CN103070678A

CN103070678A - 无创中心动脉压检测仪及其检测方法

Info

Publication number: CN103070678A
Application number: CN2013100556520A
Authority: CN
Inventors: 姜胜利; 时景璞; 玉荆泉
Original assignee: SHENYANG HENGDE MEDICAL APPARATUS RESEARCH DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: SHENYANG HENGDE MEDICAL APPARATUS RESEARCH DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2013-02-21
Filing date: 2013-02-21
Publication date: 2013-05-01

Abstract

本发明公开了一种无创中心动脉压检测分析仪，包括：脉冲信号获取单元、脉冲信号处理单元、主处理器单元，以及输入输出单元，所述脉冲信号获取单元，将获取的肱动脉压力脉波信号发送给所述脉冲信号处理单元；所述脉冲信号处理单元，将所述肱动脉压力脉波信号进行处理后发送给所述主处理器单元；所述主处理器单元，利用传导函数方法对接收的压力脉波信号进行计算分析，将中心动脉压曲线、中心动脉压值、心搏量、血流总阻力、动脉硬化指数、血压类型发送给所述输入输出单元显示输出。所述检测方法包括以下步骤：通过缠绕在患者上臂肱动脉处的血压袖带以及患者信息，获取肱动脉血压；在血压袖带的压力处于60mmHg时，获取肱动脉压力脉波；计算并输出中心动脉压、心搏量、血流总阻力、动脉硬化指数、血压类型。

Description

无创中心动脉压检测仪及其检测方法

技术领域

本发明涉及一种医用测量装置，具体是一种中心动脉压检测分析仪。

背景技术

准确测量血压是高血压病的诊断、治疗和评价降压药物疗效的最主要依据，其常用的测量方式为对肱动脉压力的确定，并通常将肱动脉血压作为中心动脉压。但外周血压不能代表中心动脉压。不同药物对中心动脉压有不同影响，即使对外周血压的效果一样。在相同的肱动脉压降低水平下，降低中心动脉压作用显著的降压药物可能带来更好的靶器官特别是心脏的保护作用，从而有可能进一步降低心血管事件。中心动脉压是临床结果的一个重要独立影响因素。 2003年ESH/ESC指南指出，中心动脉压与肱动脉压存在差异；降压药不同对中心动脉压影响也不同，这是药物疗效不同的重要原因；采用降低中心动脉压的疗法可使降压治疗更有效；中心动脉压是重要脏器血液灌注的根本，是冠心病的重要危险标志，将中心动脉压列为高血压管理的新指标。因此，关注中心动脉压具有重要的临床意义。

中心动脉压的测定分有创性与无创性，有创性测定临床上常用导管法，采用左心导管直接测升主动脉的压力，并连续记录血压波形，因此比无创性测量准确并可作为考核无创测压方法准确性的“金标准”。正常生理状态时肱动脉的收缩压和脉压大于中心动脉压(高出10～15mmHg) 。但其创伤性较大，对设备、操作者要求较高，故在临床上的应用受到较大的限制。

目前已经实现的无创检测中心动脉压的技术大体上分为两种类型。一是以美国生产的DYNA-PULS为代表的方式，即：用缠绕在肱动脉处的血压袖带施予从超收缩期压力到低舒服期压力的过程中接收若干个肱动脉压力脉波后以波型识别方法获取每个波的血压值后用传导函数方法计算出中心动脉压。此方法的问题点是：从超收缩期压到低舒张期压下接收的若干个压力脉波到达最高压力点的时间都不相同，因此用这些脉波合成出中心动脉压避免不了所产生的误差。第二种方法是从桡动脉检测中心动脉压的方式。肱动脉压力脉波是主动脉弓脉压行进波与反射波重叠后的压力脉波。检测桡动脉的血压并将期视同肱动脉血压并以传导函数的方式计算出中心动脉压方法存在的问题是：脉波检测便利性及从肱动脉到桡动脉间产生的波干扰及脉波传播时间不确定性等因素使计算的中心动脉压值相关性较差。

将血压只分类为高血压、正常血压及低血压在预防心脑血管疾病上存在很多问题。据统计，美国有5000万高血压患者，其中只有300万患者的血液循环调节机制（血压类型）为正常，余下都存在血液循环调节机制异常的问题。同样收缩压为180的高血压患者只服用降压药降低血压后，高血阻型的患者比血液循环调节机制正常的患者的脑卒中概率高出数十倍。因此正确掌握血液循环调节机制后对血压进行管理是血管管理的核心之一。

发明内容

为克服现有技术中无创检测中心动脉压方法存在的不足，本发明提供一种无创中心动脉压检测分析仪及其检测方法。根据获取的肱动脉脉波、肱动脉血压，利用传导函数方法得到中心动脉压，并以上述数据为基础得到心搏量、血流总阻力、动脉硬化指数、血压类型。

为实现上述目的，本发明提供的无创中心动脉压检测仪，包括，脉冲信号获取单元、脉冲信号处理单元、主处理器单元，以及输入输出单元，其中，

所述脉冲信号获取单元，将获取的肱动脉压力脉波信号发送给所述脉冲信号处理单元；

所述脉冲信号处理单元，将所述肱动脉压力脉波信号进行处理后发送给所述主处理器单元；

所述主处理器单元，利用传导函数方法对接收的压力脉波信号进行计算分析，将中心动脉压曲线、中心动脉压值、心搏量、血流总阻力、动脉硬化指数、血压类型发送给所述输入输出单元；

所述输入输出单元，接收用户的输入信息，输出并显示中心动脉压曲线、中心动脉压值、心搏量、血流总阻力、动脉硬化指数、血压类型。

其中，所述传导函数方法通过以下公式推导出传导函数：

CP（i）=H(i)×PP(i)，

其中，CP为肱动脉脉压，PP为中心动脉脉压，H为传导函数，i 为肱动脉脉压曲线各频点，

H(i)= FFT(CP(i))/ FFT(PP(i)) ，

其中，FFT为快速傅里叶变换函数。

其中，所述脉冲信号获取单元为与自动血压计一体的空气传导式压力脉波传感器。

其中，所述信号接收装置包括差动放大电路、主放大电路、A/D转换电路和通信电路。

其中，所述主处理器单元通过以下公式计算出心搏量：

Sv=- 6.6 + 0.25 × ET + 40.4 × BSA - 0.51 × Age - 0.62 × HR，

BSA（m2）= 0.007184×身高（cm）0.725×体重（kg）0.425，

其中，Sv为心搏量，ET为收缩期时间，BSA为体表面积，Age 为年龄，HR为脉搏数。

其中，所述主处理器单元通过以下公式计算出血流总阻力：

Rt=(Ps-Pv)/Sv

其中，Rt为血流总阻力，Pv为静脉压，采用正常的7.5mmHg，Ps为收缩压，Sv为心搏量。

其中，所述主处理器单元通过以下公式计算出动脉硬化指数：

Aix（%）= AG/PP×100

其中，Aix 为动脉硬化指数，PP为中心动脉压，AG为反射波增强指数，是对中心动脉压波曲线进行二次微分后获取的收缩期心脏射出的前向波与反射波相遇的反射点到中心动脉压曲线最高点之间的压差。

其中，所述主处理器单元通过所述心搏量和所述血流总阻力确定血压类型。

为实现上述目的，本发明提供的无创中心动脉压检测分析仪测试方法，包括以下步骤：

通过缠绕在患者上臂肱动脉处的血压袖带以及患者信息，获取肱动脉血压；

在血压袖带的压力处于60mmHg时，获取肱动脉压力脉波；

计算并输出中心动脉压、心搏量、血流总阻力、动脉硬化指数、血压类型。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、通过检测接收的肱动脉波用传导函数计算中心动脉压，使获取的中心动脉更加准确；

2、通过获取的中心动脉压曲线，可以分析计算中心动脉的动脉硬化指数、血流阻力以及心搏量；

3、在以上指数基础上，分析出血液循环调节类型，这可以解明高血压的原因即血压类型，辅助血压管理与治疗。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明无创中心动脉压检测分析仪原理框图；

图2是本发明无创中心动脉压检测分析仪脉冲信号处理单元原理框图；

图3是本发明无创中心动脉压检测分析仪差动放大电路原理图；

图4是本发明无创中心动脉压检测分析仪主放大电路原理图；

图5是本发明无创中心动脉压检测分析仪A/D转换电路原理图；

图6是本发明无创中心动脉压检测分析仪通信电路原理图；

图7是本发明无创中心动脉压检测分析仪检测方法的流程图；

图8是本发明无创中心动脉压检测分析仪获取的中心动脉压曲线示意图；

图9是本发明无创中心动脉压检测分析仪实测基础数据录入示意图；

图10是本发明无创中心动脉压检测分析仪实测结果示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明无创中心动脉压检测分析仪原理框图，如图1所示，本发明的创中心动脉压检测分析仪，包括脉冲信号获取单元101、脉冲信号处理单元102、主处理器单元103，以及输入输出单元104，其中，

脉冲信号获取单元101，其输出端与脉冲信号处理单元102的输入端连接，采用与自动血压计一体的空气传导式压力脉波传感器式压力脉波传感器，用于将获取的肱动脉压力脉波发送给脉冲信号处理单元102。

脉冲信号处理单元102，其输入端连接脉冲信号获取单元101，输出端连接主处理器单元103，用于将脉冲信号获取单元101获取的肱动脉压力脉波进行放大、A/D转换、通信转换等处理。

主处理器单元103，其输入端与脉冲信号处理单元102连接，对接收的压力脉波信号进行计算、分析，生成中心动脉压、心搏量、血流总阻力、动脉硬化指数、血液循环调节机制类型，并输出给输入输出单元104。

主处理器103利用传导函数方法对接收的压力脉波信号进行计算分析，输出中心动脉压曲线并获得中心动脉压值，传导函数方法通过以下公式推导出传导函数：

CP（i）=H(i)×PP(i)，

H(i)= FFT(CP(i))/ FFT(PP(i)) ，

其中，FFT为快速傅里叶变换函数，中心动脉压值为中心动脉曲线的最高点值。

主处理器103通过以下公式计算出心搏量：

Sv=- 6.6 + 0.25 × ET + 40.4 × BSA - 0.51 × Age - 0.62 × HR，

BSA（m2）= 0.007184×身高（cm）0.725×体重（kg）0.425，

主处理器103通过以下公式计算出血流总阻力：

Rt=(Ps-Pv)/Sv

其中，Rt为血流总阻力，Pv为静脉压，Ps为收缩压，Sv为心搏量。

所述的无创中心动脉压检测分析仪还能够获得并输出动脉硬化指数，所述动脉硬化指数是指根据反射波产生脉压增幅反映动脉僵硬度的血流动力学指标，主处理器103通过以下公式计算出动脉硬化指数：

Aix（%）= AG/PP×100

其中，Aix 为动脉硬化指数，PP为中心动脉压，AG为反射波增强指数。

主处理器103通过心搏量和血流总阻力还可以确定血压类型。

输入输出单元104，用于接收用户的输入信息，显示中心动脉压、心搏量、血流总阻力、动脉硬化指数、血液循环调节机制类型等测量患者信息。

图2是本发明无创中心动脉压检测分析仪脉冲信号处理单元原理框图，如图2所示，本发明的无创中心动脉压检测分析仪脉冲信号处理单元，包括差动放大电路201、主放大电路202、A/D转换电路203和通信电路204，其中，

差动放大电路201，其输入端连接脉冲信号获取单元101，其输出端连接主放大电路202的输入端；主放大电路202的输出端连接A/D转换电路203的输入端；A/D转换电路203的输出端连接通信电路204的输入端；通信电路204的输出端连接主处理器单元103。

图3是本发明无创中心动脉压检测分析仪差动放大电路原理图，如图3所示，本发明的无创中心动脉压检测分析仪差动放大电路201，使用(INA114AP)1012Ω高阻抗增益器，使共模抑制后的信号放大的同时将传感器阻抗产生的影响最小化的同时起到缓冲用放大器的作用。由于在主放大器对信号进行充分增益，所以差动放大器电压增益设定的较小。经差动放大电路增益后的信号由差动放大电路的出口端子（INA114AP的6号端子）连接到主放大电路202的入口端子（TL062的2号端子）。

图4是本发明无创中心动脉压检测分析仪主放大电路原理图，如图4所示，主放大电路202使用了运算放大器TL062，并将电压增益设定的较高。主放大电路放大后的信号由其出口端子（TL062的1号端子）连接到A/D转换电路203的入口端子（MAX1241的2号端子）。

图5是本发明无创中心动脉压检测分析仪A/D转换电路原理图，如图5所示，A/D转换电路203使用了MAX1241CPA，将模拟信号转换成数字信号。经A/D转换后的数字信号由其出口端子（MAX1241CPA的6号端子）连接到通信电路204的输入端子（AT89C2051的6、7、8、9号端子）。

图6是本发明无创中心动脉压检测分析仪通信电路原理图，如图6所示，通信电路204将信号接收装置接收并处理后的信号发送到主处理器103，通信电路使用了 MPU(AT89C2051)与 USB-COM转换原件FT232并与主处理器103的USB接口连接。

图7是本发明无创中心动脉压检测分析仪检测方法的流程图，下面将参考图7，对本发明的基于收件人的快速编辑发送内容的方法进行详细描述：

首先，在步骤701，自动血压计接收用户输入的患者信息，并通过缠绕在上臂肱动脉处的血压袖带，用自动血压测量、获取肱动脉血压；患者信息包括患者的年龄、身高、体重等信息；图9是本发明无创中心动脉压检测分析仪实测基础数据录入示意图，如图9所示，输入患者信息为：年龄：38，身高：170cm，体重：69KG，自动血压测量肱动脉血压为：收缩压：124，舒张压：82，接收肱动脉压力曲线。

在步骤702，在血压袖带的空气压力泵为60mmHg时，脉冲信号获取单元101接收肱动脉的压力脉波；

在步骤703，根据肱动脉的压力脉波，计算输出中心动脉压；图8是本发明无创中心动脉压检测分析仪获取的中心动脉压曲线示意图，如图8所示，AG为反射波增强指数，PP 为中心动脉压；利用传导函数方法对接收的压力脉波信号进行计算分析，输出中心动脉压曲线并获得中心动脉压值，传导函数方法通过以下公式推导出传导函数：

CP（i）=H(i)×PP(i)，

H(i)= FFT(CP(i))/ FFT(PP(i)) ，

在步骤704，分别获取心搏量、血流总阻力、动脉硬化指数、血压类型；

心搏量，计算方式如下：

Sv=- 6.6 + 0.25 × ET + 40.4 × BSA - 0.51 × Age - 0.62 × HR，

BSA（m2）= 0.007184×身高（cm）0.725×体重（kg）0.425，

其中，Sv为心搏量，ET 为收缩期时间，BSA为体表面积，Age 为年龄，HR为脉搏数；

血流总阻力，计算方式如下：

Rt=(Ps-Pv)/Sv

其中，Rt为血流总阻力，Pv为静脉压，Ps为收缩压，Sv为心搏量；

动脉硬化指数，计算方式如下：

Aix（%）= AG/PP×100

其中，Aix 为动脉硬化指数，PP为中心动脉压，AG为反射波增强指数；

血液循环调节机制（血压类型），以心搏量与血流总阻力的取值区间确定，血液循环调节机制（血压类型）如表1所示：

表1血液循环调节机制

Figure 2013100556520100002DEST_PATH_IMAGE002

在步骤705，输出中心动脉压、心搏量、血流总阻力、动脉硬化指数、血压类型，图10是本发明无创中心动脉压检测分析仪实测结果示意图，如图10所示，中心动脉压：110，心搏量：70，动脉硬化指数：1.2，血压类型：正常型血压。

本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1. 一种无创中心动脉压检测分析仪，包括，脉冲信号获取单元、脉冲信号处理单元、主处理器单元，以及输入输出单元，其特征在于，

2. 根据权利要求1所述的无创中心动脉压检测分析仪，其特征在于，所述传导函数方法通过以下公式推导出传导函数：

CP（i）=H(i)×PP(i)，

H(i)= FFT(CP(i))/ FFT(PP(i)) ，

其中，FFT为快速傅里叶变换函数。

3. 根据权利要求1所述的无创中心动脉压检测分析仪，其特征在于，所述脉冲信号获取单元为与自动血压计一体的空气传导式压力脉波传感器。

4. 根据权利要求1所述的无创中心动脉压检测分析仪，其特征在于，所述信号接收装置包括差动放大电路、主放大电路、A/D转换电路和通信电路。

5. 根据权利要求1所述的无创中心动脉压检测分析仪，其特征在于，所述主处理器单元通过以下公式计算出心搏量：

Sv=- 6.6 + 0.25 × ET + 40.4 × BSA - 0.51 × Age - 0.62 × HR，

BSA（m2）= 0.007184×身高（cm）0.725×体重（kg）0.425，

其中，Sv为心搏量，ET 为收缩期时间，BSA为体表面积，Age 为年龄，HR为脉搏数。

6. 根据权利要求1所述的无创中心动脉压检测分析仪，其特征在于，所述主处理器单元通过以下公式计算出血流总阻力：

Rt=(Ps-Pv)/Sv

7. 根据权利要求1所述的无创中心动脉压检测分析仪，其特征在于，所述主处理器单元通过以下公式计算出动脉硬化指数：

Aix（%）= AG/PP×100

8. 根据权利要求1所述的无创中心动脉压检测分析仪，其特征在于，所述主处理器单元通过所述心搏量和所述血流总阻力确定血压类型。

9. 一种无创中心动脉压检测分析仪的检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

在血压袖带的压力处于60mmHg，获取肱动脉压力脉波；

10. 根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述中心动脉压是以推导出的传导函数计算中心动脉压，传导函数推导方法如下：

CP（i）=H(i)×PP(i)

其中：CP为肱动脉脉压曲线，PP为中心动脉脉压，H为传导函数，i 曲线各频点；

H(i)= FFT(CP(i))/ FFT(PP(i)) FFT为快速傅里叶变换函数。

11. 根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述心搏量，计算方式如下：

Sv=- 6.6 + 0.25 × ET + 40.4 × BSA - 0.51 × Age - 0.62 × HR，

BSA（m2）= 0.007184×身高（cm）0.725×体重（kg）0.425，

12. 根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述血流总阻力，计算方式如下：

Rt=(Ps-Pv)/Sv

13. 根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述动脉硬化指数，计算方式如下：

Aix（%）= AG/PP×100

14. 根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述血压类型，是以心搏量与血流总阻力的取值区间确定。