專利名稱：基于指端容積脈搏血流波無創檢測血流參數的方法
技術領域：
指端容積脈搏血流波無創檢測血流參數的方法屬于人體心血管參數檢測技術領域。
背景技術：
目前已開發應用的血流參數無創檢測儀如TP-CBS(見發明專利“心血管參數無損傷檢測法及裝置”，專利號為87104261.4)，主要采用脈搏壓力傳感器檢測橈動脈脈搏壓力信號(圖1)，它以一個與人體外周阻力、血管壁彈性和血液粘性等生理因素有關并相當于脈搏壓力信號脈動分量的平均值和最大值之比的橈動脈脈搏壓力波形系數K作為其特征點，并配合常規血壓計收縮壓Ps和舒張壓Pd的測量，從而得到11項血流參數。這種方法的優點是無創性的，脈搏波信號只取一個特征點，比較簡單，臨床上易于實現。其缺點是對橈動脈檢測點的位置要求十分嚴格，信號的適應性、穩定性和重復性都不夠理想。在其它一些心血管血流參數無創檢測儀器如“心血管參數測試裝置”(見發明專利號ZL95241694.8)，它應用光發射器和光接收器等光電檢測方法，以不同波長的光發射器發出的光照射手指，并通過一套機械裝置去調節手指血管的壓力狀態。此時，光接收器和壓力傳感器分別測出血流和壓力的波形圖。通過血流圖和壓力波形圖經計算機計算出心率、血流速度、心搏出量等10余項心血管參數。此方法由于采用光電檢測方法，使信號的穩定性和重復性較好，但其復雜的機械裝置，操作費時費事，在臨床應用時十分不便。
發明內容
本發明的目的在于提出一個基于指端容積脈搏血流波無創檢測血流參數的方法。
本發明的原理是以指端容積脈搏血流為信息(圖2)，根據橈動脈脈搏壓力與指端容積脈搏血流兩者的關系，并配合常規血壓計測量收縮壓Ps和舒張壓Pd，共同對指端容積脈搏血流進行標定，從而得出心血管11項血流參數指標。所要解決的技術問題是如何建立橈動脈脈搏壓力與指端容積脈搏血流兩者的關系。由血流動力學可知，橈動脈脈搏壓力P(t)的平均值Pm可以表示為Pm=1T∫0TP(t)dt=Pd+K(Ps-Pd)---(1)]]>(圖3)指端容積脈搏血流Q(t)的平均值Qm可表示為Qm=1T∫0TQ(t)dt=Qmin+K′(Qmax-Qmin)---(2)]]>(圖4)
其中Ps為收縮壓；Pd為舒張壓；K=Pm-PdPs-Pd]]>為橈動脈脈搏壓力波形系數，可由橈動脈脈搏壓力信號得出；Qmax為指端容積脈搏血流最大值；Qmin為指端容積脈搏血流最小值；K′=Qm-QminQmax-Qmin]]>為指端容積脈搏血流波形系數，可由指端容積脈搏血流信號得出。
T為心動周期。
橈動脈脈搏壓力與指端容積脈搏血流兩者將通過外周阻力R聯系起來，即R=PmQm]]>因而指端容積脈搏血流與橈動脈脈搏壓力兩者之間的關系可表示為Qm=PmR=PdR+KPs-PdR=Qmin+K′(Qmax-Qmin)---(3)]]>在上述關系式(3)中，Ps、Pd可通過常規血壓計得出，只有K與R是未知數。
本發明所采用的技術方案特征為(1)采用脈搏壓力傳感器、光電容積脈搏血流傳感器和常規血壓計對青年、中年和老年各類人群檢測Ps、Pd、Pm、Qmax、Qmin和Qm參數，并分別計算橈動脈脈搏壓力波形系數K和指端容積脈搏血流波形系數K′。通過上述各類人群K和K′的臨床實測數據，在計算機中回歸出K＝f(K′)的經驗曲線(圖5)，并存儲在計算機中；(2)對每一受試個體采用光電容積脈搏血流傳感器檢測指端容積脈搏血流信號，輸入至計算機中讀出心動周期T和計算出指端容積脈搏血流的波形系數K′，再根據存儲在計算機中的K＝f(K′)曲線，自動找出橈動脈脈搏壓力波形系數K；(3)用常規血壓計測量受試個體的Ps和Pd，由Ps、Pd和K按照橈動脈脈搏壓力波確定血流參數的公式R=K217[PdPs-Pd+K]×60]]>確定外周阻力R；(4)根據指端容積脈搏血流與橈動脈脈搏壓力之間的關系式(3)，由Ps、Pd、K和R共同對指端容積脈搏血流Qm進行標定；(5)根據在計算機中標定出的Qm，即可得出心搏出量SV＝QmT。檢測系統的硬件結構框圖如圖6所示，計算機內的計算過程可按圖7所示的程序流程框圖進行；(6)心血管血流參數其它指標如脈壓差Ps-Pd，平均動脈壓Pm、心率f、心輸出量CO、心搏指數SI、心臟指數CI、外周阻力R和血管順應性AC都可由公知公式分別導出。
臨床證實，本發明可達到預期目的。通過檢測指端容積脈搏血流的方法，經標定后可以得到11項血流參數指標。圖8為某健康成年人用指端容積脈搏血流法連續檢測10次的結果與同步進行的橈動脈脈搏壓力法連續檢測10次結果的比較。表明其適應性、重復性和穩定性比之于橈動脈脈搏壓力波法有很大的改善與提高，特別適用于心血管無創檢測、臨床監護、社區與家庭醫療保健以及遠程醫療等領域。
圖1脈搏壓力傳感器檢測橈動脈脈搏壓力信號；1、手腕 2、橈動脈 3、脈搏壓力傳感器圖2光電容積脈搏血流傳感器檢測指端容積脈搏血流信號；1、手指 2、光電容積脈搏血流傳感器圖3橈動脈脈搏壓力波形圖；圖4指端容積脈搏血流波形圖；圖5橈動脈脈搏壓力波形系數K與指端容積脈搏血流波形系數K′關系的經驗曲線；圖6檢測系統的硬件結構框圖；圖7檢測系統的程序流程框圖。
圖8某健康成年人指端容積脈搏血流法與橈動脈脈搏壓力法心輸出量檢測的同步比較結果具體實施方式
以下將對某青年男性個體按上述順序進行檢測(1)由光電容積脈搏血流傳感器在該個體指端檢測出容積脈搏血流信號，輸入計算機中讀出心動周期T=60f=6075=0.8s,]]>計算出指端容積脈搏血流波形系數K′=Qm-QminQmax-Qmin=0.4;]]>(2)根據存儲在計算機中的K＝f(K′)曲線，自動找出橈動脈脈搏壓力波形系數K＝0.35；(3)測量該個體血壓，得出收縮壓Ps＝120mmHg，舒張壓Pd＝80mmHg，與K＝0.35一起代入外周阻力公式中，得R=K217[PdPs-Pd+K]×60=1.0PRU;]]>將Ps＝120mmHg，舒張壓Pd＝80mmHg，K＝0.35和R＝1.0PRU一起代入公式
(4)Qm=PdR+KPs-PdR]]>中即可標定出容積脈搏血流的平均值Qm＝94ml/s(5)心搏出量SV＝QmT＝94×0.8＝75.2ml/beat(6)心輸出量CO＝SV·f＝75.2×75＝5.6l/min(7)由此導出其它血流參數。
用同樣方法對人群中男性中年個體和老年高血壓個體按上述順序進行檢測，其結果與被測個體的生理健康狀況一致。
權利要求
1)基于指端容積脈搏血流波無創檢測血流參數的方法含有由橈動脈脈搏壓力波確定血流參數的步驟，其特征在于它是以指端容積脈搏血流為信息，依據橈動脈脈搏壓力波形系數K與指端容積脈搏血流波形系數K′兩者關系的經驗曲線，配合常規血壓計的血壓測量，共同對容積脈搏血流進行標定；本發明依次包括以下步驟(1)采用脈搏壓力傳感器、光電容積脈搏血流傳感器和常規血壓計對青年、中年和老年各類人群檢測收縮壓Ps、舒張壓Pd、脈搏壓力平均值Pm、指端容積脈搏血流最大值Qmax、指端容積脈搏血流最小值Qmin、和指端容積脈搏血流的平均值Qm，并分別計算出橈動脈脈搏壓力波形系數K=Pm-PdPs-Pd]]>和指端容積脈搏血流波形系數K′=Qm-QminQmax-Qmin,]]>通過上述各類人群的K和K′的臨床實測數據，在計算機中回歸出K＝f(K′)的經驗曲線，并存儲在計算機中；(2)對每一受試個體采用光電容積脈搏血流傳感器檢測指端容積脈搏血流信號，輸至計算機中，讀出其心動周期T并計算其波形系數K′，按照上述K＝f(K′)曲線，計算機自動找出K；(3)用常規血壓計測量受試個體Ps和Pd，由Ps、Pd和K根據橈動脈脈搏壓力波確定血流參數的公式R=K217[PdPs-Pd+K]×60]]>確定外周阻力R；(4)根據指端容積脈搏血流與橈動脈脈搏壓力之間的關系式Qm=PmR=PdR+KPs-PdR=Qmin+K′(Qmax-Qmin),]]>由Ps、Pd、K和R共同對指端容積脈搏血流Qm進行標定；(5)根據Qm、T即可得出心搏出量SV＝QmT，并按公知的血流參數公式導出其它指標。
全文摘要
指端容積脈搏血流波無創檢測血流參數的方法屬于人體心血管參數檢測技術領域。其特征是采用指端光電容積脈搏血流檢測方法，通過指端容積脈搏血流和橈動脈脈搏壓力的相互聯系，并配合常規血壓計的血壓測量，共同對指端容積脈搏血流進行標定，從而得出11項血流參數指標，與傳統的橈動脈脈搏壓力波法相比，具有適應性、重復性和穩定性好等優點，特別適用于醫學無創檢查、臨床監護、社區與家庭醫療保健以及遠程醫療等領域。
文檔編號A61B5/026GK1631319SQ20031012118
公開日2005年6月29日 申請日期2003年12月23日 優先權日2003年12月23日
發明者羅志昌, 張松, 楊益民, 李旭雯 申請人:羅志昌