CN101843478A

CN101843478A - 内皮细胞功能诊断仪

Info

Publication number: CN101843478A
Application number: CN201010151854A
Authority: CN
Inventors: 苗铁军; 成怀畅; 唐元广
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-04-21
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2010-09-29

Abstract

本发明为诊断血管内皮功能的设备，属于医疗电子器械。本发明包括末梢循环探测系统、自动控制加压系统、人机接口、嵌入式硬件电路及软件算法模块等，完成后整机为立式机体。本发明观测指尖血管和血流的波动变化，通过施加指尖血管紧缩压力，观察外加印压开放后所产生的末梢张力的函数变化，给出血流波形和比容量的复杂性变化。用相空间混沌吸引子的变化来描述外加印压开放后所产生的血管膨胀变化，测试血管内皮功能。此相空间混沌吸引子可以导出本征特征比给出对比混沌吸引子在相空间尺度的本征轴的变化率和各种混沌不变量的变化率。采用本征轴的变化率给出％FMD，能很好地与内皮细胞功能状态吻合，评价和诊断血管内皮细胞功能。

Description

内皮细胞功能诊断仪

技术领域；医疗电子器械

背景技术：

现在诊断血管内皮功能诊断的设备有：血管内超声波探测仪、无创肱动脉高分辨超声显仪以及造影设备。超声诊断血管内皮细胞功能设备，虽然在冠心病诊断中发挥着非常重要的作用，但该设备的再现性差，精度低(低于71％)，要有专门人员操作，价格高(例如高分辨率Ultrasound system血管内皮功能诊断仪，价格高达一亿日元，大约600多万RMB；UNEX-EFsystem诊断仪，价格860万日元/台，大约55万RMB)。

发明内容：

内皮细胞功能诊断仪包括：末梢循环探测系统、自动控制加压系统、人机接口、嵌入式硬件电路及软件算法模块等，完成后整机为可拆立式机体。

1、末梢循环探测装置：由能夹在指尖处的探测外壳、循环信息传感器、放大器、模拟数字转换器、电缆及专用插头组成。

2、自动控制加压系统：由置于肱动脉处的充气带、精密压力传感器、医用气管、插头、自动控制气泵、阀门等构成组成。

3、人机接口：由彩色液晶显示屏、键盘及开关、USB接口、SD存储接口等构成。

4、嵌入式系统硬件电路：由只读内存(ROM)、随机存取存储器(RAM)及高频单片机构成。其中单片机处理各硬件系统并控制周边电路并在仪器启动后加载嵌入式操作系统及软件算法模块。

5、软件算法模块：软件算法模块内嵌入操作系统，仪器启动后自动加载。软件算法模块包括以下内容，是本发明的核心技术：

用本征分离法(EMD)分解波形为一系列成分：脉动成分，自律神经依赖的成分，中枢神经成分和自发变化成分。然后，提取脉动成分，进行混沌解析，构筑混沌吸引子。

观测时间信号x(i)(i＝0，1，2，3...n)出发，重建4维相空间(时间迟延τ)，

X(i)＝(x(i)，x(i+τ)，x(i+2τ)，x(i+3τ))

生成混沌吸引子。

计算加压前后混沌吸引子的传递函数f：

后混沌吸引子＝f(前混沌吸引子)

取f的本征特征比变化，推定出内皮机能状态。本征特征比T超过一定值Tc为正常态，反之为异常态。

本征特征比给出对比混沌吸引子在相空间尺度的本征轴的变化率和各种混沌不变量的变化率。采用本征轴的变化率给出％FMD，能很好地与内皮细胞功能状态吻合，可以评价血管内皮细胞功能。

测得两个本征特征比T：

T_{1} = \frac{1}{tr} \log \frac{{dl}_{1} (tr)}{dr (0)}

T_{2} = \frac{1}{tr} \log \frac{{dl}_{2} (tr)}{dr (0)}

和本征比例值Q：

Q = \frac{1}{tr} \frac{{dl}_{2} (tr)}{{dl}_{1} (tr)}

测试结果：

(1)，内皮机能障碍(T1值)

0.45以上：内皮状态非常良好

0.38-0.45：内皮状态正常

0.31-0.26：内皮状态异常，非闭塞性动脉粥样斑块易于形成

0.26-0.31：内皮状态异常，粥样斑块不安定

0.21-0.26：内皮状态异常，粥样斑块易于裂破

0.21以下：内皮状态异常，易发急性心血管疾患

(2)，血管构造障碍(Q值)：

9以上：血管构造状态非常良好

7-9：血管构造状态正常

6-7：血管构造状态异常，非闭塞性动脉粥样斑块易于形成

5-6：血管构造状态异常，粥样斑块肥大

4-5：血管构造状态异常，闭塞性粥样斑块易于形成

4以下：血管构造状态异常，易发慢性虚血症

附图说明：

图1是本发明的外观图；

图2是本发明的原理方框图。

图3是本发明的结构图。

具体实施方式：

结合附图对本发明的实施做如下说明。

实施例1，本发明的内皮细胞功能诊断仪的总体结构。

图1是本发明的外观。图中的指夹是本发明的附件设备，即末梢循环探测系统(另有专利)，主要结构是可夹在指尖部位的医用塑料外壳，内部有硅橡胶制成的软垫，特定的红外发射接受装置，信息处理电路，多功能单片机，通过电缆实施人机连接。

图中的气压袖带，是本发明自动控制加压系统的终端设备，与普通测量血压的气袋相同，自动控制加压系统置于主机内部，由医用气泵、电控阀门、精密气压检测单元、程控电路组成，该系统与主机连接通讯，自动完成测试过程。

图中的侧接口，包括本机提供的外存储器接口(即SD卡槽)、外接电源接口、外接打印机接口。

图中的键盘，是本发明特殊设计的操作键盘，除具有普通计算机键盘的功能以外，还带有操作流程指示，使用者可以方便的完成操作(另有专利)。

图中的彩色显示屏，可以显示测量的主要过程，健康状态可视，显示测试结果，翻阅历史记录等。

整机置于活动支架上，必要时可取下置于桌面上。

实施例2，本发明的原理方框图。

仪器以高频单片机为核心，通过可编程I/O端口连接随机存取存贮器和只读内存，构成嵌入式系统；并利用I/O端口控制其余功能模块。

通过外部气压控制电路模块，实现袖带加压、减压并获取气压数值；

通过外部键盘获取操作者指令；

通过USB端口连接外部打印机，实现测试结果输出；

通过显示屏及周边电路，实现图形化界面；

通过电源电路，控制内部蓄电池的充放电及获取相应信息；

通过SD卡周边电路，控制测试数据的规范化存储和读取；

通过末梢循环探测电路，控制红外发射装置并处理反馈信号；

通过内置ADC，完成模拟信号的数模转换。

Claims

1.本发明包括末梢循环探测系统、自动控制加压系统、人机接口、嵌入式硬件电路及软件算法模块等，完成后整机为立式机体。用以诊断血管内皮功能。

2.本发明观测指尖血管和血流的波动变化，通过施加指尖血管紧缩压力，观察外加印压开放后所产生的末梢张力的函数变化，给出血流波形和比容量的复杂性变化。

3.用相空间混沌吸引子的变化来描述外加印压开放后所产生的血管膨胀变化，测试血管内皮功能。此相空间混沌吸引子可以导出本征特征比给出对比混沌吸引子在相空间尺度的本征轴的变化率和各种混沌不变量的变化率。采用本征轴的变化率给出％FMD，能很好地与内皮细胞功能状态吻合，评价和诊断血管内皮细胞功能。

4.用本征分离法(EMD)分解波形为一系列成分：脉动成分，自律神经依赖的成分，中枢神经成分和自发变化成分。然后，提取脉动成分，进行混沌解析，构筑混沌吸引子。测得混沌吸引子两个本征特征比T和本征比例值Q：

T_{1} = \frac{1}{tr} \log \frac{{dl}_{1} (tr)}{dr (0)}

T_{2} = \frac{1}{tr} \log \frac{{dl}_{2} (tr)}{dr (0)}

Q = \frac{1}{tr} \frac{{dl}_{2} (tr)}{d l_{1} (tr)}

用T和Q的值变化给出内皮细胞机能障碍或正常的诊断。

5.本发明的总体结构包括指夹，即末梢循环探测系统，主要结构是可夹在指尖部位的医用塑料外壳，内部有硅橡胶制成的软垫，特定的红外发射接受装置，信息处理电路，多功能单片机，通过电缆实施人机连接。包括自动控制加压系统的终端设备。显示屏，可以显示测量的主要过程，健康状态可视，显示测试结果，翻阅历史记录。