心脑血管特性与血流特性分析仪及检测方法技术

一种心脑血管特性与血流特性分析仪及检测方法，属于医疗器械领域，包括：压力脉波传感器、颈动脉与椎动脉血流图感应电极、心电图感应电极、心音图传感器、信号接收装置、主处理器及输入输出部件；利用本发明专利技术装置可实现无创检测心脑血管，通过测量左、右颈椎动脉，大脑前、中、后动脉，左右冠状动脉的血压与血流量，对心脑血管系各血管支进行生物力学方式的分析，获取心脑血管各血管支的弹性系数、顺应性、血流阻力、血流量等生物力学指标，本发明专利技术作为心脏造影、核磁共振ＭＲＩ、ＣＴ等设备与ＴＣＤ、ＥＣＧ间的补充设备，对心肌梗塞、脑血栓的早期诊断具有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于医疗器械领域，特别涉及一种心脑血管特性与血流特性分析仪及检测方法。
技术介绍
现有的心脑血管检测装置中，血管造影仪的优点是：可以直观观察血管病理变化，其缺点是：需要注入造影剂，血管侵入操作复杂；MRA和FMRI虽克服了血管造影仪存在的缺陷，但其制作成本和诊断费用高昂，导致只能在特定的大型或专科医院使用，其缺点是：MRA，FMRI，SPET虽然互有区别，但都可对血管分布、血流特性、低血流区域进行检测，但这些设备都不能检测血管特性；QFM-2000虽是检测脑血管特性的专门仪器，但由于在检测脑血管特性的基础资料颈椎动脉血流量时，使用的超声波虽然消除了超声波入射角度差异导致的测量误差(垂直面误差)，但与血管走向和超声波操作者的操作部位相关的测量误差(水平面误差)并没有消除，导致测量数据误差大，不能保证其测量准确性；用于心脏检查的导管检查法等侵入检查方式，其优点是可直观观察血管本身的病理变化，但需要对血管进行复杂的侵入操作，其缺点是：被检查者中有20-40％是非手术对象，虽具有很高的临床意义，但由于制作成本和诊断费用高昂，也只能在特定医院进行；因此，以无创式方法评估冠状动脉的问题受到极大的重视，但这是个医学难题，由于左冠状动脉血流具有非常复杂的构造，在冠状动脉检测推动血流的脉压波和零血流压的问题成为至今仍是没有解决的难题。
技术实现思路
为克服上述方法之不足，本专利技术提出一种心脑血管特性与血流特性分析仪及检测方法。本专利技术的技术方案是这样实现的：心脑血管特性与血流特性分析仪包括：压力脉波传感器、颈动脉与椎动脉血流图感应电极、心电图感应电极、心音图传感器、信号接收装置、主处理器及输入输出部件；压力脉波传感器输出端连接信号接收装置的第一输入端、颈动脉与椎动脉血流图感应电极的输出端连接信号接收装置的第二输入端，心电图感应电极的输出端连接信号接收装置的第三输入端，心音图传感器的输出端连接信号接收装置的第四输入端，信号接收装置的输出端连接主处理器及输入输出部件的输入端；所述的压力脉波传感器由上壳体、压力脉波传感器的主体、压力脉波传感器的探头基座、压力脉波传感器的接收端探头和下壳体组成，压力脉波传感器的主体位于下壳体内一端，下壳体内另一端设有凹槽，凹槽中心开孔，压力脉波传感器的探头基座及接收端探头穿过凹槽中心孔，上壳体一端设有突起，突起部分中空，上壳体突起与下壳体凹槽成螺纹连接，上壳体的另一端为中空曲面，满足Z＝K1*X*X+K2*Y*Y，式中K1，K2为常数，其取值范围在2.1～2.3之间，X、Y、Z分别表示3维坐标轴中的横轴、竖轴和垂直轴，本专利技术中截取-->长度为1.3cm；心脑血管特性与血流特性分析仪的检测方法包括以下步骤：步骤1：输入患者信息，包括患者姓名、身高、体重、民族、血压；步骤2：采集患者生物信号，包括颈动脉压力脉波图、上臂压力脉波图、颈动脉与椎动脉血流图、心电图、心音图，具体采集方法如下：(1)颈动脉压力脉波图采集方法为：采用空气传达式脉波传感器：在血管表皮层施以不同的压力，将颈动脉传感器放置在人体颈动脉上；(2)上臂压力脉波图采集方法为：采用上臂袖带采集上臂动脉压力脉波，将袖带套在上臂动脉处；(3)颈动脉与椎动脉血流图采集方法为：颈动脉脑血流图感应电极的入口电极放置在眼眉上的滑车上动脉与锁骨下部位置，出口电极放置在乳突的颈动脉位置；椎动脉脑血流图感应电极的入口电极放置在第二颈椎与肩部位置，出口电极放置在第三颈椎与第六颈椎间以5cm为间隔放置；(4)心电图采集方法为：采用四肢电极采集心电图；(5)心音图采集方法为：心音图传感器放置在心尖部采集心音图；步骤3：利用上臂压力脉波图构造心脏扩张时冠状动脉扩张期曲线并求出心脏扩张时冠状动脉扩张期曲线的倾斜度，进而计算出左右冠状动脉的血流量；(1)心脏扩张期时左右冠状动脉扩张期曲线的确定方法为：心脏扩张期左右冠状动脉同时有血液流动，此时推动血液流动的压力波形根据帕斯卡法则在重叠波点开始到扩张期止，左右冠状动脉与主动脉的脉波曲线是相同的，所以扩张期的重叠波点开始左右冠状动脉内压曲线与主动脉扩张期的内压曲线是一致的，扩张期重叠波点开始的左右冠状动脉的内压曲线按以下方式求出：左右冠状动脉内压曲线的扩张期部分的频率频谱由低频波和高频波组成，用上臂压力脉波传感器施予高于收缩期血压12％的压力接收压力脉波就会显示出高频波；反之，施予低于扩张期血压18％的压力时就会显示低频波，将用以上方法得到的高频波与低频波合成为主动脉扩张期重叠波点开始的内压曲线，公式为：Pcd=c(Pds)c+d+d(Pcc)c+d---(1)]]>式中，Pcd是用心脏造影检测的扩张期主动脉弓内压曲线，Pds是施于低于扩张期压时以本专利技术方法检测到的脉波曲线的扩张期部分，Pcc是施于超过收缩期压时以本专利技术方法检测的脉波曲线的扩张期部分；采用心脏造影仪检测到的患者脉搏与利用本专利技术方法所合成的脉波作差形成泛函数，确定参数c和d，其值为：c＝0.32±0.03，d＝0.69±0.08，(2)求出心脏扩张时冠状动脉扩张期曲线的倾斜度，进而计算出左右冠状动脉的血流量，方法为：利用欧拉公式计算左右冠状动脉的血流量：左右冠状动脉扩张期流动的血液从S(断面)平均化意义上来说是均匀的，把在血管中流动的血液视为一次元层流，血压波形与血流波形近似，因此扩张期脉波曲线上某一点x上的速度v为-->由于所以血流量式中，Qin是血流量，C是顺应性，p是冠状动脉扩张期压力，是扩张期主动脉弓内压曲线的斜度；但由于每时都在变化，所以平均血流量也可以表示为：Q‾in=Σi=1nΔpiΔti/(C*n)---(2)]]>步骤4：确定左大脑前动脉、左大脑中动脉、左大脑后动脉的血流量和左右颈、椎动脉血流量，方法如下：步骤41：确定左大脑前动脉和左大脑中动脉的血流量：利用颈动脉的脉波传播速度PWV计算大脑前动脉与大脑中动脉的血流量，公式为：Qa1=Q1-APWV2(Ps*-Pd)---(3)]]>式中，Qa1为左大脑前动脉血流量，Q1为颈动脉血流量，A为颈动脉的直径，PWV为颈动脉传播速度，为拐点血压，Pd为扩张期血压；Qm1=APWV2(Ps*-Pd)---(4)]]>式中，Qm1为左大脑中动脉的血流量；左大脑后动脉的血流量计算方式如下：左大脑后动脉的血流量由椎脑基低动脉中的血流量与颈动脉中的血流量决定，公式为：Qp1=Q3*+Q1*---(5)]]>式中，Qp1为大脑后动脉的血流量，为由颈动脉流入后大脑动脉的血流量，为椎脑基低动脉流入大脑后动脉的血流量，且有式中，Qb表示，Q4表示流入右侧椎动脉的血流量，Q3表示流入左侧椎动脉的血流量；现在将流入左侧椎动脉的血流量Q3与流入左侧内颈动脉的血流量Q1的比设为a，且有左侧椎动脉的血流量基准值与左椎动脉血流量基准值的比设为a0，且有进行试验，得到如下的相关式：Q3*Q1*=73*K(a-a0)---(6)]]>式中，K为相关系数，其值在0.8-1.2之间，所以QP1=0.4*QbQ4Q3(1+37*K(a-a0))---(7)]]>-->右大脑前血流量、右大脑中血流量、右大脑后血流量的方法与左大脑血流量测量方法相同，在此不再赘述；步骤4-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种心脑血管特性与血流特性分析仪，其特征在于：该检测仪包括：压力脉波传感器、颈动脉与椎动脉血流图感应电极、心电图感应电极、心音图传感器、信号接收装置、主处理器及输入输出部件；压力脉波传感器输出端连接信号接收装置的第一输入端、颈动脉与椎动脉血流图感应电极的输出端连接信号接收装置的第二输入端，心电图感应电极的输出端连接信号接收装置的第三输入端，心音图传感器的输出端连接信号接收装置的第四输入端，信号接收装置的输出端连接主处理器及输入输出部件的输入端。

【技术特征摘要】
1.一种心脑血管特性与血流特性分析仪，其特征在于：该检测仪包括：压力脉波传感器、颈动脉与椎动脉血流图感应电极、心电图感应电极、心音图传感器、信号接收装置、主处理器及输入输出部件；压力脉波传感器输出端连接信号接收装置的第一输入端、颈动脉与椎动脉血流图感应电极的输出端连接信号接收装置的第二输入端，心电图感应电极的输出端连接信号接收装置的第三输入端，心音图传感器的输出端连接信号接收装置的第四输入端，信号接收装置的输出端连接主处理器及输入输出部件的输入端。2.根据权利要求1所述的心脑血管特性与血流特性分析仪，其特征在于：所述的压力脉波传感器由上壳体、压力脉波传感器的主体、压力脉波传感器的探头基座、压力脉波传感器的接收端探头和下壳体组成，压力脉波传感器的主体位于下壳体内一端，下壳体内另一端设有凹槽，凹槽中心开孔，压力脉波传感器的探头基座及接收端探头穿过凹槽中心孔，上壳体一端设有突起，突起部分中空，上壳体突起与下壳体凹槽成螺纹连接，上壳体的另一端为中空曲面，满足Z＝K1*X*X+K2*Y*Y，式中K1，K2为常数，其取值范围在2.1～2.3之间，X、Y、Z分别表示3维坐标轴中的横轴、竖轴和垂直轴，且截取长度为1.3cm。3.采用权利要求1所述的心脑血管特性与血流特性分析仪的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：输入患者信息，包括患者姓名、身高、体重、民族、血压；步骤2：采集患者生物信号，包括颈动脉压力脉波图、上臂压力脉波图、颈动脉与椎动脉血流图、心电图、心音图，具体采集方法如下：(1)颈动脉压力脉波图采集方法为：采用空气传达式脉波传感器：在血管表皮层施以不同的压力，将颈动脉传感器放置在人体颈动脉上；(2)上臂压力脉波图采集方法为：采用上臂袖带采集上臂动脉压力脉波，将袖带套在上臂动脉处；(3)颈动脉与椎动脉血流图采集方法为：颈动脉脑血流图感应电极的入口电极放置在眼眉上的滑车上动脉与锁骨下部位置，出口电极放置在乳突的颈动脉位置；椎动脉脑血流图感应电极的入口电极放置在第二颈椎与肩部位置，出口电极放置在第三颈椎与第六颈椎间以5cm为间隔放置；(4)心电图采集方法为：采用四肢电极采集心电图；(5)心音图采集方法为：心音图传感器放置在心尖部采集心音图；步骤3：利用上臂压力脉波图构造心脏扩张时冠状动脉扩张期曲线并求出心脏扩张时冠状动脉扩张期曲线的倾斜度，进而计算出左右冠状动脉的血流量；(1)心脏扩张期时左右冠状动脉扩张期曲线的确定方法为：左右冠状动脉内压曲线的扩张期部分的频率频谱由低频波和高频波组成，用上臂压力脉波传感器施予高于收缩期血压12％的压力接收压力脉波就会显示出高频波；反之，施予低于扩张期血压18％的压力时就会显示低频波，将用以上方法得到的高频波与低频波合成为主动脉扩张期重叠波点开始的内压曲线，公式为：Pcd=c(Pds)c+d+d(Pcc)c+d---(1)]]>式中，Pcd是用心脏造影检测的扩张期主动脉弓内压曲线，Pds是施于低于扩张期压时以本发明方法检测到的脉波曲线的扩张期部分，Pcc是施于超过收缩期压时以本发明方法检测的脉波曲线的扩张期部分，c，d常数，其取值范围分别为c＝0.32±0.03，d＝0.69±0.08；(2)求出心脏扩张时冠状动脉扩张期曲线的倾斜度，进而计算出左右冠状动脉的血流量，方法为：利用欧拉公式计算左右冠状动脉的血流量：左右冠状动脉扩张期流动的血液从S断面平均化意义上来说是均匀的，把在血管中流动的血液视为一次元层流，血压波形与血流波形近似，因此扩张期脉波曲线上某一点x上的速度v为由于所以血流量式中，Qin是血流量，C是顺应性，p是冠状动脉扩张期压力，是扩张期主动脉弓内压曲线的斜度；由于每时都在变化，所以平均血流量也可以表示为：Q‾in=Σi=1nΔpiΔti/(C*n)---(2)]]>步骤4：确定左大脑前动脉、左大脑中动脉、左大脑后动脉的血流量和左右颈、椎动脉血流量，方法如下：步骤4-1：确定左大脑前动脉和左大脑中动脉的血流量：利用颈动脉的脉波传播速度PWV计算大脑前动脉与大脑中动脉的血流量，公式为：Qa1=Q1-APWV2(Ps*-Pd)---(3)]]>式中，Qa1为左大脑前动脉血流量，Q1为颈动脉血流量，A为颈动脉的直径，PWV为颈动脉传播速度，Ps*为拐点血压，Pd为扩张期血压；Qm1=APWV2(Ps*-Pd)---(4)]]>式中，Qm1为左大脑中动脉的血流量；左大脑后动脉的血流量计算方式如下：左大脑后动脉的血流量由椎脑基低动脉中的血流量与颈动脉中的血流量决定，公式为：Qp1=Q3*+Q1*---(5)]]>式中，Qp1为大脑后动脉的血流量，为由颈动脉流入大脑后动脉的血流量，为椎脑基低动脉流入大脑后动脉的血流量，且有式中，Qb表示，Q4表示流入右侧椎动脉的血流量，Q3表示流入左侧椎动脉的血流量；现在将流入左侧椎动脉的血流量Q3与流入左侧内颈动脉的血流量Q1的比设为a，且有左侧椎动脉的血流量基准值与左椎动脉血流量基准值的比设为a0，且有进行试验，得到如下的相关式：Q3*Q1*=73*K(a-a0)---(6)]]>式中，K为相关系数，其值在0.8-1.2之间，所以QP1=0.4*QbQ4Q3(1+37*K(a-a0))---(7)]]>步骤4-2：确定左右颈椎动脉血流量，公式为：Q3=-kρL2Z2dZdt|max·T---(8)]]>式中，k为常数，取值为0.76-0.83，ρ是血液密度，L是颈、椎动脉血流图出口电极间的距离，是值颈、椎动脉收缩期倾斜度的最大值，T是心率周期；步骤5：计算左右冠状动脉...

【专利技术属性】
技术研发人员：金寿山，金正铁，朴哲万，玉荆泉，金贞玉，
申请(专利权)人：沈阳恒德医疗器械研发有限公司，金寿山，朴哲万，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]