[發(fā)明專利]基于脈搏色素譜分析的心輸出無(wú)創(chuàng)檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510028521.2
• 申請(qǐng)日: 2015-01-20
• 公開（公告）號(hào): CN104688198A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛俊奇;劉光達(dá);周潤(rùn)東;高普均;王永祥;查雨彤;蔡靖;王偉;王憲忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/02
• 分類號(hào): A61B5/02;A61B5/029
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 王立文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種醫(yī)療檢測(cè)設(shè)備，尤其是基于脈搏色素譜分析的心輸出參數(shù)的無(wú)創(chuàng)檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

按照臨床定義，心輸出(Cardiac?output，CO)是指單側(cè)心室在單位時(shí)間(min)內(nèi)向循環(huán)系統(tǒng)所泵入的總血量，其單位為L(zhǎng)/min。心輸出是對(duì)心臟及其周圍組織進(jìn)行功能性評(píng)價(jià)的一項(xiàng)重要心血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)。此外，通過(guò)心輸出指標(biāo)還可以進(jìn)一步推導(dǎo)出心臟血液循環(huán)的容積、流量、壓力和阻力等其他參數(shù)。由此可見，心輸出在急、危重心臟疾病和肝病的病情評(píng)估與手術(shù)監(jiān)測(cè)中具有明確的應(yīng)用意義。

當(dāng)前，醫(yī)學(xué)臨床上心輸出測(cè)量的“金標(biāo)準(zhǔn)”，是采用肺靜脈穿刺插管的“熱稀釋法”。它的具體操作步驟是：首先由鎖骨下靜脈穿刺置入Swan-Ganz導(dǎo)管，進(jìn)入右心房、右心室和肺動(dòng)脈；向右心房快速而平穩(wěn)地注入溫度已知的指示劑，使之與血液混合后發(fā)生溫度的變化；利用導(dǎo)管前方的熱敏傳感器，記錄該混合液體的溫度傳導(dǎo)時(shí)間曲線；最后，根據(jù)Stewart-Hamilton熱量守恒方程，計(jì)算得到心輸出的數(shù)值。

熱稀釋法具有準(zhǔn)確度高和重復(fù)性好的優(yōu)點(diǎn)，但是作為一種有創(chuàng)傷測(cè)量方法，容易引起并發(fā)癥而導(dǎo)致患者死亡。此外，在臨床操作時(shí)必須將導(dǎo)管及時(shí)移除以避免感染，這使得測(cè)量時(shí)間受到限制。

CN2451037Y公開了一種“經(jīng)左心插管心輸出量測(cè)定導(dǎo)管”：將導(dǎo)管以逆血流方向插入左心室，使導(dǎo)管前端的熱敏電阻位于主動(dòng)脈處；注入生理鹽水，使之與左心室的血液一起被泵入主動(dòng)脈；由熱敏電阻感知混合液體的溫度變化量，再通過(guò)外接的測(cè)量?jī)x器，計(jì)算出心輸出量的數(shù)值。使用該導(dǎo)管雖然可以直接測(cè)出左心室的排血量，但其采用的是一種有創(chuàng)傷和非連續(xù)的檢測(cè)方法，操作過(guò)程復(fù)雜、安全性差，易發(fā)生感染，同時(shí)也給患者和操作人員帶來(lái)壓力。

CN103315730A公開了一種“確定有效肺容量和心輸出量的方法”：通過(guò)測(cè)定呼吸期內(nèi)的吸入和呼出氣流量，以及呼氣CO2含量，確定肺泡二氧化碳分?jǐn)?shù)與動(dòng)脈血CO2含量；根據(jù)CO2動(dòng)力學(xué)參數(shù)，建立并求解超定方程組，從而得到心輸出量的數(shù)值。該方法雖然是一種無(wú)創(chuàng)和連續(xù)的檢測(cè)手段，但其操作過(guò)程繁瑣，解析計(jì)算復(fù)雜，而且測(cè)量結(jié)果容易受到肺內(nèi)分流的影響，這些因素導(dǎo)致其在心輸出測(cè)量上的準(zhǔn)確度不高。

CN101176663A公開了一種“脈搏波心輸出測(cè)量裝置”：通過(guò)壓力傳感器檢測(cè)脈搏波信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行放大、濾波和交、直流分量的分離處理；由交流分量估算出舒張期脈搏波按指數(shù)衰減的時(shí)間常數(shù)T和平均動(dòng)脈壓力MAP，進(jìn)一步可解算出心輸出的數(shù)值。該裝置雖然實(shí)現(xiàn)了心輸出參數(shù)的無(wú)創(chuàng)檢測(cè)，但其測(cè)量精度有限。此外，如果脈搏波傳感器的放置方式不當(dāng)，也容易引起皮膚損傷。

根據(jù)以上分析可知，現(xiàn)有的心輸出測(cè)量法大多為有創(chuàng)或微創(chuàng)的測(cè)量方法，其操作工序復(fù)雜，測(cè)量時(shí)間受限，醫(yī)護(hù)人員不易控制，患者容易感染，且測(cè)量精度不高。在目前已公開的專利中，尚沒有根據(jù)ICG色素與血紅蛋白Hb的近紅外光譜吸光特性，通過(guò)建立色素譜曲線和進(jìn)行分析計(jì)算，實(shí)現(xiàn)心輸出參數(shù)無(wú)創(chuàng)測(cè)量的技術(shù)方法及系統(tǒng)的相關(guān)描述。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有心輸出測(cè)量方法存在的有創(chuàng)傷、非連續(xù)，以及操作復(fù)雜、精度低的缺點(diǎn)，根據(jù)ICG色素和血紅蛋白Hb在近紅外區(qū)的吸收光譜特性，提供一種基于脈搏色素譜分析實(shí)現(xiàn)的心輸出無(wú)創(chuàng)檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法。

將作為稀釋和排泄試驗(yàn)指示劑的吲哚氰綠(Indocyannie?green,簡(jiǎn)寫為ICG)色素通過(guò)靜脈注入人體，同時(shí)在805nm和940nm這兩個(gè)特征吸光波長(zhǎng)點(diǎn)上，從手指末端連續(xù)采集脈搏波信號(hào)。人體動(dòng)脈血液中的主要吸光物質(zhì)是以氧合血紅蛋白O2Hb與還原血紅蛋白R(shí)Hb形式存在的血紅蛋白Hb，以及注入的ICG色素。根據(jù)這些吸光物質(zhì)在近紅外區(qū)的光譜特性曲線，依據(jù)朗伯—比爾定律，對(duì)采集到的雙波長(zhǎng)脈搏波信號(hào)進(jìn)行交、直流成分分析，繪制隨時(shí)間變化的ICG色素譜曲線，以此建立ICG色素與血液循環(huán)系統(tǒng)中稀釋與排泄的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)一步可推導(dǎo)出心輸出參數(shù)的數(shù)值。該無(wú)創(chuàng)檢測(cè)方法對(duì)于臨床心血管疾病的診斷與治療，以及急、危重心臟病與肝病的手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等，具有重要應(yīng)用價(jià)值。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于脈搏色素譜分析的心輸出無(wú)創(chuàng)檢測(cè)系統(tǒng)，是由計(jì)算機(jī)經(jīng)微控制器和光源驅(qū)動(dòng)電路與指夾式光電脈搏波傳感器連接，指夾式光電脈搏波傳感器傳感器經(jīng)單波長(zhǎng)信號(hào)分離電路分別連接微控制器和交流成分提取電路，交流成分提取電路與微控制器鏈接構(gòu)成。