CN102197996B - 利用桡动脉脉搏波获取主动脉脉搏波速度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用桡动脉脉搏波获取主动脉脉搏波速度的方法，涉及生物医学中的心血管医学领域。本发明基于桡动脉一点的波形，能够解析获得主动脉脉搏波传播时间，进而计算得到主动脉脉搏波速度，计算公式是主动脉脉搏波速度(aoPWV)，等于主动脉长度(L)的2倍除以桡动脉脉搏波主波与反射波之间的时间差(Δt)，即aoPWV＝2L/Δt；本发明首次将脉搏波的传播理论运用于PWV的计算，将采集点由2点简化为1点，采集位置由颈股动脉转移到桡动脉，降低了信号采集难度，简化了测试流程，且不存在安全隐患。本发明中的脉搏测量装置，用脉搏夹固定脉搏传感器，使桡动脉脉搏波更易采集，且操作方便，对操作人员要求低。

Description

利用桡动脉脉搏波获取主动脉脉搏波速度的方法

技术领域

本发明涉及生物医学中的心血管医学领域，具体涉及一种利用桡动脉脉搏波获取主动脉脉搏波速度的方法。

背景技术

心血管病是全球范围造成死亡的最主要原因。全球每年约有1710万人死于心血管病，占总死亡的29％(世界卫生组织2009年9月实况报道第317号)。我国估计每年心血管病死亡300万人，每死亡3人中就有1人是心血管病(《中国心血管病报告2007》)。心血管病已经成为二十一世纪威胁人类健康的重大公共卫生问题。

心血管疾病的本质是动脉硬化造成的动脉(包括大动脉)整体结构和功能的改变。动脉硬度的改变早于结构的改变，且结构的改变往往是不可逆的，因此，对心血管病高危人群进行早期检测，发现动脉硬度的改变并进行重点监控和干预，才能有效地预防和延缓心血管病的发生和发展。

近几年，基于脉搏波的动脉硬化检测一直是一个研究热点。脉搏波的产生原理是：左心室收缩产生前向压力波并沿着动脉树传播，当遇到分支点后产生反射，脉搏波即前向压力波与反射波的合成波。根据“当动脉硬化时，由心脏输出的血液产生的波动(脉搏波)的传导速度会加快”这一原理，提出测量主动脉脉搏波的传导速度(PWV)来判断动脉硬度。研究表明，主动脉PWV是心血管事件的一个强指示器。主动脉PWV一般通过测量颈股动脉脉搏波速度CFPWV获取。2006年，CFPWV被《欧洲心脏病学杂志》确定为动脉硬化检测的“金标准”，2007年CFPWV检测被列入“欧洲高血压防治指南”。目前在国外，CFPWV检查因为其操作简便、无创伤性、结果可靠、价格低廉等优点已被欧美等发达国家列为一项常规动脉硬化早期检测的项目。

目前，国际公认的可用于CFPWV检测的仪器有法国的Complior和澳大利亚的SphygmoCor。这两款仪器均是通过分析记录的颈动脉和股动脉波形获取脉搏波传递时间PTT，用直接测量的颈股动脉距离L除以PTT获取CFPWV。有研究表明，SphygmoCor获取的CFPWV小于Complior获取的CFPWV。关键在于L的计算方法不同，Complior的L等于测量颈动脉和股动脉之间的体表距离，SphygmoCor的L等于胸骨切迹至股动脉的距离减去胸骨切迹至颈动脉的距离。最新的研究推荐采用第二种方法计算脉搏波传递的距离。虽然以上两种方法已经有效地用于PWV研究及临床试验，但两种方法对于腹部脂肪较多的对象都难以获得其稳定的股动脉波形，测试时间较长；两种方法都需要测试颈动脉波形和股动脉波形，测试流程较复杂；两种方法都至少有一个传感器是手持式传感器，对操作人员有较高的要求，使用不方便。另外，Complior获取老年人颈动脉脉搏波时还存在窒息的安全隐患。所以主动脉PWV测量方法还有待改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用桡动脉脉搏波获取主动脉脉搏波速度的方法，以解决现有技术测量方法由于难以获取稳定的脉搏波波形、测试流程复杂、使用不便、存在安全隐患而导致主动脉脉搏波速度测量困难的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

利用桡动脉脉搏波获取主动脉脉搏波速度的方法，其特征在于：采用脉搏测量装置测量人体腕部的脉搏波信号，并将所述脉搏波信号传送至计算机，在所述计算机中根据桡动脉脉搏波的波形，或者人体动脉树中前向压力波的波形和前向压力波传播至腹主动脉髂总动脉交汇处产生的反射波的波形获得主动脉脉搏波传播时间Δt，并测量得到人体的主动脉长度L，主动脉脉搏波速度aoPWV利用公式aoPWV＝2L/Δt求出。

所述的利用桡动脉脉搏波获取主动脉脉搏波速度的方法，其特征在于：所述主动脉脉搏波传播时间Δt计算方法为：所述桡动脉脉搏波波形中主波峰值点和桡动脉脉搏波波形中反射波峰值点之间的时间差，或者所述前向压力波波形峰值点和所述前向压力波传播至腹主动脉髂总动脉交汇处产生的反射波波形峰值点之间的时间差；

所述前向压力波指心脏射血时产生的顺着人体动脉树传播的波，所述桡动脉脉搏波的主波指所述前向压力波沿着人体动脉树直接传播至桡动脉处的波，所述桡动脉脉搏波的反射波指所述前向压力波传播至腹主动脉髂总动脉交汇处产生的反射波传播至桡动脉处的波；

所述的利用桡动脉脉搏波获取主动脉脉搏波速度的方法，其特征在于：所述主动脉长度L等于人体胸骨切迹至肚脐的距离。

所述的利用桡动脉脉搏波获取主动脉脉搏波速度的方法，其特征在于：所述脉搏测量装置包括脉搏夹、固定在脉搏夹上的脉搏传感器、脉搏采集盒，所述脉搏夹将脉搏传感器夹持在人体腕部，所述脉搏采集盒中设置有信号调理电路、微控制芯片、光电耦合器、直流稳压电路，所述信号调理电路、光电耦合器分别电连接在微控制芯片上，所述直流稳压电路接外部电源并供电至微控制芯片，所述脉搏传感器与所述信号调理电路电连接以传送脉搏波信号，所述微控制芯片通过光电耦合器与计算机通讯，向计算机传送脉搏波信号。

所述的利用桡动脉脉搏波获取主动脉脉搏波速度的方法，其特征在于：所述脉搏夹包括两个中间铰接的夹钳，两夹钳后端之间连接有弹簧，其中一个夹钳前端固定有所述脉搏传感器。

本发明的有益效果为：

(1)本发明仅需要提取桡动脉脉搏波就可以获取主动脉脉搏波速度，而桡动脉脉搏波易于提取，测试流程简单，测试时间短，且桡动脉脉搏波比较稳定，在人体测试时也不存在安全隐患，克服了传统的SphygmoCor方法和Complior方法需要提取颈股动脉脉搏波才能获取主动脉脉搏波速度的缺点。

(2)本发明首次将脉搏波的传播理论运用于PWV的计算，将采集点由2点简化为1点，采集位置由颈股动脉转移到桡动脉，大大降低了信号采集难度，简化了测试流程，在心血管疾病预防方面有着巨大的潜在应用价值。

(3)本发明用脉搏夹固定脉搏传感器在腕部，能快速准确地将脉搏传感器固定在脉搏最强处，还可以调节该脉搏夹的松紧，脉搏信号强，脉搏夹变松，脉搏信号弱，脉搏夹变紧，使桡动脉脉搏波信号更易于获取，且脉搏夹的操作方便，对操作人员的要求低。

附图说明

图1为本发明中典型的三峰桡动脉脉搏波的产生原理图。

图2为本发明中脉搏波顺着主动脉传输的时间波形示意图；其中：

图2a为本发明所采用的桡动脉脉搏波主波峰值点与桡动脉脉搏波反射波峰值点的时间差示意图；图2b为本发明所采用的前向压力波峰值点与腹主动脉髂总动脉交汇处的反射波峰值点的时间差示意图.

图3为本发明中主动脉弓(胸骨切迹)到腹主动脉与髂总动脉交汇处(肚脐)距离的示意图。

图4为本发明中脉搏测量装置和计算机连接的结构框图。

图5为本发明中脉搏测量装置和计算机连接示意图。

图6为本发明方法的工作流程图。

具体实施方式

如图1所示。前向压力波是由左心射血冲击主动脉瓣和血管壁所引起的；前向压力波自主动脉根部出发，沿着动脉树向外周动脉传播，在动脉分支和外周阻力动脉的共同作用下，产生与前向压力波方向相反的反射波；心室射血结束、主动脉瓣关闭之后，大动脉储存的弹性势能释放，产生重搏波。前向压力波、反射波和重搏波相互叠加，由于心脏机能、动脉结构和周围组织器官状况的差异，形成了丰富多样的脉搏波形态。

简言之，心脏射血时产生的前向压力波顺着动脉树传播，桡动脉脉搏波波形的主波指前向压力波直接传播至桡动脉处的波形；前向压力波顺着主动脉传播至腹主动脉髂总动脉交汇处发生反射，桡动脉脉搏波波形的反射波是指腹主动脉髂总动脉交汇处的反射波传播至桡动脉处的波形。

如图2所示。脉搏波顺着主动脉传输时间，等于桡动脉脉搏波主波与反射波的时间差Δt，即前向压力波直接传播至桡动脉处与前向压力波传播至腹主动脉髂总动脉交汇处的反射波传播到桡动脉处的时间差，计算方法有：(1)桡动脉脉搏波主波峰值点与桡动脉脉搏波反射波峰值点的时间差，如图2a所示；(2)前向压力波峰值点与腹主动脉髂总动脉交汇处的反射波峰值点的时间差，如图2b所示。

如图3所示。脉搏波顺着主动脉传输距离，等于主动脉弓(胸骨切迹)到腹主动脉髂总动脉交汇处(肚脐)距离L的2倍，即前向压力波传播至桡动脉处与反射波传播到桡动脉处的距离差。

主动脉脉搏波速度aoPWV，是指前向压力波顺着主动脉的传播速度，等于前向压力波顺着主动脉传播的距离除以前向压力波顺着主动脉传播时间，即主动脉弓(胸骨切迹)到腹主动脉髂总动脉交汇处(肚脐)距离L的2倍除以桡动脉脉搏波主波与反射波的时间差Δt。

如图4所示。脉搏测量装置包括脉搏夹4、固定在脉搏夹4上的脉搏传感器3、脉搏采集盒5，脉搏夹4将脉搏传感器3夹持在人体腕部，脉搏采集盒5中设置有信号调理电路5.2、微控制芯片5.1、光电耦合器5.3、直流稳压电路5.4，信号调理电路5.2、光电耦合器5.3分别电连接在微控制芯片5.1上，直流稳压电路5.4接外部电源1并供电至微控制芯片5.1，脉搏传感器3与信号调理电路5.2电连接以传送脉搏波信号，微控制芯片5.1通过光电耦合器5.3与计算机2通讯，向计算机2传送脉搏波信号。

如图5所示。脉搏夹4包括两个中间铰接的夹钳，两夹钳后端之间连接有弹簧7，其中一个夹钳前端固定有脉搏传感器3。计算机还外接有打印机6，显示器8。

如图6所示。本发明提出的基于桡动脉脉搏波获取主动脉脉搏波速度方法简要的工作流程是：开始->连接需要连接的部分->检查装置的安全问题->安装专用的软件->启动专用的软件->输入用户相关信息->测量分析主动脉脉搏波速度->得到主动脉脉搏波速度->保存打印结果，结束。

当测量主动脉脉搏波速度时，首先将各个需要连接的部分连接好，需要接电的部分接电，检查系统的安全问题，例如是否漏电等。启动专用的分析软件，输入用户相关信息(姓名，年龄，性别，身高，体重，血压等)，测量桡动脉脉搏波相关信息。

用脉搏夹4将脉搏传感器3固定在腕部桡动脉脉动最强处，按测量按钮，开始检测，微控制芯片5.1控制脉搏传感器3采集脉搏波相关数据，脉搏传感器3采集到的数据经过信号调理电路5.2处理后传递到微控制芯片5.1上，光电耦合器5.3将微控制芯片5.1上的数据耦合到数据传输线上，数据传输线将数据传输到计算机2中；分析软件对数据传输线传输过来的桡动脉脉搏波数据进行处理，得到桡动脉脉搏波主波与反射波的时间差Δt，人为测量主动脉弓(胸骨切迹)到腹主动脉髂总动脉交汇处(肚脐)的距离L，将2L输入到软件界面的距离栏，系统自动得到主动脉脉搏波速度，并且会显示在软件界面上，可以选择打印主动脉脉搏波速度相关信息。

Claims (1)

1.利用脉搏测量装置获取主动脉脉搏波速度的方法，其特征在于：采用脉搏测量装置测量人体腕部的脉搏波信号，并将所述脉搏波信号传送至计算机，在所述计算机中根据桡动脉脉搏波的波形，或者人体动脉树中前向压力波的波形和前向压力波传播至腹主动脉髂总动脉交汇处产生的反射波的波形获得主动脉脉搏波传播时间Δt，并测量得到人体的主动脉长度L，主动脉脉搏波速度aoPWV利用公式aoPWV＝2L/Δt求出；

所述主动脉脉搏波传播时间Δt计算方法为：所述桡动脉脉搏波波形中主波峰值点和桡动脉脉搏波波形中反射波峰值点之间的时间差，或者所述前向压力波波形峰值点和所述前向压力波传播至腹主动脉髂总动脉交汇处产生的反射波波形峰值点之间的时间差；所述前向压力波指心脏射血时产生的顺着人体动脉树传播的波，所述桡动脉脉搏波的主波指所述前向压力波沿着人体动脉树直接传播至桡动脉处的波，所述桡动脉脉搏波的反射波指所述前向压力波传播至腹主动脉髂总动脉交汇处产生的反射波传播至桡动脉处的波；

所述主动脉长度L等于人体胸骨切迹至肚脐的距离；

所述脉搏测量装置包括脉搏夹、固定在脉搏夹上的脉搏传感器、脉搏采集盒，所述脉搏夹将脉搏传感器夹持在人体腕部，所述脉搏采集盒中设置有信号调理电路、微控制芯片、光电耦合器、直流稳压电路，所述信号调理电路、光电耦合器分别电连接在微控制芯片上，所述直流稳压电路接外部电源并供电至微控制芯片，所述脉搏传感器与所述信号调理电路电连接以传送脉搏波信号，所述微控制芯片通过光电耦合器与计算机通讯，向计算机传送脉搏波信号；

所述脉搏夹包括两个中间铰接的夹钳，两夹钳后端之间连接有弹簧，其中一个夹钳前端固定有所述脉搏传感器。

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