CN102652679A - 一种基于颈动脉脉搏波和血流速度的便携式中风预测计 - Google Patents
一种基于颈动脉脉搏波和血流速度的便携式中风预测计 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于颈动脉脉搏波和血流速度的便携式中风预测计。其特征在于：利用多普勒原理，通过测量两束发射方向相互正交的超声波接收时的频率变化，计算出颈动脉血流速度；通过脉搏波传感器测量脉搏波波形，用支持向量机（SVM）预测单位时间内波形面积（PWA）变化，进而得到血压变化的趋势。综合血压和血流速度，利用血压和血流速度的关系模型，预测中风的因素。若血压升高较快，则高血压导致中风可能性很大；若血压正常，但血流速度较高，则颈动脉狭窄的可能性较高；若血压正常，血流速度较低，则血液粘稠度过高。本发明避免了超声波探头角度对血流速度的影响，并利用PWA变化间接反应血压增减，降低了直接测量血压然后进行分析带来的误差。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种基于颈动脉脉搏波和血流速度的便携式中风预测计。
背景技术
中风是医学界对急性脑血管病的统称，由于该病发病率高、死亡率高的特点，医学界把它同冠心病、癌症并列为威胁人类健康的三大疾病。因此，如何在中风发生前，正确的预测可能引起中风的因素，进而采取有效的措施避免中风的发生对社会有着重要的意义。
中风的成因复杂而多变，但和病人的血压和血液的动力学参数有着密切的关系。医学上发现通过检测颈动脉血压和和血液的流速可以有效的预知中风发生的可能性。如果颈动脉血压过高，则血液对血管壁的张力过大，很容易导致出血性脑中风。同时，通过检测血液流速可以合理判断是否存在颈动脉狭窄或形成斑块。若颈动脉狭窄，则血液在该处的流速会突然升高，但通过血液的流量降低，甚者颈动脉堵塞，很容易引起失血性脑中风。
脑中风筛查的主要方法是依赖医院做颈动脉彩超检测，判断颈动脉是否狭窄，但该种方法虽然有效，但操作并不方便，需要患者去指定地点在专业人员的指导下完成且费用昂贵，很难常规化检测。而市场上的各种血压计虽然可以测量血压信息，但大多反映桡动脉处的血压，不能反映与中风发生较密切的颈动脉出的血压，且没有反映血流速度信息。
本发明的提出了一种基于颈动脉脉搏波和血流速度的便携式中风预测计，通过综合颈动脉血压和血流速度信息，分析中风可能的因素。该发明操作简单，成本较低，且通过合理布置探头，避免了探头角度的影响，具有较高的精度。
发明内容
本发明的目的：提供一种能够融合颈动脉处的血压和血液流速信息，操作简单，成本较低的中风预警装置。
本发明的技术方案：一种基于颈动脉脉搏波和血流速度的便携式中风预测计原理如下：
a) 正交布置探头，利用多普勒原理测量血液流速。使用超声耦合剂将两超声波探头和皮肤紧密贴合，通过聆听装置喇叭声音大小，调整探头对准颈动脉位置。对探头（11）和（12）有下面两式成立：
其中，和分别为探头（11）和探头（12）的发射频率， 
为两探头接收信号的频率变化，c为超声波在人体中传播速度，v为血流速度，
为探头（11）发射方向和血流速度方向的夹角。
综合上述式（1）（2）消去
，可得
易见v和超声波探头角度无关。
b) 利用脉搏波面积预测血压变化。计算单位时间脉搏波面积（简称：PWA）
其中T为测量时间，f(t)为脉搏波波形函数。
按照测量时间（一般取病人进食后一段时间）分为如下表的四个时间段。
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 早饭——中饭 | 中饭——晚饭 | 晚饭——睡觉 | 夜间 |
将所测样本分别划入四类时间段中，通过支持向量机（SVM）算法预测PWA随时间的变化规律，当该变化率超过指定时间段阈值时，认定血压有上升的趋势。
综合上述血压和血流速度的信息，可以做出如下判断：若血压升高较快，且血流速度较大，则高血压导致中风可能性很大，此种情况为最危险阶段；若血压正常，但血流速度较高，则怀疑颈动脉狭窄的可能性较高，应及时就医；若血压正常，血流速度较低，则血液粘稠度过高，也易引起失血性中风；其他情况被判定为正常。
本发明的优点：
本发明针对中风预防检测问题，提出了一种基于颈动脉脉搏波和血流速度的便携式中风预测计。与市场上常见的设备相比优点在于：采集颈动脉出的脉搏波信号，更准确科学的反应了人体血压，而非测量桡动脉处血压；同时采用正交超声波探头，有效避免了探头角度对血流幅度的影响；采用支持向量机预测脉搏波面积变化，间接反应血压升降趋势和速度。同时和医院使用的彩超设备相比，具有结构简单、容易操作、成本较低的特点。
附图说明
图1是本发明的结构简图
1—双多普勒探头模块 ； 2—超声波处理电路 ； 3—DSP
4—喇叭 ； 5—LCD显示器 ； 6—电源模块
7—开关 ； 8—脉搏波处理电路 ； 9—脉搏波传感器模块
图2是测量原理和传感器布局图
10—超声耦合剂 ； 11—超声波探头A ； 12—超声波探头B
13—脉搏波传感器 ； 14—血管壁
图3是多普勒原理图（红细胞反射过程）
15—红细胞 ； 16—超声波 ； 17—超声波发射接收探头
图4是脉搏波波形图（三个周期）
18—脉搏波波形。
具体实施方式
下面对本发明做进一步说明：
1. 双多普勒探头模块（1）其特征在于：
由探头（11）和探头（12）及其驱动电路组成。两探头为连续波超声探头，收发一体。为探测颈动脉处血流，两探头频率可选常见频率7.5MHz和8MHz，这样在保证探测深度的同时，可以有效避免两探头之间由于多普勒频移造成的混频干扰。
2. 超声波处理电路（2）其特征在于：
由放大电路、滤波电路和A\D模块组成。超声波探头将超声波信号转化为微弱的电信号，需要经过放大电路进行放大，然后通过滤波电路消除噪声信号的影响，以提高信噪比。最后通过A\D模块将模拟信号转化为数字信号传输至DSP处理。
3. 喇叭（4）其特征在于：
由发生装置和驱动电路组成。其声音强弱可通过DSP控制，当测得的血流速度较高时，输出的声音较大。通过分辨声音的强弱，不断调整探头和皮肤接触的位置，当喇叭声音最大时，则探头准确的对准颈动脉。
Claims (3)
1.一种基于颈动脉脉搏波和血流速度的便携式中风预测计，其特征在于：发射方向相互正交的两个连续波多普勒探头测量颈动脉血流速度，测量结果不受探头角度影响；利用脉搏波传感器测得脉搏波波形并预测单位时间脉搏波的面积变化（PWA），判断血压的变化趋势；最后根据血流速度和血压的变化趋势预测中风，预测方法是若血压升高较快，且血流速度较大，则高血压导致中风可能性很大；若血压正常，但血流速度较高，则颈动脉狭窄的可能性较高；若血压正常，血流速度较低，则血液粘稠度过高，易引起失血性中风；其他情况被判定为正常。
2.根据权利要求1中所述的一种基于颈动脉脉搏波和血流速度的便携式中风预测计，其特征在于：颈动脉血流速度大小为 
，其中
为两超声波探头的发射频率，
为接收信号的频率变化。
3.根据权利要求1中所述的一种基于颈动脉脉搏波和血流速度的便携式中风预测计，其特征在于：按照所分时间段，采用SVM（支持向量机）算法预测单位时间脉搏波面积（PWA）变化，进而间接判断血压的增减趋势。
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