[發明專利]一種頸動脈系統血流動力學與信號分析系統及方法

有效

• 申請號: 201210420642.8
• 申請日: 2012-10-29
• 公開（公告）號: CN102940486A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 覃開蓉;侯杰;張子威;陳英
• 申請（專利權）人: 大連理工大學;株洲新時代環保科技有限公司
• 主分類號: A61B5/026
• 分類號: A61B5/026
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

1.一種頸動脈系統血流動力學與信號分析系統，包括檢測系統和采集分析存儲系統，其特征在于，?

檢測系統包括一個連續波多普勒血流速度檢測裝置和一個人體血壓檢測裝置；?

一個連續波多普勒血流速度檢測裝置：該檢測裝置由多普勒超聲探頭以及多普勒超聲模塊構成，多普勒超聲探頭連接多普勒超聲模塊的輸入端，該超聲模塊的輸出端連接USB采集卡中AD轉換模塊，用于檢測顱外頸總動脈的血流速度波形；?

一個人體血壓檢測裝置：該檢測裝置由壓力檢測袖帶以及臂式自動血壓檢測模塊所構成，壓力檢測袖帶連接臂式自動血壓檢測模塊的輸入端，模塊輸出端通過USB接口與頸總動脈血流信號及動力學分析計算模塊通信；用于檢測人體的收縮壓和舒張壓；?

采集分析存儲系統包括計算機、USB采集卡、頸總動脈血流信號及動力學分析計算模塊、顯示屏、硬盤；連續多普勒血流速度波形檢測模塊與USB采集卡相連；連續多普勒血流速度波形檢測模塊所獲得的模擬信號通過采集分析存儲系統中的USB采集卡后轉換為數字信號，將USB采集卡輸出的數字信號量化處理后得到頸總動脈的血流速度波形及數值：V(t)，將頸總動脈的血流速度V(t)和臂式電子血壓測量模塊所得到的收縮壓和舒張壓一起輸入到頸總動脈血流信號及動力學分析計算模塊，作為分析數據的原始數據；根據上述的血液流速和血壓信息，分析計算各項頸動脈系統血流動力學指標及頸總動脈血流信號特征參數，將計算得到頸動脈系統血流動力學指標和血流信號特征參數和正常參考值比較，分析得出結果并顯示和儲存。?

2.一種頸動脈系統血流動力學與信號分析方法，其特征在于，采用權利要求1所述的頸動脈系統血流動力學與信號分析系統，應用連續多普勒血流速度檢測模塊檢測出的顱外頸總動脈的血流速度波形V(t)，t∈[t₁,t₂]，積分取平均可得采樣時間內的平均流速V_mean；對每個心動周期取得的血流速度最大值和最小值分別?進行三次樣條插值得到插值后的最大和最小血流速度包絡線，對最大和最小血流速度包絡線按時間數值積分取平均可得出一段采樣時間內的平均最大血流速度V_max、平均最小血流速度V_min；應用臂式電子血壓測量模塊，同步檢測人體肱動脈每個心動時間內的收縮壓和舒張壓求平均得到采樣時間內的平均收縮壓p_s和平均舒張壓p_d；根據經驗公式計算平均壓力P_mean：?

采集分析存儲系統利用如下公式計算各項頸動脈系統血流動力學指標和血流信號特征參數：?

1.計算頸動脈系統的搏動指數PI：?

2.計算頸動脈系統外周阻力R_V：?

3.計算頸動脈系統動態阻力DR：?

4.頸總動脈血流速度波形小波變換的血流信號特征參數：?

對于頸總動脈軸心血流速度V(t)，t∈[t₁,t₂]，該信號的連續小波變換被定義為:?

其中，?是基函數Ψ_s,t的共軛，基函數Ψ_s,t是母小波ψ(t)經過時間平移t和尺度伸縮s變換得到：?

通過小波變換后，信號在時間尺度上的能量密度被定義為：?

選擇用Morlet母小波進行時頻分析，其中，Morlet小波的時域表達式如下：?

其中，ω0＝2π，C的值取決于母小波的形狀，?是Ψ_s,t(u)的傅里葉變換；?

對連續的血流速度波形V(t)進行小波分析，得到具有五個特征峰的頻譜圖，使用頻譜區間為0.0095Hz-2.0Hz，基于生理學知識和血流信號在各個頻帶范圍內出現的局部最大振幅，我們選擇如下的5個頻率區間如下表：?

根據上表分割的頻帶，分別計算各個頻帶的特征頻率f_i、相對能量E_i?和絕對能量e_i、平均振幅A_i和相對振幅a_i；?

(1)特征頻率f_i

在頻率區間[f_i1,f_i2]內取A(t)的極大值A(f_p1),A(f_p2),A(f_p3)…,若f_i滿足?

A(f_i)=max(A(f_p1),A(f_p2),A(f_p2),...)????(10)?

則f_i為頻率區間[f_i1,f_i2]內的特征頻率；?

(2)絕對能量E_i

(3)相對能量e_i

(4)平均振幅A_i

(5)相對振幅a_i

其中，Ei(f_i1,f_i2)表示信號在頻率間隔[f_i1,f_i2]和時間間隔[t₁,t₂]內的能量，E_total表示總能量；A_i(f_i1,f_i2)表示在頻率間隔[f_i1,f_i2]和時間間隔[t₁,t₂]內的平均小波振幅，A_total表示所有的振幅之和；A(f)表示小波系數平均幅值。?