[發明專利]測量血管硬化參數裝置和方法

有效

• 申請號: 202110009183.3
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112842287B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 曹艷平;江宇軒;鄭陽;張昭熠
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: A61B5/02
• 分類號: A61B5/02
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

1.一種測量血管硬化參數裝置，其特征在于，包括：幾何測量模塊、壓力測量模塊、數據處理模塊和顯示輸出模塊；

所述幾何測量模塊，用于通過成像設備獲取血管的血管橫截面圖像和血管縱截面圖像；

所述壓力測量模塊，用于通過傳感器獲取所述血管的壓力信號；

所述數據處理模塊，用于對所述血管橫截面圖像和所述血管縱截面圖像進行分析，獲取幾何變化波形，以及對所述壓力信號進行分析，獲取壓力變化波形，以及根據所述幾何變化波形和所述壓力變化波形進行處理，獲取血管硬化參數，其中，所述根據所述幾何變化波形和所述壓力變化波形進行處理，獲取血管硬化參數，包括：獲取心電信號，并根據所述心電信號對所述幾何變化波形和所述壓力變化波形進行同步處理，獲取實驗壓力半徑曲線；根據所述實驗壓力半徑曲線中的實驗壓力數據和實驗半徑數據，以及預設壓力半徑曲線中的預設壓力進行擬合，獲取所述血管硬化參數；

顯示輸出模塊，用于顯示所述血管硬化參數。

2.如權利要求1所述的測量血管硬化參數裝置，其特征在于，所述對所述血管橫截面圖像和所述血管縱截面圖像進行分析，獲取幾何變化波形，包括：

以預設形狀對所述血管橫截面圖像進行擬合，獲取橫截面積，并根據所述橫截面積確定血管半徑；

根據所述血管縱截面圖像測量血管的內中膜厚度；

根據所述血管半徑和所述內中膜厚度，獲取所述幾何變化波形。

3.如權利要求1所述的測量血管硬化參數裝置，其特征在于，所述對所述壓力信號進行分析，獲取壓力變化波形；

根據所述壓力信號確定壓力值；

根據所述壓力值，獲取所述壓力變化波形。

4.如權利要求1所述的測量血管硬化參數裝置，其特征在于，所述根據所述實驗壓力半徑曲線中的實驗壓力數據和實驗半徑數據，以及預設壓力半徑曲線中的預設壓力進行擬合，獲取所述血管硬化參數，包括：

給定血管材料的本構模型；

基于力學原理和所述本構模型，建立與理論壓力數據和理論半徑數據對應的力學關系；

基于力學原理，建立與理論內中膜厚度和所述理論半徑數據對應的幾何關系；

根據所述力學關系和所述幾何關系，以及所述實驗壓力數據、所述實驗半徑數據、所述實驗內中膜厚度數據，擬合獲取參數集，基于所述參數集獲取所述血管硬化參數。

5.如權利要求4所述的測量血管硬化參數裝置，其特征在于，所述血管材料的本構模型為：

其中，W表示應變能密度函數，μ表示彈力纖維的剪切模量，c表示膠原纖維的剪切模量，b_θ表示血管沿環向的硬化系數或者血管硬化參數，b_z表示血管沿軸向的硬化系數，λ為環向伸長比，λ_z為軸向伸長比，I₁＝λ²+λ_z²+λ^-2λ_z^-2。

6.如權利要求4所述的測量血管硬化參數裝置，其特征在于，所述力學關系為：

其中，P表示所述理論壓力，μ表示彈力纖維的剪切模量，c表示膠原纖維的剪切模量，b_θ表示血管沿環向的硬化系數，b_z表示血管沿軸向的硬化系數，λ為環向伸長比，λ_i為內徑對應的環向伸長比，λ_o為外徑對應的環向伸長比，λ_z為軸向伸長比，特別的，λ＝r_i/R_i，r_i表示所述理論半徑，R_i表示初始構型下的血管內徑。

7.如權利要求4所述的測量血管硬化參數裝置，其特征在于，所述幾何關系為：

其中，h為當前構型下的血管壁厚即所述理論內中膜厚度，H為初始構型下的血管壁厚，r_i為當前構型下的血管內徑即所述理論半徑數據，R_i為初始構型下的血管內徑，λ_z為軸向伸長比。

8.如權利要求4所述的測量血管硬化參數裝置，其特征在于，

所述參數集為Ω＝(μ,c,b_θ,b_z,λ_z,R_i)，μ表示彈力纖維的剪切模量，c表示膠原纖維的剪切模量，b_θ表示血管沿環向的硬化系數，b_z表示血管沿軸向的硬化系數，λ_z為軸向伸長比，R_i為初始構型下的血管內徑。