[發明專利]心腦血管特性與血流特性分析儀及檢測方法

有效

• 申請號: 201010238551.3
• 申請日: 2010-07-28
• 公開（公告）號: CN101889861A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 金壽山;金正鐵;樸哲萬;玉荊泉;金貞玉
• 申請（專利權）人: 沈陽恒德醫療器械研發有限公司;金壽山;樸哲萬
• 主分類號: A61B5/0205
• 分類號: A61B5/0205;G06F19/00
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種心腦血管特性與血流特性分析儀，其特征在于：該檢測儀包括：壓力脈波傳感器、頸動脈與椎動脈血流圖感應電極、心電圖感應電極、心音圖傳感器、信號接收裝置、主處理器及輸入輸出部件；壓力脈波傳感器輸出端連接信號接收裝置的第一輸入端、頸動脈與椎動脈血流圖感應電極的輸出端連接信號接收裝置的第二輸入端，心電圖感應電極的輸出端連接信號接收裝置的第三輸入端，心音圖傳感器的輸出端連接信號接收裝置的第四輸入端，信號接收裝置的輸出端連接主處理器及輸入輸出部件的輸入端。

2.根據權利要求1所述的心腦血管特性與血流特性分析儀，其特征在于：所述的壓力脈波傳感器由上殼體、壓力脈波傳感器的主體、壓力脈波傳感器的探頭基座、壓力脈波傳感器的接收端探頭和下殼體組成，壓力脈波傳感器的主體位于下殼體內一端，下殼體內另一端設有凹槽，凹槽中心開孔，壓力脈波傳感器的探頭基座及接收端探頭穿過凹槽中心孔，上殼體一端設有突起，突起部分中空，上殼體突起與下殼體凹槽成螺紋連接，上殼體的另一端為中空曲面，滿足Z＝K1*X*X+K2*Y*Y，式中K1，K2為常數，其取值范圍在2.1～2.3之間，X、Y、Z分別表示3維坐標軸中的橫軸、豎軸和垂直軸，且截取長度為1.3cm。

3.采用權利要求1所述的心腦血管特性與血流特性分析儀的檢測方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：輸入患者信息，包括患者姓名、身高、體重、民族、血壓；

步驟2：采集患者生物信號，包括頸動脈壓力脈波圖、上臂壓力脈波圖、頸動脈與椎動脈血流圖、心電圖、心音圖，具體采集方法如下：

(1)頸動脈壓力脈波圖采集方法為：采用空氣傳達式脈波傳感器：在血管表皮層施以不同的壓力，將頸動脈傳感器放置在人體頸動脈上；

(2)上臂壓力脈波圖采集方法為：采用上臂袖帶采集上臂動脈壓力脈波，將袖帶套在上臂動脈處；

(3)頸動脈與椎動脈血流圖采集方法為：頸動脈腦血流圖感應電極的入口電極放置在眼眉上的滑車上動脈與鎖骨下部位置，出口電極放置在乳突的頸動脈位置；椎動脈腦血流圖感應電極的入口電極放置在第二頸椎與肩部位置，出口電極放置在第三頸椎與第六頸椎間以5cm為間隔放置；

(4)心電圖采集方法為：采用四肢電極采集心電圖；

(5)心音圖采集方法為：心音圖傳感器放置在心尖部采集心音圖；

步驟3：利用上臂壓力脈波圖構造心臟擴張時冠狀動脈擴張期曲線并求出心臟擴張時冠狀動脈擴張期曲線的傾斜度，進而計算出左右冠狀動脈的血流量；

(1)心臟擴張期時左右冠狀動脈擴張期曲線的確定方法為：

左右冠狀動脈內壓曲線的擴張期部分的頻率頻譜由低頻波和高頻波組成，用上臂壓力脈波傳感器施予高于收縮期血壓12％的壓力接收壓力脈波就會顯示出高頻波；反之，施予低于擴張期血壓18％的壓力時就會顯示低頻波，將用以上方法得到的高頻波與低頻波合成為主動脈擴張期重疊波點開始的內壓曲線，公式為：

Pcd=c(Pds)c+d+d(Pcc)c+d---(1)]]>

式中，P_cd是用心臟造影檢測的擴張期主動脈弓內壓曲線，Pds是施于低于擴張期壓時以本發明方法檢測到的脈波曲線的擴張期部分，Pcc是施于超過收縮期壓時以本發明方法檢測的脈波曲線的擴張期部分，c，d常數，其取值范圍分別為c＝0.32±0.03，d＝0.69±0.08；

(2)求出心臟擴張時冠狀動脈擴張期曲線的傾斜度，進而計算出左右冠狀動脈的血流量，方法為：

利用歐拉公式計算左右冠狀動脈的血流量：左右冠狀動脈擴張期流動的血液從S斷面平均化意義上來說是均勻的，把在血管中流動的血液視為一次元層流，血壓波形與血流波形近似，因此擴張期脈波曲線上某一點x上的速度v為

由于所以血流量

式中，Q_in是血流量，C是順應性，p是冠狀動脈擴張期壓力，是擴張期主動脈弓內壓曲線的斜度；

由于每時都在變化，所以平均血流量也可以表示為：

Q‾in=Σi=1nΔpiΔti/(C*n)---(2)]]>

步驟4：確定左大腦前動脈、左大腦中動脈、左大腦后動脈的血流量和左右頸、椎動脈血流量，方法如下：

步驟4-1：確定左大腦前動脈和左大腦中動脈的血流量：

利用頸動脈的脈波傳播速度PWV計算大腦前動脈與大腦中動脈的血流量，公式為：

Qa1=Q1-APWV2(Ps*-Pd)---(3)]]>

式中，Q_a1為左大腦前動脈血流量，Q₁為頸動脈血流量，A為頸動脈的直徑，PWV為頸動脈傳播速度，P_s^*為拐點血壓，P_d為擴張期血壓；

Qm1=APWV2(Ps*-Pd)---(4)]]>

式中，Q_m1為左大腦中動脈的血流量；

左大腦后動脈的血流量計算方式如下：

左大腦后動脈的血流量由椎腦基低動脈中的血流量與頸動脈中的血流量決定，公式為：

Qp1=Q3*+Q1*---(5)]]>

式中，Q_p1為大腦后動脈的血流量，為由頸動脈流入大腦后動脈的血流量，為椎腦基低動脈流入大腦后動脈的血流量，且有式中，Q_b表示，Q₄表示流入右側椎動脈的血流量，Q₃表示流入左側椎動脈的血流量；

現在將流入左側椎動脈的血流量Q₃與流入左側內頸動脈的血流量Q₁的比設為a，且有左側椎動脈的血流量基準值與左椎動脈血流量基準值的比設為a₀，且有進行試驗，得到如下的相關式：

Q3*Q1*=73*K(a-a0)---(6)]]>

式中，K為相關系數，其值在0.8-1.2之間，所以

QP1=0.4*QbQ4Q3(1+37*K(a-a0))---(7)]]>

步驟4-2：確定左右頸椎動脈血流量，公式為：

Q3=-kρL2Z2dZdt|max·T---(8)]]>

式中，k為常數，取值為0.76-0.83，ρ是血液密度，L是頸、椎動脈血流圖出口電極間的距離，是值頸、椎動脈收縮期傾斜度的最大值，T是心率周期；

步驟5：計算左右冠狀動脈、腦血管的順應性、血流阻力、動脈硬化度和左右管狀動脈血流量；

心臟收縮期左冠狀動脈的平均順應性為：

Cl=2(mn·(PS*2-Pd2)-(1R·Ad+Sl)PS*-Pd+m·(PS*2-Pd2)+n)Pd‾+n·(PS*2-Pd2)-(1R·Ad+Sl)PS*-Pd+m·(PS*2-Pd2)---(16)]]>

式中，是擴張期平均血壓，

由于所以左冠狀動脈血流量公式為：

Sl=[2(mn·(PS*2-Pd2)+n)P‾+n·(PS*2-Pd2)]Σi=1nΔpiΔti/n[(TdA+(1+Td)P‾Σi=1nΔpiΔti/n+(1+Td)Σi=1nΔpiΔti/n)Σi=1nΔpiΔti/n---(17)]]>

其中，

A=PS*-Pd+m·(PS*2-Pd2)--(18)]]>

左冠狀動脈血流阻力????????????????Rtl＝(p_d-P_v)/S_l????????????????(19)

Rpl＝A_d/S_l*T_d????????????????????????????????????????????????????(20)

式中，Rtl為左冠狀動脈擴張期總阻力，Rpl為左冠狀動脈擴張期末梢血管血流阻力；

右冠狀動脈的順應性，公式為：

Cr=2(ma1+n·(PS*2-Pd2)+[12R(As-Ad)-0.2Srd]PS*-Pd+m·(PS*2-Pd2)n)P‾+]]>

?????????????????????????????????????????????????????????????????(32)

n·(PS*2-Pd2)+[12R(As-Ad)-0.2Srd]PS*-Pd+m·(PS*2-Pd2)]]>

是右冠狀動脈內壓曲線的平均值是Srd-A_d/(A_s+A_d)；

由于右冠狀動脈的血流量為：

右冠狀動脈血流阻力：

Rtr＝(p_d-p_v)/S_v??????????????????????????????????????????????????(34)

Rpr＝A_d/S_r*T_d????????????????????????????????????????????????????(35)

式中，Rtr為右冠狀動脈擴張期總阻力，Rpr為右冠狀動脈擴張期末梢血管血流阻力；

動脈硬化度E＝k(PWV)*R^-0..25/C????????????????????????????????????(38)

上式中k＝f(PWV^0.23)是隨主動脈的PWV^0.23變化的涵數，PWV在650-1120間變化時k在0.72-0.64間變化；

大腦中動脈的平均順應性，公式為：

Cm=2(mn·(PS*2-Pd2)-(1R·Ad+APWV2(Ps*-Pd))PS*-Pd+m·(PS*2-Pd2)+n)Pd‾]]>

?????????????????????????????????????????????????????????????????(41)

+n·(PS*2-Pd2)-(1R·Ad+APWV2(Ps*-Pd))PS*-Pd+m·(PS*2-Pd2)]]>

血流阻力Rm，公式為：

Rm=P‾APWV2(Ps*-Pd)---(42)]]>

式中，P表示平均血壓；

相類似，前大腦動脈的順應性，公式為：

Ca=2(mn·(PS*2-Pd2)-(1R·Ad+Qc-APWV2(Ps*-Pd))PS*-Pd+m·(PS*2-Pd2)+n)Pd‾]]>

?????????????????????????????????????????????????????????????????(43)

+n·(PS*2-Pd2)-(1R·Ad+Qc-APWV2(Ps*-Pd))PS*-Pd+m·(PS*2-Pd2)]]>

血流阻力，公式為：

Ra=P‾Qc-APWV2(Ps*-Pd)---(44)]]>

后大腦動脈的順應性，公式為：

Cp=2(mn·(PS*2-Pd2)-(1R·Ad+0.4*QbQ4Q3(1+37*K(a-a0)))PS*-Pd+m·(PS*2-Pd2)+n)P‾]]>

?????????????????????????????????????????????????????????????????(45)

+n·(PS*2-Pd2)-(1R·Ad+0.4*QbQ4Q3(1+37*K(a-a0)))PS*-Pd+m·(PS*2-Pd2)]]>

血流阻力，公式為：

Rp=P‾0.4*QbQ4Q3(1+37*K(a-a0))---(46)]]>

步驟6：輸出主處理器計算結果。