平刘菲菲陈国强（山东大学机械工程学院250061）摘要：振动是影响驾驶员职业健康的重要因素之一。该文应用近红外光谱法监测驾驶员脑氧信息，评估了三种不同振动频率（3、4.5、6Hz）对10名健康驾驶员脑组织氧合状况的影响。结果发现，振动导致脑组织中氧合血红蛋白(HbO2)的含量上升、还原血红蛋白(Hb)含量下降，说明振动过程中脑组织对氧的需求量增加，不同振动频率对脑氧参数的影响不同。本文研究结果初步揭示了驾驶员振动条件下的脑氧动力学变化特性。关键词：生物医学工程学；脑氧；近红外光谱；振动Effectofdifferentvibrationfrequenciesoncerebraloxygenationasassessedbynear-infraredspectroscopyinhealthydriversLIZengyongZhangLiangliangWangYanLiJianpingLiuFeifeiChenGuoqiang(SchoolofMechanicalEngineering,ShandongUniversity,Jinan,250061P.R.China)AbstractTheobjectiveofthisstudyistoinvestigatetheeffectsof3,4.5and6Hzwhole-bodyvibration(WBV)onchangesincerebraloxygenationoscillationofthepre-frontalcortexregioninhealthydrivers.TenhealthymenwereexposedtothreeWBV(3,4.5and6Hzat0.5grmsintheverticaldirection),inarandomizedorderonseparatedays.Allsubjectswererequiredtorestwellpriortotheexperiment.Eachdaytestprotocolwasasfollows:20minrest,20minofWBVsessionand20minrecovery.Cerebraloxygenationsignalwasmonitoredfromtheleftfrontallobeusingnearinfraredspectroscopy(NIRS)throughouttheentireexperimentperiod.Itwasfoundthtatcerebraloxygenationresponsesincreasedwithvibrationat4.5Hzcomparedtothatwithoutvibration.Theresultsdemostratedthatthevibrationfrequencyhadsignificanteffectoncerebraloxygenation.Keywords:Bioengineering,cerebraloxygenation,nearinfraredspectroscopy,vibration1引言随着汽车工业的发展,我国机动车拥有量不断增加，职业驾驶员队伍也在不断扩大。驾驶员作为一种特殊职业人群,长期受到振动、噪声、精神紧张、作业时间长等因素的影响，工作环境对驾驶员健康的影响已日益引起关注。Robinson等（2005)调查发现，作为人類第一杀手的心脑血管疾病在职业驾驶员中发病率明显高于普通人[1]。宋琦如（1996）、茅佩娟（2008)等对国内职业驾驶员流行病学调查亦发现，驾驶员心血管功能及脑血血管功能的异常率均明显高于非驾驶员[2,3]。这表明驾驶员工作环境对驾驶员心、脑血管功能有显著影响，长期驾驶可能影响驶员的思维、判断和执行能力。这提示人们应重视驾驶员心、脑血管系统的健康防护，以保证行车安全。而振动作为影响驾驶员职业健康的重要因素之一，其对驾驶员脑血管系统的影响，正日益受到研究者的重视。*作者简介:李增勇，男，博士，副教授，主要从事生物医学光子学、人机工程学等研究。中国生物医学工程学会个人会员登记号：M082504040M1近红外光谱组织脑氧含量检测，是基于人体组织在近红外波段(波长700－900nm)的光学特性，通过检测氧合血红蛋白浓度及还原血红蛋白浓度，评估局部人体组织的氧合状况。通过选择合适的近红外光波长及光源到检测器的距离，可以得到受试者脑灰质中的氧合信息[4]。2材料和方法2.1试验对象实验对象：从社会公开招募10名健康驾驶员，平均年龄25.3±6.2。试验选择在每天上午9:00进行，以避免时差因素影响，确保样本之间的可比性。试验前试验对象保证充足的睡眠和正常的精神状态，避免烟、酒、茶和咖啡等任何刺激性的食物和药物。2.2血氧参量检测设备血氧参量检测设备使用清华大学研制的近红外组织血氧参数无损检测仪（TSAH-100型)进行测量。该仪器使用双波长（760nm和850nm)和双检测器的近红外光谱技术，来得到与组织的代谢活动密切相关的血氧信息。由于近红外光对皮肤和颅骨有很好的穿透性，因此它可以透过上述外层组织，无损地检测到脑氧参数。该系统属于反射型系统，即光源和探测器放置在同侧皮肤的表面。血氧参量检测设备使用清华大学研制的近红外组织血氧参数无损检测仪（TSAH-100型)进行测量...
