專利名稱：利用橈動脈脈搏波獲取主動脈脈搏波速度的方法
技術領域：
本發明涉及生物醫學中的心血管醫學領域，具體涉及一種利用橈動脈脈搏波獲取主動脈脈搏波速度的方法。
背景技術：
心血管病是全球范圍造成死亡的最主要原因。全球每年約有1710萬人死于心血管病，占總死亡的(世界衛生組織2009年9月實況報道第317號)。我國估計每年心血管病死亡300萬人，每死亡3人中就有1人是心血管病(《中國心血管病報告2007》)。 心血管病已經成為二十一世紀威脅人類健康的重大公共衛生問題。心血管疾病的本質是動脈硬化造成的動脈(包括大動脈)整體結構和功能的改變。動脈硬度的改變早于結構的改變，且結構的改變往往是不可逆的，因此，對心血管病高危人群進行早期檢測，發現動脈硬度的改變并進行重點監控和干預，才能有效地預防和延緩心血管病的發生和發展。近幾年，基于脈搏波的動脈硬化檢測一直是一個研究熱點。脈搏波的產生原理是 左心室收縮產生前向壓力波并沿著動脈樹傳播，當遇到分支點后產生反射，脈搏波即前向壓力波與反射波的合成波。根據“當動脈硬化時，由心臟輸出的血液產生的波動(脈搏波) 的傳導速度會加快”這一原理，提出測量主動脈脈搏波的傳導速度(PWV)來判斷動脈硬度。 研究表明，主動脈PWV是心血管事件的一個強指示器。主動脈PWV —般通過測量頸股動脈脈搏波速度CFPWV獲取。2006年，CFPffV被《歐洲心臟病學雜志》確定為動脈硬化檢測的“金標準”，2007年CFPWV檢測被列入“歐洲高血壓防治指南”。目前在國外，CFPWV檢查因為其操作簡便、無創傷性、結果可靠、價格低廉等優點已被歐美等發達國家列為一項常規動脈硬化早期檢測的項目。目前，國際公認的可用于CFPWV檢測的儀器有法國的Complior和澳大利亞的 SphygmoCor0這兩款儀器均是通過分析記錄的頸動脈和股動脈波形獲取脈搏波傳遞時間 PTT，用直接測量的頸股動脈距離L除以PTT獲取CFPWV。有研究表明，SphygmoCor獲取的 CFPffV小于Complior獲取的CFPWV。關鍵在于L的計算方法不同，Complior的L等于測量頸動脈和股動脈之間的體表距離，SphygmoCor的L等于胸骨切跡至股動脈的距離減去胸骨切跡至頸動脈的距離。最新的研究推薦采用第二種方法計算脈搏波傳遞的距離。雖然以上兩種方法已經有效地用于PWV研究及臨床試驗，但兩種方法對于腹部脂肪較多的對象都難以獲得其穩定的股動脈波形，測試時間較長；兩種方法都需要測試頸動脈波形和股動脈波形，測試流程較復雜；兩種方法都至少有一個傳感器是手持式傳感器，對操作人員有較高的要求，使用不方便。另外，Complior獲取老年人頸動脈脈搏波時還存在窒息的安全隱患。所以主動脈PWV測量方法還有待改進。
發明內容
本發明的目的是提供一種利用橈動脈脈搏波獲取主動脈脈搏波速度的方法，以解決現有技術測量方法由于難以獲取穩定的脈搏波波形、測試流程復雜、使用不便、存在安全隱患而導致主動脈脈搏波速度測量困難的問題。為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為利用橈動脈脈搏波獲取主動脈脈搏波速度的方法，其特征在于采用脈搏測量裝置測量人體腕部的脈搏波信號，并將所述脈搏波信號傳送至計算機，在所述計算機中根據橈動脈脈搏波的波形，或者人體動脈樹中前向壓力波的波形和前向壓力波傳播至腹主動脈髂總動脈交匯處產生的反射波的波形獲得主動脈脈搏波傳播時間△ t，并測量得到人體的主動脈長度L，主動脈脈搏波速度aoPWV利用公式aoPWV = 2L/ Δ t求出。所述的利用橈動脈脈搏波獲取主動脈脈搏波速度的方法，其特征在于所述主動脈脈搏波傳播時間At計算方法為所述橈動脈脈搏波波形中主波峰值點和橈動脈脈搏波波形中反射波峰值點之間的時間差，或者所述前向壓力波波形峰值點和所述前向壓力波傳播至腹主動脈髂總動脈交匯處產生的反射波波形峰值點之間的時間差；所述前向壓力波指心臟射血時產生的順著人體動脈樹傳播的波，所述橈動脈脈搏波的主波指所述前向壓力波沿著人體動脈樹直接傳播至橈動脈處的波，所述橈動脈脈搏波的反射波指所述前向壓力波傳播至腹主動脈髂總動脈交匯處產生的反射波傳播至橈動脈處的波；所述的利用橈動脈脈搏波獲取主動脈脈搏波速度的方法，其特征在于所述主動脈長度L等于人體胸骨切跡至肚臍的距離。所述的利用橈動脈脈搏波獲取主動脈脈搏波速度的方法，其特征在于所述脈搏測量裝置包括脈搏夾、固定在脈搏夾上的脈搏傳感器、脈搏采集盒，所述脈搏夾將脈搏傳感器夾持在人體腕部，所述脈搏采集盒中設置有信號調理電路、微控制芯片、光電耦合器、直流穩壓電路，所述信號調理電路、光電耦合器分別電連接在微控制芯片上，所述直流穩壓電路接外部電源并供電至微控制芯片，所述脈搏傳感器與所述信號調理電路電連接以傳送脈搏波信號，所述微控制芯片通過光電耦合器與計算機通訊，向計算機傳送脈搏波信號。所述的利用橈動脈脈搏波獲取主動脈脈搏波速度的方法，其特征在于所述脈搏夾包括兩個中間鉸接的夾鉗，兩夾鉗后端之間連接有彈簧，其中一個夾鉗前端固定有所述脈搏傳感器。本發明的有益效果為(1)本發明僅需要提取橈動脈脈搏波就可以獲取主動脈脈搏波速度，而橈動脈脈搏波易于提取，測試流程簡單，測試時間短，且橈動脈脈搏波比較穩定，在人體測試時也不存在安全隱患，克服了傳統的SphygmoCor方法和Complior方法需要提取頸股動脈脈搏波才能獲取主動脈脈搏波速度的缺點。(2)本發明首次將脈搏波的傳播理論運用于PWV的計算，將采集點由2點簡化為 1點，采集位置由頸股動脈轉移到橈動脈，大大降低了信號采集難度，簡化了測試流程，在心血管疾病預防方面有著巨大的潛在應用價值。(3)本發明用脈搏夾固定脈搏傳感器在腕部，能快速準確地將脈搏傳感器固定在脈搏最強處，還可以調節該脈搏夾的松緊，脈搏信號強，脈搏夾變松，脈搏信號弱，脈搏夾變緊，使橈動脈脈搏波信號更易于獲取，且脈搏夾的操作方便，對操作人員的要求低。
圖1為本發明中典型的三峰橈動脈脈搏波的產生原理圖。圖2為本發明中脈搏波順著主動脈傳輸的時間波形示意圖；其中圖加為本發明所采用的橈動脈脈搏波主波峰值點與橈動脈脈搏波反射波峰值點的時間差示意圖；圖2b為本發明所采用的前向壓力波峰值點與腹主動脈髂總動脈交匯處的反射波峰值點的時間差示意圖.圖3為本發明中主動脈弓(胸骨切跡)到腹主動脈與髂總動脈交匯處(肚臍)距離的示意圖。圖4為本發明中脈搏測量裝置和計算機連接的結構框圖。圖5為本發明中脈搏測量裝置和計算機連接示意圖。圖6為本發明方法的工作流程圖。
具體實施例方式如圖1所示。前向壓力波是由左心射血沖擊主動脈瓣和血管壁所引起的；前向壓力波自主動脈根部出發，沿著動脈樹向外周動脈傳播，在動脈分支和外周阻力動脈的共同作用下，產生與前向壓力波方向相反的反射波；心室射血結束、主動脈瓣關閉之后，大動脈儲存的彈性勢能釋放，產生重搏波。前向壓力波、反射波和重搏波相互疊加，由于心臟機能、 動脈結構和周圍組織器官狀況的差異，形成了豐富多樣的脈搏波形態。簡言之，心臟射血時產生的前向壓力波順著動脈樹傳播，橈動脈脈搏波波形的主波指前向壓力波直接傳播至橈動脈處的波形；前向壓力波順著主動脈傳播至腹主動脈髂總動脈交匯處發生反射，橈動脈脈搏波波形的反射波是指腹主動脈髂總動脈交匯處的反射波傳播至橈動脈處的波形。如圖2所示。脈搏波順著主動脈傳輸時間，等于橈動脈脈搏波主波與反射波的時間差At，即前向壓力波直接傳播至橈動脈處與前向壓力波傳播至腹主動脈髂總動脈交匯處的反射波傳播到橈動脈處的時間差，計算方法有(1)橈動脈脈搏波主波峰值點與橈動脈脈搏波反射波峰值點的時間差，如圖加所示；( 前向壓力波峰值點與腹主動脈髂總動脈交匯處的反射波峰值點的時間差，如圖2b所示。如圖3所示。脈搏波順著主動脈傳輸距離，等于主動脈弓(胸骨切跡)到腹主動脈髂總動脈交匯處(肚臍)距離L的2倍，即前向壓力波傳播至橈動脈處與反射波傳播到橈動脈處的距離差。主動脈脈搏波速度aoPWV，是指前向壓力波順著主動脈的傳播速度，等于前向壓力波順著主動脈傳播的距離除以前向壓力波順著主動脈傳播時間，即主動脈弓(胸骨切跡) 到腹主動脈髂總動脈交匯處(肚臍)距離L的2倍除以橈動脈脈搏波主波與反射波的時間差At。如圖4所示。脈搏測量裝置包括脈搏夾4、固定在脈搏夾4上的脈搏傳感器3、脈搏采集盒5，脈搏夾4將脈搏傳感器3夾持在人體腕部，脈搏采集盒5中設置有信號調理電路5. 2、微控制芯片5. 1、光電耦合器5. 3、直流穩壓電路5. 4，信號調理電路5. 2、光電耦合器5. 3分別電連接在微控制芯片5. 1上，直流穩壓電路5. 4接外部電源1并供電至微控制芯片5. 1，脈搏傳感器3與信號調理電路5. 2電連接以傳送脈搏波信號，微控制芯片5. 1通
5過光電耦合器5. 3與計算機2通訊，向計算機2傳送脈搏波信號。如圖5所示。脈搏夾4包括兩個中間鉸接的夾鉗，兩夾鉗后端之間連接有彈簧7， 其中一個夾鉗前端固定有脈搏傳感器3。計算機還外接有打印機6，顯示器8。如圖6所示。本發明提出的基于橈動脈脈搏波獲取主動脈脈搏波速度方法簡要的工作流程是開始_>連接需要連接的部分_>檢查裝置的安全問題_>安裝專用的軟件_> 啟動專用的軟件_>輸入用戶相關信息_>測量分析主動脈脈搏波速度_>得到主動脈脈搏波速度_>保存打印結果，結束。當測量主動脈脈搏波速度時，首先將各個需要連接的部分連接好，需要接電的部分接電，檢查系統的安全問題，例如是否漏電等。啟動專用的分析軟件，輸入用戶相關信息 (姓名，年齡，性別，身高，體重，血壓等)，測量橈動脈脈搏波相關信息。用脈搏夾4將脈搏傳感器3固定在腕部橈動脈脈動最強處，按測量按鈕，開始檢測，微控制芯片5. 1控制脈搏傳感器3采集脈搏波相關數據，脈搏傳感器3采集到的數據經過信號調理電路5. 2處理后傳遞到微控制芯片5. 1上，光電耦合器5. 3將微控制芯片5. 1上的數據耦合到數據傳輸線上，數據傳輸線將數據傳輸到計算機2中；分析軟件對數據傳輸線傳輸過來的橈動脈脈搏波數據進行處理，得到橈動脈脈搏波主波與反射波的時間差Δ t， 人為測量主動脈弓(胸骨切跡)到腹主動脈髂總動脈交匯處(肚臍)的距離L，將2L輸入到軟件界面的距離欄，系統自動得到主動脈脈搏波速度，并且會顯示在軟件界面上，可以選擇打印主動脈脈搏波速度相關信息。
權利要求
1.利用橈動脈脈搏波獲取主動脈脈搏波速度的方法，其特征在于采用脈搏測量裝置測量人體腕部的脈搏波信號，并將所述脈搏波信號傳送至計算機，在所述計算機中根據橈動脈脈搏波的波形，或者人體動脈樹中前向壓力波的波形和前向壓力波傳播至腹主動脈髂總動脈交匯處產生的反射波的波形獲得主動脈脈搏波傳播時間△ t，并測量得到人體的主動脈長度L，主動脈脈搏波速度aoPWV利用公式aoPWV = 2L/ Δ t求出；
2.根據權利要求1所述的利用橈動脈脈搏波獲取主動脈脈搏波速度的方法，其特征在于所述主動脈脈搏波傳播時間At計算方法為所述橈動脈脈搏波波形中主波峰值點和橈動脈脈搏波波形中反射波峰值點之間的時間差，或者所述前向壓力波波形峰值點和所述前向壓力波傳播至腹主動脈髂總動脈交匯處產生的反射波波形峰值點之間的時間差；所述前向壓力波指心臟射血時產生的順著人體動脈樹傳播的波，所述橈動脈脈搏波的主波指所述前向壓力波沿著人體動脈樹直接傳播至橈動脈處的波，所述橈動脈脈搏波的反射波指所述前向壓力波傳播至腹主動脈髂總動脈交匯處產生的反射波傳播至橈動脈處的波；
3.根據權利要求1所述的利用橈動脈脈搏波獲取主動脈脈搏波速度的方法，其特征在于所述主動脈長度L等于人體胸骨切跡至肚臍的距離；
4.根據權利要求1所述的利用橈動脈脈搏波獲取主動脈脈搏波速度的方法，其特征在于所述脈搏測量裝置包括脈搏夾、固定在脈搏夾上的脈搏傳感器、脈搏采集盒，所述脈搏夾將脈搏傳感器夾持在人體腕部，所述脈搏采集盒中設置有信號調理電路、微控制芯片、光電耦合器、直流穩壓電路，所述信號調理電路、光電耦合器分別電連接在微控制芯片上，所述直流穩壓電路接外部電源并供電至微控制芯片，所述脈搏傳感器與所述信號調理電路電連接以傳送脈搏波信號，所述微控制芯片通過光電耦合器與計算機通訊，向計算機傳送脈搏波信號；
5.根據權利要求1所述的利用橈動脈脈搏波獲取主動脈脈搏波速度的方法，其特征在于所述脈搏夾包括兩個中間鉸接的夾鉗，兩夾鉗后端之間連接有彈簧，其中一個夾鉗前端固定有所述脈搏傳感器。
全文摘要
本發明公開了一種利用橈動脈脈搏波獲取主動脈脈搏波速度的方法，涉及生物醫學中的心血管醫學領域。本發明基于橈動脈一點的波形，能夠解析獲得主動脈脈搏波傳播時間，進而計算得到主動脈脈搏波速度，計算公式是主動脈脈搏波速度(aoPWV)，等于主動脈長度(L)的2倍除以橈動脈脈搏波主波與反射波之間的時間差(Δt)，即aoPWV＝2L/Δt；本發明首次將脈搏波的傳播理論運用于PWV的計算，將采集點由2點簡化為1點，采集位置由頸股動脈轉移到橈動脈，降低了信號采集難度，簡化了測試流程，且不存在安全隱患。本發明中的脈搏測量裝置，用脈搏夾固定脈搏傳感器，使橈動脈脈搏波更易采集，且操作方便，對操作人員要求低。
文檔編號A61B5/02GK102197996SQ20101055568
公開日2011年9月28日 申請日期2010年11月23日 優先權日2010年11月23日
發明者吳全玉, 孫怡寧, 張永亮, 李雪情, 鄭瑩瑩, 陳衛, 馬祖長, 黎秀龍 申請人:中國科學院合肥物質科學研究院