專利名稱：心腦血管特性與血流特性分析儀及檢測方法
技術領域：
本發(fā)明屬于醫(yī)療器械領域，特別涉及一種心腦血管特性與血流特性分析儀及檢測 方法。
背景技術：
現(xiàn)有的心腦血管檢測裝置中，血管造影儀的優(yōu)點是可以直觀觀察血管病理變化， 其缺點是需要注入造影劑，血管侵入操作復雜；MRA和FMRI雖克服了血管造影儀存在的缺陷，但其制作成本和診斷費用高昂，導 致只能在特定的大型或?？漆t(yī)院使用，其缺點是MRA，F(xiàn)MRI, SPET雖然互有區(qū)別，但都可對 血管分布、血流特性、低血流區(qū)域進行檢測，但這些設備都不能檢測血管特性；QFM-2000雖是檢測腦血管特性的專門儀器，但由于在檢測腦血管特性的基礎資料 頸椎動脈血流量時，使用的超聲波雖然消除了超聲波入射角度差異導致的測量誤差(垂直 面誤差)，但與血管走向和超聲波操作者的操作部位相關的測量誤差(水平面誤差)并沒有 消除，導致測量數(shù)據(jù)誤差大，不能保證其測量準確性；用于心臟檢查的導管檢查法等侵入檢查方式，其優(yōu)點是可直觀觀察血管本身的病 理變化，但需要對血管進行復雜的侵入操作，其缺點是被檢查者中有20-40%是非手術對 象，雖具有很高的臨床意義，但由于制作成本和診斷費用高昂，也只能在特定醫(yī)院進行；因此，以無創(chuàng)式方法評估冠狀動脈的問題受到極大的重視，但這是個醫(yī)學難題，由 于左冠狀動脈血流具有非常復雜的構造，在冠狀動脈檢測推動血流的脈壓波和零血流壓的 問題成為至今仍是沒有解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述方法之不足，本發(fā)明提出一種心腦血管特性與血流特性分析儀及檢測方法。本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的心腦血管特性與血流特性分析儀包括壓力脈 波傳感器、頸動脈與椎動脈血流圖感應電極、心電圖感應電極、心音圖傳感器、信號接收裝 置、主處理器及輸入輸出部件；壓力脈波傳感器輸出端連接信號接收裝置的第一輸入端、頸 動脈與椎動脈血流圖感應電極的輸出端連接信號接收裝置的第二輸入端，心電圖感應電極 的輸出端連接信號接收裝置的第三輸入端，心音圖傳感器的輸出端連接信號接收裝置的第 四輸入端，信號接收裝置的輸出端連接主處理器及輸入輸出部件的輸入端；所述的壓力脈波傳感器由上殼體、壓力脈波傳感器的主體、壓力脈波傳感器的探 頭基座、壓力脈波傳感器的接收端探頭和下殼體組成，壓力脈波傳感器的主體位于下殼體 內(nèi)一端，下殼體內(nèi)另一端設有凹槽，凹槽中心開孔，壓力脈波傳感器的探頭基座及接收端探 頭穿過凹槽中心孔，上殼體一端設有突起，突起部分中空，上殼體突起與下殼體凹槽成螺紋 連接，上殼體的另一端為中空曲面，滿足Z = K1*X*X+K2*Y*Y，式中K1，K2為常數(shù)，其取值范 圍在2. 1 2. 3之間，X、Y、Z分別表示3維坐標軸中的橫軸、豎軸和垂直軸，本發(fā)明中截取
7長度為1. 3cm ；心腦血管特性與血流特性分析儀的檢測方法包括以下步驟步驟1 輸入患者信息，包括患者姓名、身高、體重、民族、血壓；步驟2 采集患者生物信號，包括頸動脈壓力脈波圖、上臂壓力脈波圖、頸動脈與 椎動脈血流圖、心電圖、心音圖，具體采集方法如下(1)頸動脈壓力脈波圖采集方法為采用空氣傳達式脈波傳感器在血管表皮層 施以不同的壓力，將頸動脈傳感器放置在人體頸動脈上；(2)上臂壓力脈波圖采集方法為采用上臂袖帶采集上臂動脈壓力脈波，將袖帶 套在上臂動脈處；(3)頸動脈與椎動脈血流圖采集方法為頸動脈腦血流圖感應電極的入口電極放 置在眼眉上的滑車上動脈與鎖骨下部位置，出口電極放置在乳突的頸動脈位置；椎動脈腦 血流圖感應電極的入口電極放置在第二頸椎與肩部位置，出口電極放置在第三頸椎與第六 頸椎間以5cm為間隔放置；(4)心電圖采集方法為采用四肢電極采集心電圖；(5)心音圖采集方法為心音圖傳感器放置在心尖部采集心音圖；步驟3 利用上臂壓力脈波圖構造心臟擴張時冠狀動脈擴張期曲線并求出心臟擴 張時冠狀動脈擴張期曲線的傾斜度，進而計算出左右冠狀動脈的血流量；(1)心臟擴張期時左右冠狀動脈擴張期曲線的確定方法為心臟擴張期左右冠狀動脈同時有血液流動，此時推動血液流動的壓力波形根據(jù)帕 斯卡法則在重疊波點開始到擴張期止，左右冠狀動脈與主動脈的脈波曲線是相同的，所以 擴張期的重疊波點開始左右冠狀動脈內(nèi)壓曲線與主動脈擴張期的內(nèi)壓曲線是一致的，擴張 期重疊波點開始的左右冠狀動脈的內(nèi)壓曲線按以下方式求出左右冠狀動脈內(nèi)壓曲線的擴張期部分的頻率頻譜由低頻波和高頻波組成，用上臂 壓力脈波傳感器施予高于收縮期血壓12%的壓力接收壓力脈波就會顯示出高頻波；反之， 施予低于擴張期血壓18%的壓力時就會顯示低頻波，將用以上方法得到的高頻波與低頻波
合成為主動脈擴張期重疊波點開始的內(nèi)壓曲線，公式為 式中，P。d是用心臟造影檢測的擴張期主動脈弓內(nèi)壓曲線，Pds是施于低于擴張期 壓時以本發(fā)明方法檢測到的脈波曲線的擴張期部分，Pec是施于超過收縮期壓時以本發(fā)明 方法檢測的脈波曲線的擴張期部分；采用心臟造影儀檢測到的患者脈搏與利用本發(fā)明方法所合成的脈波作差形成泛 函數(shù)，確定參數(shù)c和d，其值為c = 0. 32士0. 03，d = 0. 69士0. 08，(2)求出心臟擴張時冠狀動脈擴張期曲線的傾斜度，進而計算出左右冠狀動脈的 血流量，方法為利用歐拉公式計算左右冠狀動脈的血流量左右冠狀動脈擴張期流動的血液從 S(斷面)平均化意義上來說是均勻的，把在血管中流動的血液視為一次元層流，血壓波形
dx
與血流波形近似，因此擴張期脈波曲線上某一點X上的速度V為V = ；
式中，Qin是血流量，C是順應性，p是冠狀動脈擴張期壓力，f是擴張期主動脈弓
內(nèi)壓曲線的斜度；但由于f每時都在變化，所以平均血流量。也可以表示為
( 2 )步驟4 確定左大腦前動脈、左大腦中動脈、左大腦后動脈的血流量和左右頸、椎 動脈血流量，方法如下步驟41 確定左大腦前動脈和左大腦中動脈的血流量利用頸動脈的脈波傳播速度PWV計算大腦前動脈與大腦中動脈的血流量，公式 為
(3)式中，Qal為左大腦前動脈血流量，為頸動脈血流量，A為頸動脈的直徑，PWV為
頸動脈傳播速度，為拐點血壓，pd為擴張期血壓；

(4) 式中，Qffll為左大腦中動脈的血流量；左大腦后動脈的血流量計算方式如下左大腦后動脈的血流量由椎腦基低動脈中的血流量與頸動脈中的血流量決定，公 式為 Qpl=Q3*+Q1*(5)式中，QP1為大腦后動脈的血流量，0丨為由頸動脈流入后大腦動脈的血流量，0丨為椎
腦基低動脈流入大腦后動脈的血流量，且有這=0.4* a|，式中，Qb表示，Q4表示流入右側 椎動脈的血流量，Q3表示流入左側椎動脈的血流量；現(xiàn)在將流入左側椎動脈的血流量Q3與流入左側內(nèi)頸動脈的血流量Qi的比設為
a，且有《 = f，左側椎動脈的血流量基準值。與左椎動脈血流量基準值◎的比設為徹，且有 a0 ，進行試驗，得到如下的相關式
(6)式中，K為相關系數(shù)，其值在0. 8-1. 2之間，所以
(7)
右大腦前血流量、右大腦中血流量、右大腦后血流量的方法與左大腦血流量測量 方法相同，在此不再贅述；步驟4-2 確定左右頸椎動脈血流量，以左頸椎動脈為例，方法為根據(jù)Nyboer公式可知，當長度為L，斷面積為A，體積為V，軸向電阻為Z時，一定長
度的封閉管路中有去=一|;上式是帶狀電極電阻血流圖應用的公式，由以上公式，在血管表面放置電極測量
電阻時，與聯(lián)接電極兩端及血管中心的扇型面積A對應的電阻Z之間也有+ = - γ ’所以，測
量頸、椎動脈血流圖的斜度、血管中血液電阻后就可以從Kubichec關系式求出頸、椎動脈 血流量，公式為
(8)式中，k為常數(shù)，取值為0.76-0. 83，P是血液密度，L是頸、椎動脈血流圖出口電
極間的距離，是值頸、椎動脈收縮期傾斜度的最大值(一階導涵數(shù))，T是心率周期； atQ1、Q2、Q4的方法與此相同，在此不再贅述；步驟5 計算左右冠狀動脈、腦血管的順應性、血流阻力、動脈硬化度和左右管狀 動脈血流量；設擴張期Ts < t < T，脈波波形設為P (t)，冠狀動脈體積與血壓之間成立如下公 式V = a2 · P^a1 · P+a0式中，V是血管的體積，P是冠狀動脈內(nèi)壓，a2 =mal+n，其中m，n是羅德系數(shù)，aO， al,a2是任意常數(shù)；左冠狀動脈在心臟收縮期與擴張期的一個周期中有如下公式成立 (9) 式中，Pv是靜脈壓曲線，R是血流阻力；由于左冠狀動脈的收縮期脈波曲線是組織內(nèi)壓曲線，所以忽略上式中的第一個公 式，將坐標原點放在拐點后將上式變換如下 (10)初期條件 式中，Td是擴張期間，t軸的零點是出現(xiàn)拐點的時刻，Ps*是拐點的血壓，Pd是擴張 期血壓，Qin是左冠狀動脈血流量；將上式進行積分 所以心臟收縮期左冠狀動脈的平均順應性為
Q =2(m-
式中，]^是擴張期平均血壓，
由于_
所以左冠狀動脈血流量公式為 tT A/
2
(17) 其中， 左冠狀動脈血流阻力Rtl一(Pd--P＼／)／sl(19)
Rp l—Ad／sl*Td(20)
式中，Rtl為左冠狀動脈擴張期總阻力，Rpl為左冠狀動脈擴張期末梢血管血流阻力；
右冠狀動脈在收縮期也有血液流動，所以
式中，Qrs收縮期右冠狀動脈血流量，Qrd是擴張期右冠狀動脈血流量；
現(xiàn)將坐標原點定為脈波起始點
初期條件為
式中，ts擴張期間，T是心率周期，
對上式進行積分
式中，Pd為擴張期壓，T為心率周期，Ps為收縮期壓，Ts為收縮時間；
心臟收縮時由心臟流出的血液經(jīng)過主動脈無反射波流入頸動脈，右冠狀動脈的組 織內(nèi)壓較小所以心臟收縮時左冠狀動脈的脈波曲線的收縮期與頸動脈的脈波曲線的收縮 期部分相似；為了由頸動脈的脈波曲線面積求出右冠狀動脈脈波曲線的面積，心臟收縮時 列出使右冠狀動脈的脈波曲線的頂點成為收縮期血壓、右冠狀動脈的脈波曲線的拐點成為 拐點血壓的涵數(shù)；之后在收縮期頸動脈脈波曲線的起始點到收縮點區(qū)間乘上a、收縮點到 拐點乖上3形成新的涵數(shù)構成心臟收縮期的右冠狀動脈的脈波波形心臟收縮時脈波曲 線的面積為 式中，P。S1是以心臟造影檢測的心臟收縮時右冠狀動脈的血壓曲線收縮期前部分 的血壓曲線，PSS1是收縮期頸動脈脈波曲線前部分的血壓曲線，PCS2是收縮時右冠狀動脈的 血壓曲線的后部分，PSS2是收縮期頸動脈脈波曲線后部分的血壓曲線，通過上述可計算出a 與3值；右冠狀動脈收縮期脈波曲線的面積As = Asl+As2利用對患者進行心臟造影檢查得到的資料計算出的a =0.73 ^ =0.74，所以 主處理器對心臟收縮期頸動脈波的面積進行積分求出右冠狀動脈內(nèi)壓曲線的面積As = Asl+As2由于a，0近似，按0. 735給予平均值后可以簡化計算由上式 右冠狀動脈的順應性
(32)
P是右冠狀動脈內(nèi)壓曲線的平均值是
由于
右冠狀動脈的血流量為
右冠狀動脈血流阻力Rtr = (pd-pv)/Sv(34)Rpr = Ad/Sr*Td(35)式中，Rtr為右冠狀動脈擴張期總阻力，Rpr為右冠狀動脈擴張期末梢血管血流阻 力；利用順應性與血流阻力由Poiseuile公式計算彈性系數(shù)，即動脈硬化度彈性系數(shù)由其定義
(37) 式中，dp為壓力曲線的微分，dl為線性微分，Ce為彈性波傳播速度，r為血管直徑， D為血管斷面面積，h為血管的厚度，P為血液密度，PWV為脈波傳播速度，E為彈性系數(shù)，；彈性系數(shù)(動脈硬化度)E = k (PWV) *R_°__25/C (38)上式中k = f (PffV0-23)是隨主動脈的PWV°_23變化的涵數(shù)，PffV在650-1120間變化 時k在0. 72-0. 64間變化；左右冠狀動脈、腦血管的動脈硬化度均可由上式得出。腦血管的順應性與血流阻力在Wills環(huán)的各血管分支視為一個彈性腔的前提下 以頸、椎動脈的血流量與血壓為基礎計算得出。
所以大腦中動脈的彈性腔方程式可以如下列出
(39)
初期條件為
式中，ts是擴張期間，T是心率周期； 對以上公式整理得出
大腦中動脈的平均順應性，公式為
(41) 血流阻力Rm，公式為 式中，P表示平均血壓；相類似，大腦前動脈的順應性，公式為 (43) 血流阻力，公式為 大腦后動脈的順應性，公式為 (45) 血流阻力，公式為
腦動脈的彈性系數(shù)與冠狀動脈的彈性系數(shù)計算方法相同步驟6 輸出主處理器計算結果；本發(fā)明優(yōu)點利用本發(fā)明裝置可實現(xiàn)無創(chuàng)檢測心腦血管，通過測量左、右頸椎動 脈，大腦前、中、后動脈，左右冠狀動脈的血壓與血流量，對心腦血管系各血管支進行生物力 學方式的分析，獲取心腦血管各血管支的彈性系數(shù)、順應性、血流阻力、血流量等生物力學 指標，本發(fā)明作為心臟造影、核磁共振(MR1)、CT等設備與TCD、ECG間的補充設備，對心肌梗 塞、腦血栓的早期診斷具有重要的意義。


圖1為本發(fā)明心腦血管特性與血流特性分析儀結構框圖；圖2為本發(fā)明心腦血管特性與血流特性分析儀信號接收裝置總體結構圖；圖3為本發(fā)明心腦血管特性與血流特性分析儀壓力脈波傳感器外觀示意圖；圖4為本發(fā)明心腦血管特性與血流特性分析儀壓力脈波傳感器剖面圖；圖5為本發(fā)明心腦血管特性與血流特性分析儀入口電路原理圖；圖6為本發(fā)明心腦血管特性與血流特性分析儀高頻恒流源電路原理圖；圖7為本發(fā)明心腦血管特性與血流特性分析儀高頻放大電路原理圖；圖8為本發(fā)明心腦血管特性與血流特性分析儀檢波器電路原理圖；圖9為本發(fā)明心腦血管特性與血流特性分析儀低頻放大電路原理圖；圖10為本發(fā)明心腦血管特性與血流特性分析儀第一放大電路原理圖；圖11為本發(fā)明心腦血管特性與血流特性分析儀入口緩沖電路原理圖；圖12為本發(fā)明心腦血管特性與血流特性分析儀導聯(lián)選擇器電路原理圖；圖13為本發(fā)明心腦血管特性與血流特性分析儀第二放大電路原理圖；圖14為本發(fā)明心腦血管特性與血流特性分析儀第三放大電路原理圖；圖15為本發(fā)明心腦血管特性與血流特性分析儀檢測到的頸動脈血流圖；圖16為本發(fā)明心腦血管特性與血流特性分析儀冠狀動脈血液循環(huán)模型示意圖；圖17為本發(fā)明心腦血管特性與血流特性分析儀冠狀動脈血液循環(huán)模型等價電路 圖；圖18為本發(fā)明心腦血管特性與血流特性分析儀腦血管血液循環(huán)模型圖；圖19為本發(fā)明心腦血管特性與血流特性分析儀腦血管血液循環(huán)模型等價電路 圖；圖20為本發(fā)明心腦血管特性與血流特性分析儀心血管系狀態(tài)評價圖；圖21為本發(fā)明心腦血管特性與血流特性分析儀的檢測方法的流程圖；圖中，1下殼體，2上殼體，3傳感器主體，4傳感器探頭基座，5傳感器接收端探頭， 6密封墊圈。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。本發(fā)明裝置如圖1 圖14所示，該裝置包括壓力脈波傳感器、頸動脈與椎動脈 血流圖感應電極、心電圖感應電極、心音圖傳感器、信號接收裝置和主處理器及輸入輸出部 件；空氣傳達式頸動脈波傳感器的輸出端連接信號接收裝置的第一輸入端、與自動血壓計 一體的空氣傳達式脈搏傳感器的輸出端連接信號接收裝置的第二輸入端、頸動脈與椎動脈 血流圖感應電極的輸出端連接信號接收裝置的第三輸入端、心電圖感應電極的輸出端連接 信號接收裝置的第四輸入端、心音圖傳感器的輸出端連接信號接收裝置的第五輸入端，信 號接收裝置的輸出端連接主處理器及輸入輸出部件的輸入端；其中，壓力脈波傳感器實現(xiàn)兩部分功能用來采集頸動脈壓力脈波圖和上臂壓力 脈波圖，如圖3和圖4所示，由上殼體(2)、壓力脈波傳感器的主體(3)、壓力脈波傳感器的 探頭基座(4)、壓力脈波傳感器的接收端探頭(5)和下殼體(1)組成，壓力脈波傳感器的主 體(3)位于下殼體(1)內(nèi)一端，下殼體(1)內(nèi)另一端設有凹槽，凹槽中心開孔，壓力脈波傳 感器的探頭基座(4)及壓力脈波傳感器的接收端探頭(5)穿過凹槽中心孔，上殼體(2) — 端設有突起，突起部分中空，上殼體突起與下殼體凹槽成螺紋連接，上殼體(2)的另一端為 中空曲面，滿足Z = K1*X*X+K2*Y*Y，式中K1，K2為常數(shù)，其取值范圍在2. 1 2. 3之間，X、 Y、Z分別表示3維坐標軸中的橫軸、豎軸和垂直軸，本發(fā)明中截取長度為1. 3cm ；所述的輸入輸出部件包括顯示器、鍵盤、計算機和打印機；信號接收裝置包括入口電路、高頻恒流源、高頻放大電路、檢波器電路、低頻放大電 路、第一放大電路、入口緩沖電路、導聯(lián)選擇電路、第二放大電路、第三放大電路，其中，頸椎動 脈血流圖電極的輸出端連接入口電路的第一輸入端，高頻恒流源電路的輸出端連接入口電路 的第二輸入端，入口電路的輸出端連接高頻放大電路的輸入端，高頻放大電路的輸出端連接 檢波器電路的輸入端，檢波器電路的輸出端連接低頻放大電路的輸入端，低頻放大電路的輸 出端連接A/D變換器的輸入端；壓力脈波傳感器的輸出端連接第一放大電路的輸入端，第一 放大電路的輸出端連接A/D變換器的輸入端；心電圖感應電極的輸出端連接入口緩沖電路的 輸入端，入口緩沖電路的輸出端連接導聯(lián)選擇電路的輸入端，導聯(lián)選擇電路的輸出端連接第 二放大器的輸入端，第二放大器的輸出端連接A/D變換器的輸入端；心音圖傳感器的輸出端 連接第三放大器的輸入端，第三放大器的輸出端連接A/D變換器的輸入端；入口電路的插槽，型號為W-A2508-IN，其4腳和5腳作為入口電路的第一輸入端， 連接頸椎動脈血流圖電極的輸出端，入口電路的11腳和12腳作為入口電路的輸出端，連接 高頻放大電路的輸入端13腳和14腳，高頻放大電路的輸出端15腳連接檢波器電路的輸入 端15腳，檢波器電路的輸出端16腳連接低頻放大電路的輸入端16腳，低頻放大電路的輸 出端連A/D變換器的13腳，高頻恒流源電路的輸出端11腳和12腳連接入口電路的第二輸 入端11腳和12腳；高頻波靜電流端中，出口靜電流是1 1. 5mA，出口電流頻率是35. 3KHz, 出口阻抗是16. 4K Q (50. 3KHz出口時)，入口回路中Zo的標準阻抗是50歐，dZ標準阻抗是 50m Q，頸動脈與椎動脈血流圖的高頻增益達到72 士 2 (50. 3KHz，0 150mVpp入口時)，入口 阻抗400k Q (50. 3KHz)，出口阻抗30 Q以下，檢波端出口值為1. 24V直流(50. 3KHz，7Vpp)， 入口時低頻增益端的通帶為0. 3 30Hz，增益為0 5(Zo)，470 士 5(dZ)；第一放大電路的插槽J600的1腳、2腳和3腳作為第一放大電路的輸入端，連接壓力脈波傳感器的輸出端，第一放大電路的輸出端連接A/D變換器的13腳；其中，第一放大電 路的增益達到100倍、入口阻抗4. 7歐、頻率特性1 200Hz ；A/D變換器的入口電壓范圍是 士 10V, A/D變換最大時間為35u s ；入口緩沖電路的插槽CON的1腳 10腳作為入口緩沖電路的輸入端，連接心電圖 感應電極的輸出端，入口緩沖電路的17腳、18腳、19腳作為入口緩沖電路的輸出端，連接導 聯(lián)選擇器電路的輸入端17腳、18腳、19腳；心電圖電路入口阻抗為10MQ以上，時間常數(shù) 1. 5秒以上，頻率特性為1 250Hz，CMR比為60dB以上，電壓增益為2000 2020倍；導聯(lián)選擇器的輸出端110腳、111腳、112腳、113腳、114腳、115腳依次連接第二 放大電路的輸入端110腳、111腳、112腳、113腳、114腳、115腳，第二放大電路的選擇器 ADG508的輸出端連接A/D變換器的輸入端13腳；第三放大電路的插槽J600的1腳、2腳和3腳作為第三放大電路的輸入端，連接壓 力脈搏傳感器的輸出端，第一放大電路的輸出端連接A/D變換器的13腳；心音圖傳感器的輸出端連接第三放大電路的輸入端，第三放大電路的輸出端連接 A/D變換器的輸入端13腳；第三放大電路的入口阻抗為2. 7MQ以上，頻率特性需保障30 300Hz ；心腦血管特性與血流特性分析儀的檢測方法檢測方法包括以下步驟，如圖21所 示步驟1 輸入患者信息如下姓名黃浩林；出生日期1942年3月2日；身高172;體重78KG;民族漢族/亞洲人；血壓170/100;步驟2 采集患者生物信號，包括頸動脈壓力脈波圖、冠狀動脈壓力脈波圖、頸動 脈與椎動脈血流圖、心電圖、心音圖，如圖15所示。步驟3 利用上臂壓力脈波圖構造心臟擴張時冠狀動脈擴張期曲線并求出心臟擴 張時冠狀動脈擴張期曲線的傾斜度，進而計算出左右冠狀動脈的血流量，如圖16、圖17所 示；步驟4 確定左前大腦動脈、左中大腦動脈、左后大腦動脈的血流量和頸、椎動脈 血流量；首先是將腦血管血液循環(huán)模型轉換為電路圖，如圖18、圖19所示，圖中C，R，P所 附的標識中1為左側、2為右側、m為中大腦、c為頸動脈、v為椎動脈、a為大腦前動脈、p為 大腦后動脈、b為腦基低動脈、pc為大腦后交通動脈、ac為大腦前交通動脈；另外，Q1是流入左側內(nèi)頸動脈的血流量、Q2是流入右側內(nèi)頸動脈的血流量、Q3是 流入左側椎動脈的血流量、Q4是流入右側椎動脈的血流量；前大腦動脈與后大腦動脈的前端為Wills環(huán)部分，后端為其基本血管分支，在此 前者定為1、后者定為2，例如，前大腦動脈的Wills環(huán)部分的左側寫成Rail ；為了解釋這樣的模型列出方程式的話，未知數(shù)的個數(shù)與方程式的個數(shù)應該是一致的，但通過以頸動脈與椎動脈測量的數(shù)據(jù)因未知數(shù)的個數(shù)比方程式的個數(shù)多，所以做出解 釋是不可能的；本實施例將系統(tǒng)視為由交通動脈分解的系而解決問題，這時，所有的系分解成為 單彈性腔，所以計算就會變的簡單，所提出的核心問題是計算A點與B點上分流到大腦前、 中動脈的血流量與計算C、D點上分流到左、右大腦后動脈血流量，只要解決這個問題就可 以通過求解單彈性腔方程式方便的評價腦血管系；右側大腦動脈的計算與此相同，在此不再贅述；步驟5 計算左右冠狀動脈與腦血管的順應性、血流阻力及動脈硬化度，數(shù)據(jù)如 下前大腦動脈 中大腦動脈 后大腦動脈 其中，羅德系數(shù)m，n的取值如表2所示表2 步驟6 輸出主處理器的計算結果，見圖20所示，圖中□表示左側中大腦動脈在2 區(qū)域，2區(qū)域是腦血栓危險區(qū)域。
權利要求
一種心腦血管特性與血流特性分析儀，其特征在于該檢測儀包括壓力脈波傳感器、頸動脈與椎動脈血流圖感應電極、心電圖感應電極、心音圖傳感器、信號接收裝置、主處理器及輸入輸出部件；壓力脈波傳感器輸出端連接信號接收裝置的第一輸入端、頸動脈與椎動脈血流圖感應電極的輸出端連接信號接收裝置的第二輸入端，心電圖感應電極的輸出端連接信號接收裝置的第三輸入端，心音圖傳感器的輸出端連接信號接收裝置的第四輸入端，信號接收裝置的輸出端連接主處理器及輸入輸出部件的輸入端。
2.根據(jù)權利要求1所述的心腦血管特性與血流特性分析儀，其特征在于所述的壓力 脈波傳感器由上殼體、壓力脈波傳感器的主體、壓力脈波傳感器的探頭基座、壓力脈波傳感 器的接收端探頭和下殼體組成，壓力脈波傳感器的主體位于下殼體內(nèi)一端，下殼體內(nèi)另一 端設有凹槽，凹槽中心開孔，壓力脈波傳感器的探頭基座及接收端探頭穿過凹槽中心孔，上 殼體一端設有突起，突起部分中空，上殼體突起與下殼體凹槽成螺紋連接，上殼體的另一端 為中空曲面，滿足Z = K1*X*X+K2*Y*Y，式中K1，K2為常數(shù)，其取值范圍在2. 1 2. 3之間， X、Y、Z分別表示3維坐標軸中的橫軸、豎軸和垂直軸，且截取長度為1. 3cm。
3.采用權利要求1所述的心腦血管特性與血流特性分析儀的檢測方法，其特征在于 包括以下步驟步驟1 輸入患者信息，包括患者姓名、身高、體重、民族、血壓；步驟2:采集患者生物信號，包括頸動脈壓力脈波圖、上臂壓力脈波圖、頸動脈與椎動 脈血流圖、心電圖、心音圖，具體采集方法如下(1)頸動脈壓力脈波圖采集方法為采用空氣傳達式脈波傳感器在血管表皮層施以 不同的壓力，將頸動脈傳感器放置在人體頸動脈上；(2)上臂壓力脈波圖采集方法為采用上臂袖帶采集上臂動脈壓力脈波，將袖帶套在 上臂動脈處；(3)頸動脈與椎動脈血流圖采集方法為頸動脈腦血流圖感應電極的入口電極放置在 眼眉上的滑車上動脈與鎖骨下部位置，出口電極放置在乳突的頸動脈位置；椎動脈腦血流 圖感應電極的入口電極放置在第二頸椎與肩部位置，出口電極放置在第三頸椎與第六頸椎 間以5cm為間隔放置；(4)心電圖采集方法為采用四肢電極采集心電圖；(5)心音圖采集方法為心音圖傳感器放置在心尖部采集心音圖；步驟3 利用上臂壓力脈波圖構造心臟擴張時冠狀動脈擴張期曲線并求出心臟擴張時 冠狀動脈擴張期曲線的傾斜度，進而計算出左右冠狀動脈的血流量；(1)心臟擴張期時左右冠狀動脈擴張期曲線的確定方法為左右冠狀動脈內(nèi)壓曲線的擴張期部分的頻率頻譜由低頻波和高頻波組成，用上臂壓力 脈波傳感器施予高于收縮期血壓12%的壓力接收壓力脈波就會顯示出高頻波；反之，施予 低于擴張期血壓18%的壓力時就會顯示低頻波，將用以上方法得到的高頻波與低頻波合成 為主動脈擴張期重疊波點開始的內(nèi)壓曲線，公式為pd = ciPds) + d(_Pcc)c + d c + d(1)式中，P。d是用心臟造影檢測的擴張期主動脈弓內(nèi)壓曲線，Pds是施于低于擴張期壓時以本發(fā)明方法檢測到的脈波曲線的擴張期部分，Pcc是施于超過收縮期壓時以本發(fā)明 方法檢測的脈波曲線的擴張期部分，C, d常數(shù)，其取值范圍分別為C = (2)求出心臟擴張時冠狀動脈擴張期曲線的傾斜度，進而計算出左右冠狀動脈的血流 量，方法為利用歐拉公式計算左右冠狀動脈的血流量左右冠狀動脈擴張期流動的血液從S斷面 平均化意義上來說是均勻的，把在血管中流動的血液視為一次元層流，血壓波形與血流波 形近似，因此擴張期脈波曲線上某一點X上的速度V為V = + ; 由于仝=生仝=1辦=—，所以血流量0 =±,c dt dx dt dxA A V ‘“‘“ dt式中，Qin是血流量，C是順應性，ρ是冠狀動脈擴張期壓力，是擴張期主動脈弓內(nèi)壓at曲線的斜度；由于f每時都在變化，所以平均血流量&也可以表示為 步驟4 確定左大腦前動脈、左大腦中動脈、左大腦后動脈的血流量和左右頸、椎動脈 血流量，方法如下步驟4-1 確定左大腦前動脈和左大腦中動脈的血流量利用頸動脈的脈波傳播速度PWV計算大腦前動脈與大腦中動脈的血流量，公式為QzQrj^KD⑶式中，Qal為左大腦前動脈血流量，Q1為頸動脈血流量，A為頸動脈的直徑，PffV為頸動 脈傳播速度，P；為拐點血壓，Pd為擴張期血壓；Qml(P；-PJ(4)ml PWV式中，Qffll為左大腦中動脈的血流量； 左大腦后動脈的血流量計算方式如下左大腦后動脈的血流量由椎腦基低動脈中的血流量與頸動脈中的血流量決定，公式為Qp] =Ql+Qt^ (5)式中，Qpl為大腦后動脈的血流量，O"為由頸動脈流入大腦后動脈的血流量，β；為椎腦基低動脈流入大腦后動脈的血流量，且有這=，式中，Qb表示，Q4表示流入右側椎動脈的血流量，Q3表示流入左側椎動脈的血流量；現(xiàn)在將流入左側椎動脈的血流量Q3與流入左側內(nèi)頸動脈的血流量Q1的比設為a，3 且有■，左側椎動脈的血流量基準值0與左椎動脈血流量基準值◎的比設為徹，且有 化，進行試驗，得到如下的相關式 式中，K為相關系數(shù)，其值在0. 8-1. 2之間，所以 步驟4-2 確定左右頸椎動脈血流量，公式為 (8)式中，k為常數(shù)，取值為0.76-0. 83，P是血液密度，L是頸、椎動脈血流圖出口電極間 的距離，f|max是值頸、椎動脈收縮期傾斜度的最大值，T是心率周期；步驟5 計算左右冠狀動脈、腦血管的順應性、血流阻力、動脈硬化度和左右管狀動脈血流量；心臟收縮期左冠狀動脈的平均順應性為 式中，是擴張期平均血壓， /(C*n),所以左冠狀動脈血流量公式為 左冠狀動脈血流阻力 Rpl = WL 式中，Rtl為左冠狀動脈擴張期總阻力，Rpl為左冠狀動脈擴張期末梢血管血流阻力 右冠狀動脈的順應性，公式為 戶是右冠狀動脈內(nèi)壓曲線的平均值是Srd-Ad/(As+Ad)由于0 =/(C、)右冠狀動脈的血流量為 右冠狀動脈血流阻力 式中，Rtr為右冠狀動脈擴張期總阻力，Rpr為右冠狀動脈擴張期末梢血管血流阻力； 上式中k = f (PffV0-23)是隨主動脈的PWVtl 23變化的涵數(shù)，PffV在650-1120間變化時k 在0. 72-0. 64間變化；大腦中動脈的平均順應性，公式為 式中，P表示平均血壓； 相類似，前大腦動脈的順應性，公式為
全文摘要
一種心腦血管特性與血流特性分析儀及檢測方法，屬于醫(yī)療器械領域，包括壓力脈波傳感器、頸動脈與椎動脈血流圖感應電極、心電圖感應電極、心音圖傳感器、信號接收裝置、主處理器及輸入輸出部件；利用本發(fā)明裝置可實現(xiàn)無創(chuàng)檢測心腦血管，通過測量左、右頸椎動脈，大腦前、中、后動脈，左右冠狀動脈的血壓與血流量，對心腦血管系各血管支進行生物力學方式的分析，獲取心腦血管各血管支的彈性系數(shù)、順應性、血流阻力、血流量等生物力學指標，本發(fā)明作為心臟造影、核磁共振MRI、CT等設備與TCD、ECG間的補充設備，對心肌梗塞、腦血栓的早期診斷具有重要的意義。
文檔編號G06F19/00GK101889861SQ20101023855
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月28日 優(yōu)先權日2010年7月28日
發(fā)明者樸哲萬, 玉荊泉, 金壽山, 金正鐵, 金貞玉 申請人:沈陽恒德醫(yī)療器械研發(fā)有限公司;金壽山;樸哲萬