一种冠状动脉斑块的多频三维检测方法技术

本发明专利技术公开了一种冠状动脉斑块的多频三维检测方法，包括：S1、在一支阻抗导管上设置两个电流发射电极和两个电压检测电极，用同一电流多频扫描的方法测量待测血管内腔横截面；S2、在同一电流且在扫频状态下分别获取阻抗导管所处待测血管中所需要测量位置的电压值；S3、驱动所述阻抗导管匀速运动，在同一电流下，且在多种频率周期切换状态下获取所述阻抗导管运动过程中电压值；S4、获取多种频率周期切换状态下获取的电压值、获取待测血管各个位置的横截面积和斑块负荷对应的电导参数；S5、用数值计算和数值优化相结合的方法计算获得待测血管各个位置的斑块参数的三维空间分布，进而确定血管壁中斑块的三维空间分布；比传统的单频率方法更精确。

【技术实现步骤摘要】
一种冠状动脉斑块的多频三维检测方法
本专利技术属于医疗检测
，特别涉及一种冠状动脉斑块三维形状及斑块结构的检测方法。
技术介绍
随着生物医学工程迅猛发展，如何提高人类对疾病的早期预防和治疗，增强机体功能、提高健康水平一直是人们共同关心的问题；相应的，人们对医学检测手段的要求越来越高，检测方式已经从人工检测发展结合自动化设备进行检测，现有技术中，采用单一形态影像诊断仪器进行检测，然而，其不能满足疾病早期诊断的需要；形态和功能相结合的新型检测系统是医学发展的需要，向功能性检查和疾病的早期诊断发展，向疾病的康复和愈后评价发展延伸，正是现代医学发展所追求的目标。目前，心血管疾病是病患人数最多，致死率最高的疾病，现有技术中，冠状动脉负荷检测过程中，常采用血管造影、血管内超声等方式进行检测，且通过该种设备直接获得血管的狭窄率，如此，检测成本高，且获得的检测结果精度较低；其他通用的四电极测量方法只能测量单点的阻抗，通过拉动电极形成二维的血管管径，无法完全真实的反应出血管的形态。
技术实现思路
本专利技术目的是：提供一种冠状动脉斑块三维形状及斑块结构的检测方法。本专利技术的技术方案是：一种冠状动脉斑块的多频三维检测方法，所述方法包括步骤：S1、在一支阻抗导管上依次设置A，B，C，D四个电极，其中A、D为电流发射电极，B、C为电压检测电极，并将阻抗导管放入待测血管内，用同一电流多频扫描的方法测量待测血管内腔横截面；S2、在同一电流、且在频率变化从103～105HZ的扫频状态下分别获取阻抗导管所处待测血管中所需要测量位置的电压值。S3、驱动所述阻抗导管匀速运动，在同一电流下，且在多种频率周期切换状态下获取所述阻抗导管运动过程中从底端位置到血管入口的电压值；S4、根据预设的固定电流值、通过步骤S2和S3在多种频率周期切换状态下获取的电压值、通过步骤S1的方法，获取待测血管各个位置的横截面积和斑块负荷对应的电导参数；S5、根据步骤S4获取待测血管各个位置的斑块负荷对应的电导参数，用数值计算和数值优化相结合的方法计算获得待测血管各个位置的斑块参数的三维空间分布，进而确定血管壁中斑块的三维空间分布。优选的，步骤S1所述的电压检测电极B为6个小电极B1，B2，B3，B4，B5，B6依次连接组成的环状电极，各小电极均等分布，用于电压检测电极B周围各个方向的阻抗分布，从而获得参照内腔横截面三维数值分布。优选的，步骤S1所述的电压检测电极B为6个小电极B1，B2，B3，B4，B5，B6依次连接组成的环状电极，电压检测电极C为6个小电极C1，C2，C3，C4，C5，C6依次连接组成的环状电极，各小电极均等分布，用于测量电极B周围各个方向的阻抗分布，从而获得参照内腔横截面三维数值分布。优选的，步骤S4所述数值计算的方法包括有限元法、有限体积法、有限差分法，所述数值优化包括Newton-Raphson数值优化方法、limited-memoryBroyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno数值优化方法和MonteCarloSimulations数值优化方法。优选的，所述电压检测电极B和C设置于电流发射电极A和D之间,两个电压检测电极均与电流发射电极A和D构成回路。优选的，所述的扫频状态下分别获取阻抗导管所处待测血管中B、C电极处的电压值的方法，在各个扫描频率段上，分时采得各个方向的矩阵数据。优选的，所述步骤S2中在同一电流、且在频率变化从103～105HZ的扫频状态下分别获取阻抗导管所处待测血管中所需要测量位置的电压值，其公式推导过程为：在参照导管(如：指引导管)中，所述阻抗导管处于变频状态时：其中，f表示频率，常数Cf分别表示在频率f状态下，阻抗导管处于参照导管(如：指引导管)中时、所述参照内腔中流动的液体的电导率除以对应两个测量端子之间的有效长度，AreaIC表示参照内腔横截面积，Uf表示在频率f下，在恒定电流I下，检测电极测量的电压差；所述阻抗导管处于待测血管某一位置时，管壁及组织的电导表示成：K＝a·log10f+b(a，b为待定常数)[2]所述阻抗导管处于待测血管某一位置时，我们得到如下公式：其中，CSA(待定的血管横截面积)、a、b为待定常数；Uf表示在频率f下，在恒定电流I下，检测电极测量的电压差；常数Cf由公式[1]确定；在扫频状态下，可以在103-105Hz之间得到多个变化的频率f下的Cf，log10f的值；当所述阻抗导管处于血管某一位置时，通过数值优化方法确定待定常数CSA、a、b的值；所述步骤S2后，所述方法还包括：通过匀速拉动阻抗导管，在每一位置，获得待测血管的横截面积CSA和斑块参数a和b，从而可以确定各点的狭窄率和整个管壁中的斑块负荷。优选的，所述电压检测电极B或C包括的小电极不仅限于6个，可扩展更多电极组成均匀分布的电极组。优选的，所述电压检测电极B或C，在每一位置，获得待测血管各个位置下沿周向0°-60°,60°-120°,120°-180°,180°-240°,240°-300°,300°-0°的斑块参数a和b的值，然后用数值方法和优化程序进一步确定斑块的成分和空间分布。一种用于测量血管的横截面积的四电极阻抗导管，包括导管本体，所述电压检测电极两端设置有电流发射电极，距离左端电流发射电极一定距离处的导管本体上设置有导丝入口，用于插入导丝腔。优选的，所述一定距离为20mm。优选的，所述导管本体的顶端内壁设置有2个电压检测电极和2个电流发射电极，电压检测电极设置在电流发射电极的两个电极之间，2个电压检测电极的两个电极间距为1-20mm，最外端的两个电流发射电极与相近的电压检测电极的间距为1-20mm，最右端电流发射电极与导管尖头的间距为10mm。优选的，所述电压检测电极组为环状。每一组由环状分布的6个电极组成，环状电极的长度为环周长的1/12，间隔也为1/12，均等分。优选的，所述导管本体的外层设置有超滑的亲水性材料涂层，所述导管本体的直径为0.9mm-1mm。本专利技术的优点是：1.本专利技术所提供的冠状动脉斑块的多频三维检测方法，发射电流采用扫频(频率变化从103-105赫兹)的方法，结合数值优化方法来确定横截面积以及斑块负荷，比传统的单频率方法更精确。2.本专利技术的电压检测电极设置在电流发射电极之间，并且各个电极之间满足一定的间距可以提高参数测量的准确性。3.本专利技术由于是入体式测量，导管外涂有超滑的亲水性材料涂层，便于入体式检测，减少损伤。附图说明下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述：图1为本专利技术实施例中所述冠状动脉负荷检测系统的结构示意图；图2为实施例中所述多频扫描数值方法的几何结构模型；图3为实施例中所述多频扫描数值方法的网格描述模型模型；图4为实施例中所述多频扫描四电极导管结构示意图；图5为本专利技术一种用于测量血管的多测点导管的结构示意图；图6为本专利技术一种用于测量血管的多测点导管的导丝腔插入导管的示意图；图7为本专利技术一种用于测量血管的多测点导管的一种电极组的分布示意图；图8为本专利技术电极方案二结构示意图；图9为本专利技术电极方案二的电极分布示意图；图10为本专利技术一种用于测量血管的多测点导管的一组电极组内6个电极的分布示意图。图11为本专利技术电极方案三结构示意图；图12为本专利技术电极方案三的电极分布示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冠状动脉斑块的多频三维检测方法，其特征在于：所述方法包括步骤：S1、在一支阻抗导管上依次设置A，B，C，D四个电极，其中A、D为电流发射电极，B、C为电压检测电极，并将阻抗导管放入待测血管内，用同一电流多频扫描的方法测量待测血管内腔横截面；S2、在同一电流、且在频率变化从103～105HZ的扫频状态下分别获取阻抗导管所处待测血管中所需要测量位置的电压值；S3、驱动所述阻抗导管匀速运动，在同一电流下，且在多种频率周期切换状态下获取所述阻抗导管运动过程中从底端位置到血管入口的电压值；S4、根据预设的固定电流值、通过步骤S2和S3在多种频率周期切换状态下获取的电压值、通过步骤S1的方法，获取待测血管各个位置的横截面积和斑块负荷对应的电导参数；S5、根据步骤S4获取待测血管各个位置的斑块负荷对应的电导参数，用数值计算和数值优化相结合的方法计算获得待测血管各个位置的斑块参数的三维空间分布，进而确定血管壁中斑块的三维空间分布。

【技术特征摘要】
1.一种冠状动脉斑块的多频三维检测系统，其特征在于：所述系统包括：控制模块、数据采集模块、数据处理模块；一支阻抗导管上依次设置有A，B，C，D四个电极，其中A、D为电流发射电极，B、C为电压检测电极，阻抗导管放入待测血管内，所述数据采集模块用同一电流多频扫描的方法测量待测血管内腔横截面；所述数据采集模块，在同一电流、且在频率变化从103～105HZ的扫频状态下分别获取阻抗导管所处待测血管中所需要测量位置的电压值；所述控制模块，驱动所述阻抗导管匀速运动，数据采集模块在同一电流下，且在多种频率周期切换状态下获取所述阻抗导管运动过程中从底端位置到血管入口的电压值；所述数据处理模块，根据预设的固定电流值、通过数据采集模块和控制模块在多种频率周期切换状态下获取的电压值，获取待测血管各个位置的横截面积和斑块负荷对应的电导参数；所述数据处理模块获取待测血管各个位置的斑块负荷对应的电导参数，用数值计算和数值优化相结合的方法计算获得待测血管各个位置的斑块参数的三维空间分布，进而确定血管壁中斑块的三维空间分布；所述数据采集模块在同一电流、且在频率变化从103～105HZ的扫频状态下分别获取阻抗导管所处待测血管中所需要测量位置的电压值，其公式推导过程为：在参照导管中，所述阻抗导管处于变频状态时：其中，f表示频率，常数Cf分别表示在频率f状态下，阻抗导管处于参照导管中时、所述参照导管的内腔中流动的液体的电导率除以对应两个测量端子之间的有效长度，AreaIC表示参照内腔横截面积，Uf表示在频率f下，在恒定电流I下，检测电极测量的电压差；所述阻抗导管处于待测血管某一位置时，管壁及组织的电导表示成：K＝a·log10f+b(a，b为待定常数)[2]所述阻抗导管处于待测血管某一位置时，我们得到如下公式：其中，待定的血管横截面积CSA、a、b为待定常数；Uf表示在频率f下，在恒定电流I下，检测电极测量的电压差；常数Cf由公式[1]确定；在扫频状态下，可以在103-105Hz之间得到多个变化的频率f下的Cf，log10f的值；当所述阻抗导管处于血管某一位置时，通过数值优化方法确定待定常数CSA、a、b的值；通...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍云飞，
申请(专利权)人：苏州润心医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32