脑血管功能检测仪制造技术

本发明专利技术是一种脑血管动力学参数无创伤检测仪，由检测系统、数据预处理系统、计算分析系统及检测分析软件构成。其中检测系统包括脉搏波检测仪和血流速度检测仪，计算分析系统是一台微机，数据预处理系统是检测系统和计算机之间信号转换的桥梁。检测分析软件完成对颈动脉脉搏波和血流速度的测量和脑血管动力学参数的分析计算。本发明专利技术结构简单、操作方便、计算迅速，成本低廉，可广泛应用于脑血管生理、病理研究、临床诊断和防治。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种脑血管动力学参数无创伤检测的仪器。脑血管动力学参数是反映脑血管功能的重要指标。正确检测这些参数对于脑血管生理、病理研究、临床诊断和防治、以及治疗效果的评价等具有重要意义。由于脑血管处于头颅骨包围之中，直接无创伤检测脑血管动力学参数有很大困难。人们力图通过检测颈动脉的血流参数、间接给出脑循环的有关信息。专利技术人在“脑血管动力学参数的检测分析方法及仪器”(申请号90102812.6)专利技术专利中，曾提出通过检测颈动脉流量波形q(t)和管径波形d(t)，利用所建立的脑血管血流动力学分析模型计算脑血管动力学参数的方法及相应仪器。但是由于利用超声多普勒原理检测颈动脉管径难度较大，造价较高，影响了该仪器的开发和应用。本专利技术的目的是通过对脑血管血液动力学分析，提出一种通过检测颈动脉搏动波形和血流速度波形，计算脑血管动力学参数的结构简单、操作方便的脑血管功能检测仪。脑血管动力学参数主要有如下三类(1)反映脑血流状态的有血流速度V(最大值Vmax，平均值Vm，最小值Vmin)，平均血流量Qm。(2)反映脑血管弹性状态的有特性阻抗Zc，脉搏波速度C。(3)反映脑血管床阻力状态的有脑血管外周阻力R。本专利技术提出的脑血管动力学参数无损伤检测方法，其步骤如下(1)血流速度检测仪测出颈动脉血流速度波形V(t)的模拟信号;(2)用脉搏波检测仪测出颈动脉的脉搏波形，并用常规方法所测得的血压值进行标定。从而得到颈动脉的压力波形p(t)的模拟信号;(3)根据上述参数通过计算机分析计算脑血管动力学参数。脑血管动力学参数的分析计算是以脑血管血液动力学分析为基础的。其分析计算方法如下1、对颈动脉的压力p(t)和流速v(t)进行Fourier分析 式中Po和Vo分别是压力p(t)和流速V(t)的平均值，Pn和Vn分别是p(t)和v(t)的第n次谐波的幅值，ψpn和ψvn分别是p(t)和v(t)的第n次谐波的位相，ω为圆频率，N为Fourier分解式取的次数。关于脑血管阻抗特性的计算。由Fourier分解式，可得以颈动脉为始端的脑血管输入阻抗Zn＝Pn/Vnn＝1，2，…，N (2)ArgZn＝ψpn-ψvn注意上述输入阻抗是以压力p(t)和流速v(t)为基础定义的，简称为P-V输入阻抗，其单位是牛顿·秒/米-3。于是脑血管的特性阻抗可用下式表示为Zc=1N-2Σn=3N|Zn|(3)]]>(N＝10，11，或12)脑血管阻力可由下式表示为R＝Po/Vo (4)另一方面，由脉搏波波速C与特性阻抗Zc的关系式，可得脉搏波速度表达式为C＝ (Zc)/(ρ) (5)式中ρ为血液密度，通常取为ρ＝1.06g/cm3。平均血流量表达式为Qm＝ 1/4 πD2Vm (6)其中颈总动脉管径D＝a-b·A+c·H+d·W+e·Ps-f·Pd-g·Vm-h·Vmax-i·Vmin (7)这里A为年龄，H为身高，W为体重，Ps为收缩压，Pd为舒张压。系数a～i利用多元线性回归法获得对于男子a＝4.9398，b＝5.1809×10-4，c＝2.1836×10-2，d＝4.0182×10-4，e＝1.5648×10-2，f＝6.6006×10-3，g＝2.4005×10-2，h＝2.9219×10-2，i＝2.1979×10-2(8)对于女子a＝5.3564，b＝-1.3395×10-2，c＝1.2632×10-2，d＝4.8423×10-3e＝1.2632×10-2，f＝1.0386×10-2，g＝7.5639×10-2，h＝5.4855×10-3，i＝2.197×10-2(9)根据上述脑血管动力学参数的检测方法，本专利技术设计了相应的专用检测仪器-脑血管功能检测仪。该仪器包括检测系统1、数据预处理系统2和计算分析系统(主计算机)3三个部分，并配以血管脑功能检测分析软件。其结构如附图所示。上述检测系统包括用于检测颈动脉脉搏波形p(t)的脉搏波检测仪4和用于检测颈动脉血流速度波形v(t)的超声血流速度检测仪5。上述数据预处理系统2是检测系统1与主计算机3之间信号转换的桥梁，由电子开关6、放大滤波电路7、采样保持路8、A/D转换电路9、状态检测控制单元10、定时器11、译码器12组成。其中A/D转换器、定时器、状态检测控制单元与主计算机之间有数据总线作为数据通道。译码器与主计算机之间有地址总线和控制总线，译码器通过对主计算机地址总线和控制总线上的信号进行译码，为A/D转换器、定时器、状态检测控制单元提供唯一地址。定时器为采样保持电路提供标准采样频率(一般定为200HZ)，同时用该频率信号同步状态检测控制单元工作，计算机送入状态检测控制单元数据是用于控制电子开关的。电子开关将检测系统检测到的信号经选择后送入放大滤波电路(一般定放大倍数为2，截止频率为30HZ的Butterworth低通滤波电路)，经过采样保持电路采样保持，然后送入A/D转换电路进行A/D转换。检测系统的状态信号(脉搏波和流速波的采集/冻结信号、流速仪增益信号)由状态检测控制单元检测后通过数据总线送入主计算机。上述计算分析系统是一台微型计算机。上述脑血管检测分析软件包括检测和分析计算两大部分。其中检测部分用于控制检测系统，完成对病员左右两侧颈动脉脉搏波p(t)和血流速度波v(t)(包括最大值Vmax、最小值Vmin、平均值Vm)的测量，同时可输入病员的有关信息年龄A、身高H、体重W、收缩压Ps、舒张压Pd。上述测量结果和病员信息存贮在磁盘上。计算分析部分对检测系统测量获得的数据p(t)和v(t)进行Fourier分析，然后计算脑血管功能的有关参数脑血管特性阻抗Zc、脉搏波速度C、脑血管外周阻力R和平均血流量Qm，并将结果存入磁盘或打印。这些参数Zc、R、C、Qm是以p(t)和v(t)为基础并分别由前述公式(3)、(4)、(5)、(6)定义的。因此，主计算机通过计算分析软件，按照公式(1)～(9)完成对脑血管功能参数的分析计算。由于本专利技术基于对颈动脉搏动波形和血流速度波形的检测，避免了对颈动脉管径波形的检测，从而避免了许多麻烦，以此为基础定义的脑血管功能参数，计算简洁，从而使本专利技术结构简单、操作方便，计算迅速，造价更为便宜。可广泛应用于脑血管生理、病理研究、临床诊断和防治等。实施例 本专利技术的检测系统中，脉搏波检测可采用生理压力传感器，血流速度检测可采用复旦大学研制成功的多普勒超声血流速度仪。预处理系统中电子开关可采用CD4051，放大滤波电路具体用μA741，采样保持电路具体采用LF398，A/D转换器用ADC0804，定时器采用8253，状态检测控制单元和译码器采用可编程逻辑电路，具体为GAL16V8，它具有较好的保密功能。计算分析系统可采用IBM系列微机。附图为本专利技术的结构框图。权利要求1.一种脑血管功能检测仪，由检测系统1、数据预处理系统2、计算分析系统(主计算机)3和脑血管功能检测分析软件构成，其特征在于(1)检测分析系统包括用于检测颈动脉脉搏波形p(t)的脉搏波检测仪4和用于检测颈动脉血流速度波形v(t)的超声血流速度检测仪5。(2)数据预处理系统是检测系统与主计算机之间信号转换的桥梁，由电子开关6、放大滤波电路7、采样保持电路8、A/D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脑血管功能检测仪，由检测系统１、数据预处理系统２、计算分析系统（主计算机）３和脑血管功能检测分析软件构成，其特征在于：（１）检测分析系统包括用于检测颈动脉脉搏波形ｐ（ｔ）的脉搏波检测仪４和用于检测颈动脉血流速度波形ｖ（ｔ）的超声血流 速度检测仪５。（２）数据预处理系统是检测系统与主计算机之间信号转换的桥梁，由电子开关６、放大滤波电路７、采样保持电路８、Ａ／Ｄ转换器９、状态检测控制单元１０、定时器１１、译码器１２组成。其中Ａ／Ｄ转换器、定时器、状态检测控制单元与主计算 机之间有数据总线作为数据通道。译码器与主计算机之间有地址总线和控制总线，译码器通过对主计算机地址总线和控制总线上信号进行译码，为Ａ／Ｄ转换器、定时器、和状态检测控制单元提供唯一地址。定时器为采样保持电路提供标准采样频率，同时，用该频率信号同步状态检测控制单元工作。电子开关将检测系统检测到的信号经选择后送入放大滤波电路，再经采样保持电路采样保持后，送入Ａ／Ｄ转换电路进行Ａ／Ｄ转换。检测系统的状态信号（脉搏波和流速波采集／冻结信号、流速仪增益信号）由状态检测控制单元检测后通过数据总线送入主计算机。（３）计算分析系统为一台微型计算机。（４）脑血管检测分析软件包括检测和计算分析两大部分：检测部分：用于控制检测系统，完成对病员左右两侧颈动脉脉搏波ｐ（ｔ）和血流速度波ｖ（ｔ）（包括最大值Ｖｍａｘ，最小值Ｖｍｉｎ ，平均值Ｖｍ）的测量，同时可输入病员的有关信息：年龄Ａ、身高Ｈ、体重Ｗ、收缩压Ｐｓ、舒张压Ｐｄ。计算分析部分：对检测系统测量到的数据ｐ（ｔ）和ｖ（ｔ）进行Ｆｏｕｒｉｅｒ分析，然后计算脑血管功能的有关参数：脑血管特性阻抗Ｚｃ、脉搏波速度Ｃ 、脑血管外周阻力Ｒ和平均血流量Ｑｍ。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：柳兆荣，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]