CN102599896B - 脑动、静脉间脉搏波传导时间测量系统 - Google Patents

脑动、静脉间脉搏波传导时间测量系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种脑动、静脉间脉搏波传导时间测量系统，包括信号采集装置、信号处理装置和显示装置，所述信号采集装置与信号处理装置之间通过通讯接口模块连接，所述信号处理装置的输出端与显示装置连接。其脑血流信号采集方法包括以下步骤：1)安装带有脑血流信号采集器的固定探头装置；2)同步采集脑血流信号；3)将两个脑血流信号采集器互换位置。其医疗用途，包括：1)在安静状态下同步采集被测者同侧颅内大动脉及颅内深静脉的脑血流信号；2)测量两脑血流信号间时间差。本发明实现了对脑动静脉传导时间的无创检测，临床实用性强，更准确更直接反映脑小动脉的僵硬度情况，评估卒中的风险，有助于脑小动脉硬化病人的早期发现及预防。

Description

脑动、静脉间脉搏波传导时间测量系统
技术领域
本发明涉及一种脑动、静脉间脉搏波传导时间测量系统，适用于对脑血流信号采集及临床医疗。属于医疗设备领域。
背景技术
在脑血管疾病的发病机制中，小动脉硬化是其中重要机制之一，临床上常常表现为腔隙性脑梗塞、脑白质疏松、脑微出血等，对患者神经功能造成严重损害。目前，脑小动脉硬化疾病的测量方法中，包括有如下三种：(1)注射造影剂观察脑动、静脉间造影剂通过时间。该方法通过注射造影剂方法，了解造影剂通过脑动静脉时间，若存在小动脉病变则造影剂通过时间延长，据此了解脑小动脉情况，属于有创检查；存在可能并发造影剂相关疾病的缺陷。(2)头颅MR检查观察脑白质情况及腔隙性梗死灶情况。该方法仅能依据MR情况推测是否存在小动脉病变，未能直接了解小动脉情况。(3)脑活检做病理切片了解小动脉情况。该方法是小动脉病变检查，但有创，存在操作风险大，难以广泛开展的缺陷。
由于颅内小动脉病变是脑血管病的主要原因之一，而现有技术方法，或者有创、操作风险大、价格昂贵，或者未能直接了解小动脉硬化情况，无法满足临床需要。
发明内容
本发明的目的，是为了解决上述现有技术有创或未能直接了解小动脉硬化状况的问题，提供一种结构简单、使用方便的脑动、静脉间脉搏波传导时间测量系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案达到：
脑动、静脉间脉搏波传导时间测量系统，其特征在于：
1)包括信号采集装置、信号处理装置、显示装置和通讯接口，信号采集装置通过通讯接口与信号处理装置连接，信号处理装置的输出端与显示装置的输入端连接；
2)信号采集装置，用于对同侧颅内大动脉及颅内深静脉血流信号进行同步采样，并将采样到的同侧颅内大动脉及颅内深静脉血流信号转换成数字信号；信号处理装置，用于信号采集装置输出的同侧颅内大动脉及颅内深静脉血流数字信号进行处理，并获得同侧颅内大动脉及颅内深静脉血流信号间时间差，从而计算出脑动、静脉间脉搏波传导时间；显示装置，用于显示同侧颅内大动脉及颅内深静脉血流信号参数、信号间时间差参数和脑动、静脉间脉搏波传导时间。
信号采集装置，用于对同侧颅内大动脉及颅内深静脉血流信号进行同步采样，并将血流信号转换成对应的数字信号；
信号处理装置，用于对同步获取的脑血流信号进行处理，得到信号间时间差；
显示装置，用于显示血流信号参数及信号间时间差参数；
所述信号采集装置与信号处理装置之间通过通讯接口模块连接，所述信号处理装置的输出端与显示装置连接。
本发明的目的还可以通过以下技术方案达到：
本发明的一种实施方案是：所述信号采集装置包括控制模块、A/D转换器、带有两个经颅多普勒模块的固定探头装置，经颅多普勒模块之一为颅内大动脉信号采集器，经颅多普勒模块之二为颅内深静脉信号采集器，经颅多普勒模块之一、经颅多普勒模块之二各设有信号采集电路和信号保持电路。
本发明的一种实施方案是：
1)所述信号采集电路输出端与采样保持电路输入端连接，采样保持电路的控制输入端通过A/D转换器连接控制模块的控制信号输出端，采样保持电路在由控制模块产生的一个与时钟脉冲同步的采样控制信号控制下，对信号采集通路输出的信号进行同步采样；
2)所述采样保持电路的输出端与A/D转换器的输入端连接，A/D转换器将采样输出的模拟信号转换成数字信号，并产生告知A/D转换已完成的A/D转换结束信号；
3)所述A/D转换器的输出端与控制模块连接，A/D转换器输出的数字信号经控制模块缓存后输出至信号处理装置；
4)所述控制模块与通讯接口模块连接，控制模块利用主时钟脉冲产生A/D转换开始信号以及A/D读取控制信号，A/D转换开始信号用于控制A/D转换器开始进行A/D转换，当A/D转换完成且控制模块收到A/D转换完成信号后，控制模块发出A/D读取控制信号控制A/D转换器输出数据。
进一步的技术改进方案是：所述固定探头装置设有用于固定颅内大动脉信号采集器及颅内深静脉信号采集器的头部固定器。
进一步的技术改进方案是：所述A/D转换器为多片A/D转换器或多通道A/D转换器。
进一步的技术改进方案是：所述控制模块采用可编程逻辑器件实现。
进一步的技术改进方案是：所述信号处理装置设有时间差测定电路，其测定方法为选取频谱图的起跳点，测量两起跳点间时间差。
进一步的技术改进方案是：所述信号处理装置和显示装置采用PC系统实现。
采用本发明实现脑动、静脉间脉搏波传导时间的测量方法，包括以下步骤：
1)在被测者颞窗处安装固定脑血流信号采集器的头部固定器，一侧颞窗放置颅内大动脉信号采集器，另一侧颞窗放置颅内深静脉血流信号采集器；
2)上述1)步的装置安装后，调整至最佳位置并调整好信号采集器参数，同步采集被检者同侧颅内大动脉及颅内深静脉的血流信号，并保持5分钟后结束操作，即完成一侧脑血流信号采集；
3)将两个脑血流信号采集器互换位置，重复上述1)和2)两步，完成另一侧脑血流信号采集。
脑动、静脉间脉搏波传导时间测量系统的医疗用途，包括：
1)在安静状态下同步采集被测者同侧颅内大动脉及颅内深静脉的脑血流信号；
2)测量两脑血流信号间时间差。
本发明具有如下突出的有益效果：
1、本发明由于对同侧颅内大动脉及颅内深静脉血流信号进行同步采样，并将采样到的同侧颅内大动脉及颅内深静脉血流信号转换成数字信号；通过信号处理装置将同侧颅内大动脉及颅内深静脉血流数字信号处理后获得同侧颅内大动脉及颅内深静脉血流信号间时间差，从而计算出脑动、静脉间脉搏波传导时间；因此实现了对脑动静脉传导时间的无创检测，临床实用性强，更准确更直接反映脑小动脉的僵硬度情况，评估卒中的风险，有助于脑小动脉硬化病人的早期发现及预防。
2、本发明脑动静脉间脉搏波传导时间测量系统影响因素少，测量结果准确可靠，测量过程简便，无需造影剂，安全经济。
附图说明
图1为本发明脑动静脉间脉搏波传导时间测量系统的结构框图。
图2为本发明的信号采集装置与通讯接口模块的连接框图。
图3为本发明信号采集装置的使用方式示意图。
图4为本发明的信号处理装置的时间差测量示意图。
具体实施方式
具体实施例1：
图1-图4构成本发明的具体实施例1。
参照图1，本实施例的测量系统包括：信号采集装置，用于对同侧颅内大动脉及颅内深静脉血流信号进行同步采样，并将血流信号转换成对应的数字信号；信号处理装置，用于对同步获取的脑血流信号进行处理，得到信号间时间差；显示装置，用于显示血流信号参数及信号间时间差参数；所述信号采集装置与信号处理装置之间通过通讯接口模块连接，所述信号处理装置的输出端与显示装置连接。
参照图2和图3，本实施例的信号采集装置包括控制模块、A/D转换器、带有两个信号采集器的固定探头装置以及两个经颅多普勒模块，所述两个信号采集器分别为颅内大动脉信号采集器和颅内深静脉信号采集器。所述固定探头装置包括用于固定被测者颅内大动脉信号采集器及颅内深静脉信号采集器的头部固定器，该头部固定器用于固定颅内大脑中动脉信号采集器及颅内基底静脉信号采集器，减少采集器移动引起血流信号不稳定，使结果更加可靠准确。所述A/D转换器为多通道A/D转换器。所述控制模块采用复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device，CPLD)实现。所述信号处理装置的测定包括时间差的测定，其测定方法为选取频谱图的起跳点，测量两起跳点间时间差。所述信号处理装置和显示装置采用PC系统实现。
所述每个信号采集器包括至少一个信号采集通路和采样保持通路。
所述信号采集通路输出端与采样保持电路连接，采样保持电路在由控制模块产生的一个与时钟脉冲同步的采样控制信号的控制下，对信号采集通路输出的信号进行同步采样。
所述采样保持电路的输出端与多通道A/D转换器的输入端连接，A/D转换器用于将采样输出的模拟信号进行A/D转换和输出数据，并产生告知A/D转换已完成的A/D转换结束信号。
所述A/D转换器的输出端与控制模块连接，A/D转换器输出的数字信号经控制模块缓存后输出至信号处理装置。
所述控制模块与通讯接口模块连接，控制模块利用主时钟脉冲产生A/D转换开始信号以及A/D读取控制信号，A/D转换开始信号用于控制A/D转换器开始进行A/D转换，当A/D转换完成且控制模块收到A/D转换完成信号后，控制模块发出A/D读取控制信号控制A/D转换器输出数据。
所述信号处理装置设有时间差测定电路，其测定方法为选取频谱图的起跳点，测量两起跳点间时间差。所述信号处理装置和显示装置采用PC系统实现。
本实施例中：颅内大动脉信号采集器和颅内深静脉信号采集器采用常规的颅内大动脉信号采集器和颅内深静脉信号采集器，控制模块可以采用常规的复杂可编程逻辑控制组件，A/D转换器可以采用常规的A/D转换器。信号处理装置包括常规的带中央处理器和内置的控制程序及时间差测定电路，所述时间测定电路可以采用常规的电子检测电路和内置在前述中央处理器的控制程序构成，显示装置可以采用常规的显示器构成，通讯接口可以采用常规的串行接口。其他未一一列举的部件可以采用相应的常规技术。
本实施例涉及测量系统的脑血流信号采集方法，包括以下步骤：
1)在被测者颞窗处安装固定脑血流信号采集器的头部固定器，一侧颞窗放置颅内大动脉信号采集器，另一侧颞窗放置颅内深静脉血流信号采集器；
2)上述1)步的装置安装后，调整至最佳位置并调整好信号采集器参数，同步采集被检者同侧颅内大动脉及颅内深静脉的血流信号，并保持5分钟后结束操作，即完成一侧脑血流信号采集；
3)将两个脑血流信号采集器互换位置，重复上述1)和2)两步，完成另一侧脑血流信号采集。
本实施涉及测量系统的医疗用途，包括：1)在安静状态下同步采集被测者同侧颅内大动脉及颅内深静脉的脑血流信号；2)测量两脑血流信号间时间差。
脉搏波是指血管系统中，由节律性心脏射血引起的、沿血管树由心脏向外周传播的脉搏；脉搏波传播速度(pulse wave velocity，简称PWV)是指动脉脉搏波由近心端向远心端传导的速度。在沿血管系统向外周传播的过程中，脉搏波速度及波幅的衰减，主要受血管壁结构的影响；而血管壁结构随动脉硬化的病理而不同。动脉壁顺应性越大，PWV越慢；反之动脉壁顺应性越小，则PWV越快，PWV的大小可以反映动脉壁的僵硬度情况。通过PWV的测定可以评价动脉僵硬度，进而了解动脉硬化及其程度，指导脑血管病防治策略的制定。
脑小动脉是颅内大动脉血流到大静脉的必经之路，且不同个体之间血流通过距离仅存在系统误差，因而可根据计算公式PWV＝L/t(L：被测量同侧颅内大动脉血流到颅内深静脉的长度；t：两个波形间的时间差)，通过测量颅内大动脉到颅内大静脉的传导时间，可以等同评价脑动静脉间PWV情况，从而评价脑小动脉病变情况。即传导时间越短，则PWV越大，小动脉僵硬度情况越严重。
其他具体实施例：
本发明其他具体实施例的主要特点是：所述A/D转换器可以为多片A/D转换器。其余同具体实施例1。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.脑动、静脉间脉搏波传导时间测量系统，其特征在于：
1)包括信号采集装置、信号处理装置、显示装置和通讯接口，信号采集装置通过通讯接口与信号处理装置连接，信号处理装置的输出端与显示装置的输入端连接；
2)信号采集装置，用于对同侧颅内大动脉及颅内深静脉血流信号进行同步采样，并将采样到的同侧颅内大动脉及颅内深静脉血流信号转换成数字信号；信号处理装置，用于信号采集装置输出的同侧颅内大动脉及颅内深静脉血流数字信号进行处理，并获得同侧颅内大动脉及颅内深静脉血流信号间时间差，从而计算出脑动、静脉间脉搏波传导时间；显示装置，用于显示同侧颅内大动脉及颅内深静脉血流信号参数、信号间时间差参数和脑动、静脉间脉搏波传导时间。
2.根据权利要求1所述的脑动、静脉间脉搏波传导时间测量系统，其特征在于：所述信号采集装置包括控制模块、A/D转换器、带有两个经颅多普勒模块的固定探头装置，经颅多普勒模块之一为颅内大动脉信号采集器，经颅多普勒模块之二为颅内深静脉信号采集器，经颅多普勒模块之一、经颅多普勒模块之二各设有信号采集电路和信号保持电路。
3.根据权利要求2所述的脑动、静脉间脉搏波传导时间测量系统，其特征在于：
1)所述信号采集电路输出端与采样保持电路输入端连接，采样保持电路的控制输入端通过A/D转换器连接控制模块的控制信号输出端，采样保持电路在由控制模块产生的一个与时钟脉冲同步的采样控制信号控制下，对信号采集通路输出的信号进行同步采样；
2)所述采样保持电路的输出端与A/D转换器的输入端连接，A/D转换器将采样输出的模拟信号转换成数字信号，并产生告知A/D转换已完成的A/D转换结束信号；
3)所述A/D转换器的输出端与控制模块连接，A/D转换器输出的数字信号经控制模块缓存后输出至信号处理装置；
4)所述控制模块与通讯接口模块连接，控制模块利用主时钟脉冲产生A/D转换开始信号以及A/D读取控制信号，A/D转换开始信号用于控制A/D转换器开始进行A/D转换，当A/D转换完成且控制模块收到A/D转换完成信号后，控制模块发出A/D读取控制信号控制A/D转换器输出数据。
4.根据权利要求2所述的脑动、静脉间脉搏波传导时间测量系统，其特征在于：所述固定探头装置设有用于固定颅内大动脉信号采集器及颅内深静脉信号采集器的头部固定器。
5.根据权利要求2所述的脑动、静脉间脉搏波传导时间测量系统，其特征在于：所述A/D转换器为多片A/D转换器或多通道A/D转换器。
6.根据权利要求2所述的脑动、静脉间脉搏波传导时间测量系统，其特征在于：所述控制模块由可编程逻辑电路组成。
7.根据权利要求1所述的脑动、静脉间脉搏波传导时间的测量系统，其特征在于：所述信号处理装置设有时间差测定电路，该测定电路根据频谱图的起跳点，测量两起跳点间时间差。
8.根据权利要求1所述的脑动、静脉间脉搏波传导时间的测量系统，其特征在于：所述信号处理装置由PC电脑构成，显示装置由电脑显示器构成，二者构成PC电脑系统。
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