一种动脉特征参数检测方法及动脉功能与结构检测方法技术

本发明专利技术公开了一种动脉特征参数检测方法及动脉功能与结构检测方法，动脉功能与结构检测方法包括：获取一定时期内的动脉中血流速度变化、动脉内径变化、动脉外径变化以及动脉中的血压变化的数据；计算得到相应的多组动脉弹性模量和动脉特征参数；将多组动脉弹性模量和动脉特征参数代入预建的数学模型，得到多个等式；对所述多个等式利用拟合法得到动脉功能参数与动脉结构参数的检测结果。本发明专利技术能够无创、定量地测量动脉的结构参数与功能参数，不依赖于袖带，可以选择多个部位进行检测，提高了检测的安全性、便捷性与准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种动脉特征参数检测方法及动脉功能与结构检测方法
本专利技术涉及动脉检测领域，特别涉及一种动脉特征参数检测方法及动脉功能与结构检测方法。
技术介绍
心脑血管疾病包括动脉粥样硬化、脑血管硬化症、高血压等，是目前全球致死率最高的因素之一。心血管疾病主要发生于动脉，动脉由内膜、中膜和外膜组成。其中内膜具有分泌功能，它主要分泌一氧化氮分子来调节中膜平滑肌组织的舒张，而外膜主要起到保护作用。血管病变包括结构改变以及功能改变：结构改变体现于中膜的纤维与平滑肌组织发生硬化，功能改变体现于内膜分泌一氧化氮的能力减弱以及平滑肌组织响应一氧化氮舒张的能力下降。一般地，动脉功能与结构的改变早于心血管疾病的症状展现，故在临床中对动脉的结构与功能进行检测是很有必要的；此外，医学研究或科学研究工作中也经常需要用到对动脉的结构与功能检测的结果。动脉的结构与功能检测分为有创式与无创式两种。有创检测的准确性高，而无创检测的并发症发生率低且使用方便，因此无创检测是目前发展的主要趋势。目前，无创检测的原理主要包括测量脉搏波速度与测量反应性充血下的血管扩张率。前者无法评估内皮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动脉特征参数检测方法，其特征在于，包括以下步骤：/nM1、获取某一时刻的动脉中血流速度、动脉内径和动脉外径；/nM2、对一氧化氮在动脉壁中的扩散-反应方程进行无量纲化，并建立在柱坐标系中，计算得到动脉壁中一氧化氮浓度分布函数如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种动脉特征参数检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
M1、获取某一时刻的动脉中血流速度、动脉内径和动脉外径；
M2、对一氧化氮在动脉壁中的扩散-反应方程进行无量纲化，并建立在柱坐标系中，计算得到动脉壁中一氧化氮浓度分布函数如下：

其中，Cw为动脉壁中无量纲化的一氧化氮浓度，Daw为动脉壁内一氧化氮消耗速率与扩散速率的比值，R为所述某一时刻的动脉径向位置对应的无量纲变量，awm和bwm分别为在所述动脉壁中一氧化氮浓度分布函数公式中代入边界条件后计算得到的第一常量系数和第二常量系数；
M3、通过以下公式计算得到动脉特征参数：



其中，Φi为动脉特征参数，D为步骤M1中所获取的所述某一时刻的动脉外径，d为步骤M1中所获取的所述某一时刻的动脉内径，Daw为动脉壁内一氧化氮消耗速率与扩散速率的比值，awm和bwm为步骤M2中计算得到的所述第一常量系数和第二常量系数。


2.根据权利要求1所述的动脉特征参数检测方法，其特征在于，一氧化氮在动脉管腔流体中的对流-扩散-反应方程为：

其中，cl为一氧化氮在血液中的浓度，u为血流速度，为哈密顿算子，Dl为一氧化氮在血液中的扩散系数，Δ为拉普拉斯算子，为一氧化氮在血液中的消耗速率；
所述一氧化氮在动脉壁中的扩散-反应方程为：

其中，cw为一氧化氮在动脉壁中的浓度，Dw为一氧化氮在动脉壁中扩散系数，Δ为拉普拉斯算子，为一氧化氮在动脉壁中的消耗速率。


3.根据权利要求2所述的动脉特征参数检测方法，其特征在于，所述一氧化氮在血液中的消耗速率的计算公式如下：

其中cl为一氧化氮在血液中的浓度，kl为常量；
所述一氧化氮在动脉壁中的消耗速率的计算公式如下：

其中cw为一氧化氮在动脉壁中的浓度，kw为常量。


4.根据权利要求2所述的动脉特征参数检测方法，其特征在于，所述一氧化氮在动脉管腔流体中的对流-扩散-反应方程在无量纲化并建立在柱坐标系中的转化方程为：

其中，Cl为动脉管腔中无量纲化的一氧化氮浓度，d为所述某一时刻的动脉内径，Dl、kery为常量，R,Z,U,T为引入的无量纲变量：cr为常量参考浓度，tr为常量参考时间，ur为常量参考速度，r,z为柱坐标变量，u为有量纲血流速度参数，t为有量纲时间参数，c为有量纲浓度参数；
所述一氧化氮在动脉壁中的扩散-反应方程在无量纲化并建立在柱坐标系中的转化方程为：

其中，d为所述某一时刻的动脉内径，Dw、kw为常量，R,T为同上引入的无量纲变量，tr为常量参考时间。


5.根据权利要求1所述的动脉特征参数检测方法，其特征在于，步骤M2中计算所述第一常量系数和第二常量系数的方法包括：
分别对一氧化氮在动脉管腔流体中的对流-扩散-反应方程在无量纲化并建立在柱坐标系中的转化方程及一氧化氮在动脉壁中的扩散-反应方程在无量纲化并建立在柱坐标系中的转化方程进行求解得到：




其中，awm、bwm、al、bl、ml和pl为未知数，R,Z为引入的无量纲变量：d为所述某一时刻的动脉内径，Dw、kw为常量，r,z为柱坐标变量；
选择六个边界条件代入上述两个无量纲化后的公式，求解得到awm、bwm、al、bl、ml和pl，其中，awm、bwm即为所述第一常量系数和第二常量系数。


6.根据权利要求5所述的动脉特征参数检测方法，其特征在于，所述六个边界条件如下：



al+bl＝C0(2)












其中，Pe＝urd/Dl，u＝urU，Daw＝kwd2/Dw，ur、Dl、Rbasal、Rmax、μ、b、kw、Dw、C0、Tend、Cr、Z为常量，U为所述某一时刻的动脉中血流速度无量纲化后的速度值，D为所述某一时刻的动脉外径，d为所述某一时刻的动脉内径。


7.根据权利要求6所述的动脉特征参数检测方法，其特征在于，ur＝1m/s，和/或Dl＝3.3×10-9m2s-1，和/或Rbasal＝2.13nMs-1，和/或Rmax＝457.5nMs-1，和/或μ＝3.5cP，和/或b＝3.5Pa，和/或kw＝0.01s-1，和/或Dw＝8.48×10-10m2s-1，和/或C0＝10-6nM，和/或Tend＝2μm，和/或Cr＝1nM，和/或Z＝0.033。


8.根据权利要求1所述的动脉特征参数检测方法，其特征在于，在心脏的收缩期或者袖带释压时间段内选取获取动脉中血流速度、动脉内径、动脉外径的时刻。


9.一种动脉特征参数检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取某一时刻的动脉中血流速度、动脉内径和动脉外径；
通过以下公式计算得到动脉特征参数：

【专利技术属性】
技术研发人员：刘肖，马天翔，邓小燕，樊瑜波，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11