專利名稱：腦血管功能檢測儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種腦血管動力學參數(shù)無創(chuàng)傷檢測的儀器。
腦血管動力學參數(shù)是反映腦血管功能的重要指標。正確檢測這些參數(shù)對于腦血管生理、病理研究、臨床診斷和防治、以及治療效果的評價等具有重要意義。由于腦血管處于頭顱骨包圍之中，直接無創(chuàng)傷檢測腦血管動力學參數(shù)有很大困難。人們力圖通過檢測頸動脈的血流參數(shù)、間接給出腦循環(huán)的有關信息。發(fā)明人在“腦血管動力學參數(shù)的檢測分析方法及儀器”(申請?zhí)?0102812.6)發(fā)明專利中，曾提出通過檢測頸動脈流量波形q(t)和管徑波形d(t)，利用所建立的腦血管血流動力學分析模型計算腦血管動力學參數(shù)的方法及相應儀器。但是由于利用超聲多普勒原理檢測頸動脈管徑難度較大，造價較高，影響了該儀器的開發(fā)和應用。
本發(fā)明的目的是通過對腦血管血液動力學分析，提出一種通過檢測頸動脈搏動波形和血流速度波形，計算腦血管動力學參數(shù)的結構簡單、操作方便的腦血管功能檢測儀。
腦血管動力學參數(shù)主要有如下三類(1)反映腦血流狀態(tài)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)反映腦血管彈性狀態(tài)的有特性阻抗Zc，脈搏波速度C。
(3)反映腦血管床阻力狀態(tài)的有腦血管外周阻力R。
本發(fā)明提出的腦血管動力學參數(shù)無損傷檢測方法，其步驟如下(1)血流速度檢測儀測出頸動脈血流速度波形V(t)的模擬信號;
(2)用脈搏波檢測儀測出頸動脈的脈搏波形，并用常規(guī)方法所測得的血壓值進行標定。從而得到頸動脈的壓力波形p(t)的模擬信號;
(3)根據(jù)上述參數(shù)通過計算機分析計算腦血管動力學參數(shù)。
腦血管動力學參數(shù)的分析計算是以腦血管血液動力學分析為基礎的。其分析計算方法如下1、對頸動脈的壓力p(t)和流速v(t)進行Fourier分析
式中Po和Vo分別是壓力p(t)和流速V(t)的平均值，Pn和Vn分別是p(t)和v(t)的第n次諧波的幅值，ψpn和ψvn分別是p(t)和v(t)的第n次諧波的位相，ω為圓頻率，N為Fourier分解式取的次數(shù)。
關于腦血管阻抗特性的計算。由Fourier分解式，可得以頸動脈為始端的腦血管輸入阻抗Zn＝Pn/Vnn＝1，2，…，N (2)ArgZn＝ψpn-ψvn注意上述輸入阻抗是以壓力p(t)和流速v(t)為基礎定義的，簡稱為P-V輸入阻抗，其單位是牛頓·秒/米-3。
于是腦血管的特性阻抗可用下式表示為Zc=1N-2Σn=3N|Zn|(3)]]>(N＝10，11，或12)腦血管阻力可由下式表示為R＝Po/Vo (4)另一方面，由脈搏波波速C與特性阻抗Zc的關系式，可得脈搏波速度表達式為C＝ (Zc)/(ρ) (5)式中ρ為血液密度，通常取為ρ＝1.06g/cm3。
平均血流量表達式為Qm＝ 1/4 πD2Vm (6)其中頸總動脈管徑D＝a-b·A+c·H+d·W+e·Ps-f·Pd-g·Vm-h·Vmax-i·Vmin (7)這里A為年齡，H為身高，W為體重，Ps為收縮壓，Pd為舒張壓。系數(shù)a～i利用多元線性回歸法獲得對于男子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)對于女子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)根據(jù)上述腦血管動力學參數(shù)的檢測方法，本發(fā)明設計了相應的專用檢測儀器-腦血管功能檢測儀。該儀器包括檢測系統(tǒng)1、數(shù)據(jù)預處理系統(tǒng)2和計算分析系統(tǒng)(主計算機)3三個部分，并配以血管腦功能檢測分析軟件。其結構如附圖
所示。
上述檢測系統(tǒng)包括用于檢測頸動脈脈搏波形p(t)的脈搏波檢測儀4和用于檢測頸動脈血流速度波形v(t)的超聲血流速度檢測儀5。上述數(shù)據(jù)預處理系統(tǒng)2是檢測系統(tǒng)1與主計算機3之間信號轉換的橋梁，由電子開關6、放大濾波電路7、采樣保持路8、A/D轉換電路9、狀態(tài)檢測控制單元10、定時器11、譯碼器12組成。其中A/D轉換器、定時器、狀態(tài)檢測控制單元與主計算機之間有數(shù)據(jù)總線作為數(shù)據(jù)通道。譯碼器與主計算機之間有地址總線和控制總線，譯碼器通過對主計算機地址總線和控制總線上的信號進行譯碼，為A/D轉換器、定時器、狀態(tài)檢測控制單元提供唯一地址。定時器為采樣保持電路提供標準采樣頻率(一般定為200HZ)，同時用該頻率信號同步狀態(tài)檢測控制單元工作，計算機送入狀態(tài)檢測控制單元數(shù)據(jù)是用于控制電子開關的。電子開關將檢測系統(tǒng)檢測到的信號經(jīng)選擇后送入放大濾波電路(一般定放大倍數(shù)為2，截止頻率為30HZ的Butterworth低通濾波電路)，經(jīng)過采樣保持電路采樣保持，然后送入A/D轉換電路進行A/D轉換。檢測系統(tǒng)的狀態(tài)信號(脈搏波和流速波的采集/凍結信號、流速儀增益信號)由狀態(tài)檢測控制單元檢測后通過數(shù)據(jù)總線送入主計算機。上述計算分析系統(tǒng)是一臺微型計算機。上述腦血管檢測分析軟件包括檢測和分析計算兩大部分。其中檢測部分用于控制檢測系統(tǒng)，完成對病員左右兩側頸動脈脈搏波p(t)和血流速度波v(t)(包括最大值Vmax、最小值Vmin、平均值Vm)的測量，同時可輸入病員的有關信息年齡A、身高H、體重W、收縮壓Ps、舒張壓Pd。上述測量結果和病員信息存貯在磁盤上。計算分析部分對檢測系統(tǒng)測量獲得的數(shù)據(jù)p(t)和v(t)進行Fourier分析，然后計算腦血管功能的有關參數(shù)腦血管特性阻抗Zc、脈搏波速度C、腦血管外周阻力R和平均血流量Qm，并將結果存入磁盤或打印。這些參數(shù)Zc、R、C、Qm是以p(t)和v(t)為基礎并分別由前述公式(3)、(4)、(5)、(6)定義的。因此，主計算機通過計算分析軟件，按照公式(1)～(9)完成對腦血管功能參數(shù)的分析計算。
由于本發(fā)明基于對頸動脈搏動波形和血流速度波形的檢測，避免了對頸動脈管徑波形的檢測，從而避免了許多麻煩，以此為基礎定義的腦血管功能參數(shù)，計算簡潔，從而使本發(fā)明結構簡單、操作方便，計算迅速，造價更為便宜?？蓮V泛應用于腦血管生理、病理研究、臨床診斷和防治等。
實施例 本發(fā)明的檢測系統(tǒng)中，脈搏波檢測可采用生理壓力傳感器，血流速度檢測可采用復旦大學研制成功的多普勒超聲血流速度儀。預處理系統(tǒng)中電子開關可采用CD4051，放大濾波電路具體用μA741，采樣保持電路具體采用LF398，A/D轉換器用ADC0804，定時器采用8253，狀態(tài)檢測控制單元和譯碼器采用可編程邏輯電路，具體為GAL16V8，它具有較好的保密功能。計算分析系統(tǒng)可采用IBM系列微機。
附圖為本發(fā)明的結構框圖。
權利要求
1.一種腦血管功能檢測儀，由檢測系統(tǒng)1、數(shù)據(jù)預處理系統(tǒng)2、計算分析系統(tǒng)(主計算機)3和腦血管功能檢測分析軟件構成，其特征在于(1)檢測分析系統(tǒng)包括用于檢測頸動脈脈搏波形p(t)的脈搏波檢測儀4和用于檢測頸動脈血流速度波形v(t)的超聲血流速度檢測儀5。(2)數(shù)據(jù)預處理系統(tǒng)是檢測系統(tǒng)與主計算機之間信號轉換的橋梁，由電子開關6、放大濾波電路7、采樣保持電路8、A/D轉換器9、狀態(tài)檢測控制單元10、定時器11、譯碼器12組成。其中A/D轉換器、定時器、狀態(tài)檢測控制單元與主計算機之間有數(shù)據(jù)總線作為數(shù)據(jù)通道。譯碼器與主計算機之間有地址總線和控制總線，譯碼器通過對主計算機地址總線和控制總線上信號進行譯碼，為A/D轉換器、定時器、和狀態(tài)檢測控制單元提供唯一地址。定時器為采樣保持電路提供標準采樣頻率，同時，用該頻率信號同步狀態(tài)檢測控制單元工作。電子開關將檢測系統(tǒng)檢測到的信號經(jīng)選擇后送入放大濾波電路，再經(jīng)采樣保持電路采樣保持后，送入A/D轉換電路進行A/D轉換。檢測系統(tǒng)的狀態(tài)信號(脈搏波和流速波采集/凍結信號、流速儀增益信號)由狀態(tài)檢測控制單元檢測后通過數(shù)據(jù)總線送入主計算機。(3)計算分析系統(tǒng)為一臺微型計算機。(4)腦血管檢測分析軟件包括檢測和計算分析兩大部分檢測部分用于控制檢測系統(tǒng)，完成對病員左右兩側頸動脈脈搏波p(t)和血流速度波v(t)(包括最大值Vmax，最小值Vmin，平均值Vm)的測量，同時可輸入病員的有關信息年齡A、身高H、體重W、收縮壓Ps、舒張壓Pd。計算分析部分對檢測系統(tǒng)測量到的數(shù)據(jù)p(t)和v(t)進行Fourier分析，然后計算腦血管功能的有關參數(shù)腦血管特性阻抗Zc、脈搏波速度C、腦血管外周阻力R和平均血流量Qm。
2.根據(jù)權利要求1所述的腦血管功能檢測儀，其特征在于所述的計算分析系統(tǒng)關于腦血管功能參數(shù)采用如下公式定義并計算(1)腦血管特性阻抗ZcZc=1N-2Σn=3N|Zn|]]>N取10，11，或12;其中｜Zn｜＝Pn/Vn，n＝1，2，…，N。這里Pn和Vn分別為p(t)和v(t)的Fourier分解中第n次諧波的幅值。(2)腦血管阻力RR＝Po/Vo這里Po和Vo分別為p(t)和v(t)的平均值。(3)脈搏波速度CC＝Zc/ρ其中ρ為血液密度。(4)平均血流量QmQm＝πD2·Vm/4其中D為頸總動脈管徑D＝a-b·A+c·H+d·W+e·Ps+f·Pd-g·Vm-h·Vmax-i·Vmin這里A、H、W分別為年齡、身高、體重，Ps、Pd為收縮壓和舒張壓，Vm、Vmax、Vmin分別為頸動脈血流速度的平均值，最大值、最小值，這些參量均由測量獲得。系數(shù)a～i根據(jù)男和女的不同，由統(tǒng)計回歸分析獲得。
全文摘要
本發(fā)明是一種腦血管動力學參數(shù)無創(chuàng)傷檢測儀，由檢測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)預處理系統(tǒng)、計算分析系統(tǒng)及檢測分析軟件構成。其中檢測系統(tǒng)包括脈搏波檢測儀和血流速度檢測儀，計算分析系統(tǒng)是一臺微機，數(shù)據(jù)預處理系統(tǒng)是檢測系統(tǒng)和計算機之間信號轉換的橋梁。檢測分析軟件完成對頸動脈脈搏波和血流速度的測量和腦血管動力學參數(shù)的分析計算。本發(fā)明結構簡單、操作方便、計算迅速，成本低廉，可廣泛應用于腦血管生理、病理研究、臨床診斷和防治。
文檔編號A61B8/06GK1056046SQ9110740
公開日1991年11月13日 申請日期1991年5月24日 優(yōu)先權日1991年5月24日
發(fā)明者柳兆榮 申請人:復旦大學