CN103536281A - 一种基于指尖温度变化的血管内皮功能检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于指尖温度变化的血管内皮功能检测装置，用于医疗器械领域，包括设有主控电路板的设备主机和由设备主机引出且与主控电路板接通的功能模块，功能模块包括控制肱动脉血流导通的阻血模块、测量指尖温度变化的温度测量模块和测量指尖血氧含量的血氧饱和度测量模块。本发明利用指尖温度变化来推导血管直径变化率的复杂算法内置于主控电路板上，并将测试方法的繁琐流程实现自动化和智能化，降低了检测成本和设备价格，使大部分的人群在家庭就能实现心血管健康状态的自我管理，有效降低监测成本，简化操作流程，可为家庭及基层医院开展心血管疾病的早期预防诊断提供支持，这对于实现心血管疾病的早期预防有重要意义。

Description

一种基于指尖温度变化的血管内皮功能检测装置

技术领域

本发明用于医疗器械领域，特别是涉及一种基于指尖温度变化的血管内皮功能检测装置。

背景技术

心血管病变的发展是一个漫长的过程，从最初的动脉内皮功能障碍、动脉硬度增加，到动脉壁出现肉眼可见的脂质条纹、粥样斑块，到最后造成血管狭窄甚至闭塞引起急性心脑血管事件，大约需要十几年至数十年的时间。心血管疾病是—种生活方式疾病，绝大多数与遗传无关，而是由后天不良生活习惯引起的。其中，快速的生活节奏、高脂肪摄入量、吸烟、肥胖、缺乏运动、精神紧张等是导致心血管疾病发生的主要原因。因此开展早期预防诊断，及早进行药物治疗及生活方式干预已逐渐成为临床工作者的共识。在过去的50年里，有超过200个心血管病变的危险因素被报道，包括高血压、高血脂、内皮功能障碍、吸烟酗酒、糖尿病、运动缺乏、肥胖等。其中血管内皮功能障碍是近十多年来被医学界认为是引起动脉粥样硬化的关键因素。近年来，大量的临床前瞻性研究和回顾性研究都已说明了内皮功能障碍与心血管疾病有高度的相关性。血管内皮（Endothelium）是覆盖在血管内腔上的单层扁平细胞，具有调节血管张力、控制血管生长、修复管壁炎症、隔离血液等多种生理功能。由于血管内皮功能障碍仍具有可恢复性，因此对血管内皮功能进行评估和治疗已成为医学界开展心血管疾病预防工作的主要措施。目前临床上对血管内皮功能进行诊断的方法主要包括：血管造影、肱动脉血流介导（FMD）下的血管直径检测及外周动脉张力指数（Peripheral artery tone,PAT）检测、内皮活性因子检测等。

血管造影技术是利用成像设备检测血管对激动剂的反应来判断内皮细胞的功能状态，健康的内皮细胞受到乙酰胆碱刺激会扩张血管，而当内皮细胞功能失调时，则会抑制血管舒张。

肱动脉血流介导下的血管直径检测及外周动脉张力指数（PAT）检测方法是利用血流介导下血管内皮依赖性舒张效应的强弱来判断血管内皮功能的健康状态，前者用超声影像设备测量血管直径变化；后者通过测量手指外周血管张力来间接评估血管直径的变化，如果内皮细胞受损，则血流介导下的血管舒张效应会变弱。目前以色列Itamar Medical公司已成功开发了基于PAT指数的无创内皮功能诊断系统，该设备需要进口，价格昂贵，难以在家庭及基层医院推广。

内皮活性因子检测是通过抽取测试者的血液，在实验室分析血液中的活性成分来判断血管内皮功能的健康状况。内皮细胞在不同状态下会分泌不同的活性物质，对应不同的病症。目前临床上已发现的内皮源性血管活性因子已达20种以上。

上述检测方法都存在设备价格昂贵，操作复杂、检测成本高、长期监测对人体损害大等因素，只能在医院的环境下，由专业的医护人员进行操作，无法满足广大亚临床患者进行日常自我监测的要求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种能有效降低监测成本，简化操作流程，可为家庭及基层医院开展心血管疾病的早期预防诊断的基于指尖温度变化的血管内皮功能检测装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于指尖温度变化的血管内皮功能检测装置，包括设有主控电路板的设备主机和由设备主机引出且与主控电路板接通的功能模块，功能模块包括控制肱动脉血流导通的阻血模块、测量指尖温度变化的温度测量模块和测量指尖血氧含量的血氧饱和度测量模块。

进一步作为本发明技术方案的改进，阻血模块包括压力袖带、向压力袖带内充气且与主控电路板接通的气泵以及与主控电路板接通并控制压力袖带内气体排出的泄压阀。

进一步作为本发明技术方案的改进，阻血模块还包括与主控电路板接通的血压计和测量压力袖带内压力的压力传感器。

进一步作为本发明技术方案的改进，温度测量模块包括手指固定架和与主控电路板接通的第一温度探头。

进一步作为本发明技术方案的改进，还包括与主控电路板接通的修正温度测量模块，修正温度测量模块包括测量未阻断血流指尖温度的第二温度探头和测量环境温度的第三温度探头。

进一步作为本发明技术方案的改进，血氧饱和度测量模块包括均与主控电路板接通的血氧探头和脉搏模拟器。

进一步作为本发明技术方案的改进，设备主机上设有显示屏和控制输入按钮。

本发明的有益效果：本基于指尖温度变化的血管内皮功能检测装置使用时，阻血模块在主控电路板的控制下，阻断被测指尖一侧的肱动脉血流，并保持后快速导通，温度测量模块测量被测指尖在血流阻断前、中、后的温度变化，并将结果反馈到主控电路板，主控电路板通过对温度数据进行分析最终确定血管直径在血流介导下的扩张率，从而为血管内皮健康状况提供参考，本发明利用指尖温度变化来推导血管直径变化率的复杂算法内置于主控电路板上，并将测试方法的繁琐流程实现自动化和智能化，降低了检测成本和设备价格，使大部分的人群在家庭就能实现心血管健康状态的自我管理，有效降低监测成本，简化操作流程，可为家庭及基层医院开展心血管疾病的早期预防诊断提供支持，这对于实现心血管疾病的早期预防有重要意义。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明结构原理图；

图2是本发明实施例结构轴侧图；

图3是本发明实施例结构主视图。

具体实施方式

参照图1～图3，本发明提供了一种基于指尖温度变化的血管内皮功能检测装置，包括设有主控电路板1的设备主机2和由设备主机2引出且与主控电路板1接通的功能模块，功能模块包括控制肱动脉血流导通的阻血模块3、测量指尖温度变化的温度测量模块4和测量指尖血氧含量的血氧饱和度测量模块5。

本基于指尖温度变化的血管内皮功能检测装置使用时，阻血模块3在主控电路板1的控制下，阻断被测指尖一侧的肱动脉血流，并保持后快速导通，温度测量模块4测量被测指尖在血流阻断前、中、后的温度变化，并将结果反馈到主控电路板1，主控电路板1通过对温度数据进行分析最终确定血管直径在血流介导下的扩张率，从而为血管内皮健康状况提供参考，本发明利用指尖温度变化来推导血管直径变化率的复杂算法内置于主控电路板1上，并将测试方法的繁琐流程实现自动化和智能化，降低了检测成本和设备价格，使大部分的人群在家庭就能实现心血管健康状态的自我管理，有效降低监测成本，简化操作流程，可为家庭及基层医院开展心血管疾病的早期预防诊断提供支持，这对于实现心血管疾病的早期预防有重要意义。

作为本发明优选的实施方式，阻血模块3包括压力袖带31、向压力袖带31内充气且与主控电路板1接通的气泵32以及与主控电路板1接通并控制压力袖带31内气体排出的泄压阀33。压力袖带31绑缚在手臂上，用于阻断肱动脉的血流。其中，主控电路板1控制气泵32开关，经柔软导管34向压力袖带31充气，压力袖带31充气膨胀并箍紧手臂阻断肱动脉的血流，在紧急状况下，压力袖带31的压力通过泄压阀33快速泄压。

作为本发明优选的实施方式，阻血模块3还包括与主控电路板1接通的血压计和测量压力袖带31内压力的压力传感器35。

为了得到更好的血流阻断效果，采用血压计对使用者计进行血压实时测量，并将所测量的数值传递给主控电路板1，主控电路板1再将接受到的血压数值增加30mmHg，然后通过控制指令驱动气泵32为压力袖带31加压。如此过程完成袖带压力31与动脉收缩压可动态智能维持30mmHg的压差。

作为本发明优选的实施方式，温度测量模块4包括手指固定架41和与主控电路板1接通的第一温度探头42。还包括与主控电路板接1通的修正温度测量模块，修正温度测量模块包括测量未阻断血流指尖温度的第二温度探头43和测量环境温度的第三温度探头44。手指固定架41用于保证手指与温度探头接触的稳定性。

第一温度探头42、第二温度探头43和第三温度探头44分别测量阻断血流的指尖温度、无血流阻断的指尖温度和环境温度，后二者用于修正环境温度及其他生理状态对阻断血流的指尖温度测量结果的影响。第一温度探头42、第二温度探头43和第三温度探头44均采用热电偶传感器（ K型电热偶），长度为1～2米，测量精度为±0.1℃，测量范围为20～40℃。第一温度探头42、第二温度探头43和第三温度探头44均按照每秒1次的取样频率，将三个通道测量的温度数据发送到主控电路板1，并由主控电路板1存储用于后续的分析处理。

作为本发明优选的实施方式，血氧饱和度测量5模块包括均与主控电路板1接通的血氧探头51和脉搏模拟器52。

血氧饱和度测量模块5采用基于Lamber-beer定律的无创光电血氧检测技术，由血氧探头51、脉搏模拟器52组成。血氧探头51检测的数据经数据线输入主控电路板1，由系统判断是否卸掉压力袖带31的压力，防止血流阻断时间过长，损伤肌肉及神经组织。脉搏模拟器52在阻断肱动脉血流时，在佩戴血氧探头51的手指上模拟出与心律相同的血液流动脉冲，使无创血氧探头51能检测到缺血组织的血氧饱和度。血氧饱和度测量模块5用于监测施加血流介导一侧指尖的血氧饱和度，在阻断肱动脉血流时，采用脉搏模拟器52和血氧探头51监测指尖无脉动血流组织的血氧饱和度，确保缺血组织在诊断过程的安全性。

作为本发明优选的实施方式，设备主机2上设有显示屏和控制输入按钮。显示屏用于显示测量的温度曲线、收缩压、舒张压、心律、血氧饱和度以及评估结果。控制输入按钮用于设备功能的选择以及为设备提供快速的压力袖带泄压开关。

本发明的具体实用方法如下：

设备主机2放置在室温环境下，保持环境状态稳定；测试者调整身体状态，保持心态平稳。将各种探头、配件佩戴完毕，按下开始按钮，开始测试：

1、第一阶段连续测量常态下的指尖温度及血氧饱和度。

2、连续测量记录指尖温度2～5分钟或温度达到稳定状态后，压力袖带31智能加压阻断肱动脉血流，压力袖带31压力与动脉收缩压动态维持30mmHg的压差，保持温度及血氧饱和度测量。在阻断血流过程中，如果血氧过低或测试者身体不适，可按下快速泄压键，恢复肱动脉血流。

3、阻断血流2～5分钟后，快速解除压力袖带31压力，使血管出现血流介导的血管舒张效应，保持温度及血氧饱和度测量。

4、继续测量指尖温度2～5分钟或温度达到稳定状态后，停止温度及血氧饱和度测量。

5、第二阶段，对记录的温度数据进行统计分析，提取血液灌注率对温度的影响曲线。

6、根据PENNES方程及生物传热学理论求解血管灌注率变化趋势。

7、根据血液灌注率的变化推导血管直径在血流介导下扩张率。

8、参考临床诊断指标，提出血管内皮健康状况风险指数。

利用本发明所述的方法，实施股动脉血流介导及测量脚趾尖的温度来评估血管内皮功能，同样属于本发明的内容；或者利用本发明所述的方法，同时实施肱动脉、股动脉血流介导及测量指尖、脚趾尖温度来评估血管内皮功能，也同样属于本发明的内容。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种基于指尖温度变化的血管内皮功能检测装置，其特征在于：包括设有主控电路板的设备主机和由所述设备主机引出且与所述主控电路板接通的功能模块，所述功能模块包括控制肱动脉血流导通的阻血模块、测量指尖温度变化的温度测量模块和测量指尖血氧含量的血氧饱和度测量模块。

2.根据权利要求1所述的基于指尖温度变化的血管内皮功能检测装置，其特征在于：所述阻血模块包括压力袖带、向所述压力袖带内充气且与所述主控电路板接通的气泵以及与所述主控电路板接通并控制所述压力袖带内气体排出的泄压阀。

3.根据权利要求2所述的基于指尖温度变化的血管内皮功能检测装置，其特征在于：所述阻血模块还包括与所述主控电路板接通的血压计和测量所述压力袖带内压力的压力传感器。

4.根据权利要求1、2或3所述的基于指尖温度变化的血管内皮功能检测装置，其特征在于：所述温度测量模块包括手指固定架和与所述主控电路板接通的第一温度探头。

5.根据权利要求4所述的基于指尖温度变化的血管内皮功能检测装置，其特征在于：还包括与所述主控电路板接通的修正温度测量模块，所述修正温度测量模块包括测量未阻断血流指尖温度的第二温度探头和测量环境温度的第三温度探头。

6.根据权利要求4所述的基于指尖温度变化的血管内皮功能检测装置，其特征在于：所述血氧饱和度测量模块包括均与所述主控电路板接通的血氧探头和脉搏模拟器。

7.根据权利要求6所述的基于指尖温度变化的血管内皮功能检测装置，其特征在于：所述设备主机上设有显示屏和控制输入按钮。

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