CN112641467A - 基于SonoVue的无创经颅超声血压测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于SonoVue的无创经颅超声血压测量装置及方法，包括颅骨仿体仿生模块、血液循环加压系统和测压单元，在颅骨仿体中设置血管仿体，血管仿体与血液循环加压系统连接，在血管仿体中注入SonoVue微泡溶液代替血液运行，并通过血液循环加压系统控制血管仿体的压力，采用任意波形发生器和超声探头对颅骨仿体发射不同的入射声压，同时控制血光仿体的压力，进而获取不同入射声压、血管仿体的声散射信号和血管仿体压力之间的关系，进而根据三者之间的关系确定颅内血压。实现便捷的颅内加压测压，反映颅内血压与射入升压的关系，使SonoVue次谐波幅值与静水压之间的关系呈现最优线性关系，不仅实现准确无创测量颅内血压，还可以研究颅内血压与颅内压的关系。

Description

基于SonoVue的无创经颅超声血压测量装置及方法

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体为基于SonoVue的无创经颅超声血压测量装置及方法。

背景技术

目前脑卒中已经成为困扰现代人健康地一个主要疾病，而常见的脑内动脉大血管闭塞脑最为常见以及恶性。脑中动脉作为脑部闭环的一个中间环节，脑中动脉运作正常的人，脑中动脉血压基本和全身平均动脉压相等，而当脑中动脉或颈内总动脉狭窄或者闭塞时，脑中动脉血压远远小于平均动脉压，这说明脑中动脉压的监测可以作为脑中动脉闭塞或狭窄的一个筛查手段，为预防大脑缺血性卒中提供预警。

由于头骨这层天然屏障，对于脑中动脉血压的测量仅限于有创探针测压，临床多见于在开颅手术中(例如旁路手术，颅内外搭桥，植入移植物)，通过实时监测脑中动脉血压评测脑动脉环路的通畅、灌注情况，以此判断移植物放置是否故障、或者脑动脉闭环灌注情况是否适宜手术。但由于有创测压风险极大、且开颅及探针的植入会改变血压值的特点，使其应用受限。

利用包膜微泡测压的技术手段由来已久，目前相关研究比较系统的是利用次谐波幅值测压的技术(即SHAPE法)，目前已有研究将其应用于狗的心内血管及门静脉测压，老鼠和猪的肿瘤组织间隙压测量，人的心室内压及肝脏门静脉压的测压；应用的微泡多为Sonazoid、Definity，其中Sonazoid的应用最多，其次谐波幅值与静水压关系可以在合适的条件下呈现线性关系，为利用次谐波测压提供基础。作为国内使用最为广泛的商用微泡，前人的实验研究里多次尝试使用SonoVue的次谐波信号进行测压，但得到的次谐波幅值与静水压之间的关系在大多条件下都是非线性的且并没有一种明确的方法可以找到使这种关系可以呈现线性的条件，这使得SonoVue在测压方面的应用受限。

发明内容

针对现有技术中SonoVue无法实现测压的问题，本发明提供一种基于包膜微泡SonoVue的无创经颅超声血压测量装置及方法，使SonoVue次谐波幅值与静水压之间的关系呈现最优线性关系，不仅实现准确无创测量颅内血压，还可以研究颅内血压与颅内压的关系。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于SonoVue的无创经颅超声血压测量装置，包括颅骨仿生模块、血液循环加压系统和测压单元；

所述颅骨仿生模块包括颅骨仿体以及设在颅腔中的血管仿体；

所述血液循环加压系统包括密封容器、蠕动泵、血压注射泵和血压测压探头；

所述密封容器中注入SonoVue微泡，血管仿体的一端通过蠕动泵与密封容器连接，血管仿体的另一端通过血压注射泵与密封容器连接，血压测压探头设置在血管仿体与密封容器连接的管路上；

测压单元包括控制单元、任意波形发生器、超声发射接收单元和超声探头、液压采集单元；

所述任意波形发生器与超声发射接收单元及液压采集单元连接，超声发射接收单元与超声探头连接，超声探头用于对颅骨仿体发生超声波，并接收血管仿体的声散射信号，控制单元与超声发射接收单元的输出端连接，获取声散射信号的次谐波幅值和血管仿体的不同压力的关系，根据次谐波幅值和血管仿体的压力关系确定人体颅内血压。

优选的，所述血管仿体通过血管支架固定在颅腔中。

优选的，所述颅骨仿体包括左半颅骨和右半颅骨，左半颅骨和右半颅骨的颅腔拼接处设置有乳胶垫圈，左半颅骨和右半颅骨的外侧设置不锈钢的喉箍。

优选的，所述颅骨仿体的底部设置硅胶塞，用于打开或密封颅腔。

优选的，所述颅腔中还设置有脑室仿体，脑室仿体与颅骨仿体外部的脑脊液加压系统连接，用于测量颅内压。

优选的，所述颅骨仿体外部的脑脊液加压系统包括颅内压注射泵和颅内压测量探头；

所述脑室仿体通过管道与颅内压注射泵连接，颅内压测量探头设置在管道上，颅内压测量探头与控制单元连接。

优选的，所述控制单元通过超声发射接收单元与超声探头和任意波形发生器连接；

所述超声发射接收单元包括功率放大器、双工器、信号放大器和DAQ数据采集卡；

所述功率放大器的输入端与任意波形发生器连接，功率放大器的输出端与双工器连接，双工器分别与超声探头和信号放大器连接，任意波形发生器和信号放大器的输出端分别与DAQ数据采集卡的信号输入端连接，DAQ数据采集卡的输出端与控制单元连接。

优选的，所述密封容器设置在磁性搅拌泵上。

一种基于SonoVue的无创经颅超声血压测量装置的测量方法，包括以下步骤：

步骤1、连接颅骨仿生模块、血液循环加压系统和测压单元；

步骤2、在血液循环加压系统中注入配制好的SonoVue微泡溶液，血管仿体的压力保持不变，通过功率放大器的调节超声波的入射升压，获取不同入射升压对应的血管仿体的声散射信号，建立次声散射信号的谐波幅值和入射声压的曲线图，根据曲线图确定SonoVue的生长期和饱和期；

步骤3、功率保持恒定，采用不同静置时长的SonoVue溶液进行分组测试，每组测试时血管仿体的压力逐步递增，获取不同静置时长SonoVue溶液在不同压力下血管仿体的声散射信号，根据获取声散射信号和压力值建立次谐波幅值和血管仿体的压力曲线图，确定SonoVue微泡溶液配制后用于测压的最优使用时间；

步骤4、在步骤2得到的SonoVue的生长期、生长期饱和期交界处，以及饱和期各选择一个入射升压分别测试，测试过程中血管仿体的压力逐步递增，获取三种入射声压下次谐波幅值和血压关系图，确定适用于SonoVue测压的最优入射声压值；

步骤5、在SonoVue微泡的最优使用时间，入射声压选择在SonoVue生长期和饱和期的交界处，给血管仿体施加不同的压力，获取不同压力下的声散射信号的次谐波幅值及对应的液压单元采集的血压值，利用线性拟合得到次谐波幅值与压力的关系；

采用SonoVue生长期与饱和期交界处对应的入射声压，获取颅内血管的次谐波幅值，将次谐波幅值代入次谐波幅值与压力的关系中，得到颅内血压。

优选的，步骤3中SonoVue微泡溶液配制后用于测压的最优使用时间为配制后的1分钟以内。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的一种基于SonoVue的无创经颅超声血压测量装置，包括颅骨仿生模块、血液循环加压系统和测压单元，在颅骨仿体中设置血管仿体，血管仿体与血液循环加压系统连接，在血管仿体中注入SonoVue微泡溶液代替血液运行，并通过血液循环加压系统控制血管仿体的压力，采用任意波形发生器和超声探头对颅骨仿体发射不同的入射声压，同时控制血管仿体的压力，进而获取不同入射声压下使用不同静置时长SonoVue的血管仿体的声散射信号和血管仿体压力之间的关系，确定SonoVue测压最优条件，进而在最优条件下进行颅内血压监测。

该测量方法，首先获取不同入射升压对应的血管仿体的声散射信号，建立次声散射信号的谐波幅值和入射声压的曲线图，确定SonoVue的生长期和饱和期；然后获取不同静置时长SonoVue溶液在不同压力下血管仿体的声散射信号，根据获取声散射信号和压力值建立次谐波幅值和血管仿体的压力曲线图，确定SonoVue微泡溶液配制后用于测压的最优使用时间；再然后获取SonoVue的生长期、生长期饱和期交界处，以及饱和期各选择一个入射升压分别测试，获取三种入射声压下次谐波幅值和血压关系图，确定适用于SonoVue测压的最优入射声压值；在SonoVue微泡的最优使用时间，入射声压选择在SonoVue生长期和饱和期的交界处，给血管仿体施加不同的压力在进行测试，获取不同压力下的声散射信号的次谐波幅值，得到次谐波幅值与压力的关系，将人体颅骨仿体的声散射信号代入关系中即可得到准确的颅内血压，目前现有的微泡次谐波测压参数主要针对sonaziod等微泡，对SonoVue并不适用，本发明克服上述问题，为使用SonoVue微泡次谐波成分测压提供技术支持，提高其测压灵敏度和拓宽其测压范围，实现无创测量颅内血压。

附图说明

图1为本发明血压测量装置的结构框图；

图2为本发明密闭颅骨模型的内部结构图；

图3为本发明密闭颅骨模型的外部结构图，

图4为本发明血压测量装置的结构图；

图5为本发明实施例不同静置时长的SonoVue微泡次谐波幅值与功率放大器功率档位的关系图；

图6为本发明实施例功率放大器各功率档位对应的目标血管处的声压负峰值；

图7为本发明实施例在使用刚制备出的SonoVue微泡的情况下，三种入射声压下，血管仿体压力与次谐波幅值的关系图；

图8为本发明实施例在入射声压负峰值为346kPa的情况下，不同静置时长的SonoVue微泡的次谐波幅值与血管仿体压力的关系图。

图中：1-左半颅骨；2-右半颅骨；3-脑室仿体；4-血管支架；5-血管仿体；6-硅胶塞；7-玻璃管；8乳胶垫圈；9-乳胶管；10-喉箍；11-第一液压测量探头；12-颅骨仿体；13-第二液压测量探头；14-第一可开关双通；15-第一注射泵；16-第二可开关三通；17-第三可开关三通；18-第四可开关三通；19-第二注射泵；20-蠕动泵；21-广口瓶；22-磁性搅拌泵；23-数字压力表。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

参阅图1-4，基于SonoVue的无创经颅超声血压测量装置，包括颅骨仿生模块和测压装置。

颅骨仿生模块包括颅骨仿体12、脑室仿体3、血管支架4和血管仿体5。

其中，颅骨仿体中的颅腔为密封腔体，血管支架4粘贴在颅腔的内壁上，血管仿体5的两端采用薄乳胶管套在支架上，血管仿体5的两端通过管道连接玻璃管7，颅骨仿体的底部设置硅胶塞6，用于打开或密封颅腔，玻璃管7的下端穿过硅胶塞6伸出至颅骨仿体的外部，脑室仿体3设置在颅骨仿体的枕骨大孔上方，脑室仿体3与另外一个玻璃管连接，该玻璃管的下端穿过硅胶塞6伸出至颅骨仿体的外部。

上述颅骨仿体包括左半颅骨1和右半颅骨2，左半颅骨1和右半颅骨的颅腔拼接处设置有乳胶垫圈8，左半颅骨和右半颅骨的外侧设置不锈钢的喉箍10，用于将左半颅骨和右半颅骨闭合，使用时，调节喉箍压紧两块颅骨仿体交界处粘合的乳胶垫圈使颅骨仿体的颅腔处于密闭状态。

上述血管仿体为开模定制的声衰减系数与人体动脉相近的薄乳胶管，可承受160mmHg的高压，同时也便于取套在任何血管支架上。

上述血管支架4由有机玻璃制成，可固定在颅骨仿体内任意位置用以模拟不同血管，例如，可固定在枕骨处模拟大脑后动脉。

上述脑室仿体3为中空的乳胶球，通过与其连接的玻璃管注入压力，以模拟和测量颅内压，乳胶球可承受140mmHg的高压。

上述颅骨仿体是基于真实人类头骨CT数据建立3D模型，在3D模型的枕骨大孔位置处设置用于安装硅胶塞6的圆孔，再将3D模型均分成左右两半后用PLA材料3D打印而成，并在颅骨仿体内成型颅腔，并且能够是颅骨仿体承受高颅内压。

测压装置包括血液循环加压系统、脑脊液加压系统和测压单元。

血液循环加压系统包括能够密封的广口瓶21、磁性搅拌泵22、蠕动泵20、第二注射泵19和第一液压测量探头11。

其中，密封的广口瓶21设置在磁性搅拌泵22上，广口瓶21分别通过两根管道连接血管仿体两端的玻璃管，其中一个管道上连接蠕动泵20，蠕动泵20与血管仿体之间的管道上设置第三可开关三通17，第三可开关三通17连接第一液压测量探头11，第一液压测量探头11用于测量血管仿体的压力，另一根管道上设置有第四可开关三通18，第四可开关三通18与第二注射泵19连接。

上述广口瓶21上部设置入液口和出液口，出液口的一端与通过管道连接蠕动泵20，入液口的一端通过管道连接第二注射泵19，入液口的另一端连接长玻璃管，出液口的另一端连接短玻璃管，并且长玻璃管和短玻璃管均位于广口瓶21的内部，并且短玻璃管下端的高度高于长玻璃管下端的高度，至此形成模拟颅内血液流动的循环通路，造影剂灌注在管道和血管仿体中，SonoVue微泡通过长玻璃管进入至广口瓶21中，在通过短玻璃管进入蠕动泵和血管仿体中，由于长玻璃管的长度较长，能够将SonoVue微泡直接流入广口瓶21的底部，避免其直接通过短玻璃管流出，因此确保进入蠕动泵的微泡溶液搅拌完全。

脑脊液加压系统包括第一注射泵15和第二液压测量探头13，第一注射泵15通过第一可开关双通14与管道的一端连接，管道的另一端与脑室仿体3连接的玻璃管连接，该管道上设置有第二可开关三通16，第二可开关三通16与第二液压测量探头13连接，第二液压测量探头13用于测量颅内压，也就是颅腔压力。

上述管道均为乳胶管9。

如图1所示，测压装置包括控制单元、任意波形发生器、超声探头、超声发射接收单元和液压采集单元。

上述控制单元与超声发射接收单元的输出端连接，超声发射接收单元的输入端分别与超声探头和任意波形发生器连接，超声探头用于抵接在颅骨仿体的颞窗位置，液压采集单元的输入端与上述的第二液压测量探头13和第一液压测量探头11连接，液压采集单元的输出端与任意波形发生器连接。

超声发射接收单元包括功率放大器、双工器、信号放大器和DAQ数据采集卡。

其中，功率放大器的输入端与任意波形发生器连接，功率放大器的输出端与双工器连接，双工器分别与超声探头和信号放大器连接，任意波形发生器和信号放大器的输出端分别与DAQ数据采集卡的信号输入端连接，DAQ数据采集卡的输出端与控制单元连接。

任意波形发生器用于输出声脉冲信号，声脉冲信号经过功率放大器放大后，经过双工器激励超声探头产生超声波并输出至颅骨仿体，血管仿体产生的声散射信号由超声探头接收后经双工器传送至信号放大器后，由DAQ数据采集卡同步接收，同时液压采集单元将第一液压测量探头11采集的血管仿体的压力值经任意波形发生器触发同步上传至DAQ数据采集卡，DAQ数据采集卡将压力值、超声波的入射声压和血管仿体的声散射信号发送给控制单元。

超声发射接收单元用于发射超声波，并同步接收该超声波对应的声散射信号。

上述的第二液压测量探头13和第一液压测量探头11组成液压测量单元，通过数字压力表23将测量的血管仿体的压力和脑室仿体的压力经任意波形发生器触发，同步上传至DAQ数据采集卡，之后发送给控制单元，控制单元连接显示器。

控制单元将采集到的声散射信号中血管仿体内的声散射信号筛选出来，提取该声散射信号的次谐波幅值，具体通过Matlab进行快速傅里叶变换后得到频谱，以2.5MHz为中心0.4MHz带宽内幅值的平均值为次谐波幅值。

然后，将次谐波幅值和血管仿体的压力进行线性拟合，得到次谐波幅值与血压之间的关系式，根据次谐波幅值与血压之间的关系式计算得到相应的血压。

任意波形发生器的型号为KEYSIGHT，33500B，其发射的声脉冲信号为正弦信号。

功率放大器的型号为RPR4000，RITEC Inc.，Warwick,US，发射频率5MHz，次谐波成分频率2.5MHz，脉冲长度12cycles，脉冲重复频率25Hz。。

双工器的型号为RDX-2，RITEC Inc.，Warwick,US。

信号放大器的型号为BR640，RITEC Inc.，Warwick，US。

超声探头为单阵元非聚焦探头，其型号为V382，Panametrics,Waltham,MA,USA，中心频率3.5MHz，-6dB带宽2.25MHz-4.83MHz。

液压采集单元为数字压力表。

下面对本发明提供的基于包膜微泡SonoVue的无创经颅超声血压测量装置的测量方法进行详细的说明，在这里需要说明的是，在进行颅内血压测量时，脑室仿体不参与测量，可以连接或不进行连接，在颅内血压测量时，颅腔是否处于密封环境均可，具体包括以下步骤：

步骤1、实验前仿生模型的准备步骤。

将SonoVue按照说明书制备成悬浮液，抽取0.8mL后注入400mL生理盐水，混合均匀后得到微泡溶液，将370mL微泡溶液注入广口瓶中，剩余30mL注入第二注射泵19用于调节血管仿体的的压力。

打开蠕动泵将流速调至60rpm，使微泡溶液缓慢流入血管仿体中，直至微泡溶液注满整个血液循环加压系统的管路，使管路中空气排空后拧紧广口瓶瓶盖，使其处于密封状态，打开第四可开关三通18。

整个准备过程不超过3分钟，且SonoVue悬浮液始终置于原装瓶内，只有测试开始时即取即用。

步骤2、设定测试参数，在其它参数不变的情况下，调节功率放大器的功率控制超声波的入射升压，每调节一次功率进行一次测试，获取n个功率对应的血管仿体的声散射信号，根据所有的发射功率和各自对应的血管仿体的声散射信号，建立次谐波幅值和入射声压的曲线图，根据曲线图确定SonoVue的生长期和饱和期。

具体过程如下：血管仿体的压力保持在20mmHg不变，功率放大器功率档位从1递增至24，可以采用逐挡递增的方式进行调节，也可以每两个或多个挡位作为一个递增级进行调节，也就是在3档、6档、9档…以此类推，每调节一次功率，采用调节后的功率做一次测试。

每一个功率档位下采集50个脉冲信号，采集3次，共150个脉冲信号，同时获取每个脉冲信号对应血管仿体内部的声散射信号，将采集到的声散射信号通过Matlab进行快速傅里叶变换后得到频谱，提取以2.5MHz为中心0.4MHz带宽内幅值的平均值为次谐波幅值，根据得到的次谐波幅值和对应脉冲信号的入射升压建立曲线图，确定SonoVue的生长期和饱和期，根据SonoVue生长期和饱和期对应的入射声压值为步骤4选取最优发射声压提供备选范围。

需要说明的，整个实验过程大约3分钟且期间不补充微泡。

图5为次谐波幅值和入射声压关系图，图6为功率放大器功率档位对应的经颅前和经颅后的负压峰值，结果显示：血管仿体处入射声压负峰值在100到346kPa时为次谐波的生长期，超过346kPa后次谐波进入饱和期，即次谐波幅值随入射声压增长而增长的区域为生长期，随入射声压增长谐波幅值保持稳定的区域为饱和期；静置时长对SonoVue的次谐波幅值与入射声压的关系没有影响。

步骤3、设定测试参数，功率保持恒定，采用不同静置时长的SonoVue悬浮液进行分组测试，每组测试时血管仿体的压力逐步递增，获取每组测试时SonoVue悬浮液在不同压力下血管仿体的声散射信号，进而得到不同静置时长SonoVue悬浮液在不同压力下血管仿体的声散射信号，根据获取声散射信号和压力值建立次谐波幅值和血管仿体的压力曲线图，确定SonoVue微泡悬浮液制成后用于测压的最优使用时间，确定方法为，曲线图中斜率最大以及线性范围最大的曲线对应的时间为SonoVue微泡悬浮液最优的使用时间。

具体的，制备SonoVue悬浮液，按步骤1方法注入血管仿体中，选择功率放大器功率档位12，血压从30mmHg增加至160mmHg，每一个血压下采集50个脉冲信号，采集三次，整个实验过程大约3分钟且期间不补充微泡，每组实验结束后清空血液循环加压系统，抽取SonoVue，记录此时距离其刚制备出来的时间，重复步骤3上述的采集流程，直至一瓶SonoVue用完，即可获得5组不同静置时长SonoVue悬浮液在不同压力下血管仿体的声散射信号。

然后按照步骤2相同的方式提取血管仿体内次谐波幅值，获取五种不同静置时长下次谐波幅值和压力关系图，确定适用于SonoVue测压的最优使用时间，将关系图中谐波幅值与压力呈线性关系对应的时间为Sonovue微泡为最优使用时间，SonoVue微泡溶液配制后用于测压的最优使用时间为配制后的1分钟以内。

如图7所示，只有刚制备出的Sonovue微泡的次谐波幅值与血管血压值在整个压力段呈现了良好的线性关系，随着SonoVue的静置时长增加，次谐波幅值与压力的关系呈现线性关系的范围越来越小，且线性关系内的降幅越来越小，因此在使用SonoVue测压时，除声压外还需要注意SonoVue微泡的新鲜度，只有刚制备处的SonoVue微泡具有最大的测压范围和灵敏度。

步骤4、选取最优发射声压

在步骤2得到的SonoVue的生长期、生长期饱和期交界处，以及饱和期各选择一个入射声压分别测试，测试过程中血管仿体的压力逐步递增，获取三种入射声压下次谐波幅值和血压关系图，确定适用于SonoVue测压的最优入射声压值。

具体的，根据步骤2得到的结果，在SonoVue的生长期、生长期饱和期交界处、饱和期各选择一个入射声压，使用刚制备的SonoVue微泡，血压从30mmHg增至160mmHg，每一个血压下采集50个脉冲信号，采集三次，以通步骤2相同的方式提取血管内次谐波幅值，获取3种入射声压下次谐波幅值和血压关系图，确定适用于SonoVue测压的最优入射声压值。

如图7所示：当血管仿体处声压负峰值为238kPa时，次谐波幅值只有在血管仿体的压力值大于60mmHg后才呈现显著下降趋势；当血管仿体处声压负峰值为346kPa时，次谐波幅值在血压值30到160mmHg范围内，呈现出于压力值良好的线性关系，且对应测压灵敏度为0.25dB/mmHg；当血管仿体处声压负峰值为454kPa时，次谐波幅值在血压值30到160mmHg范围内，虽然也呈现出于压力值良好的线性关系，但测压灵敏度只有0.10dB/mmHg。因此，对于SonoVue微泡来说，最佳的测压声压值在次谐波的生长期与饱和期的交界处。

所以在采用SonoVue测颅内血压时，最理想的入射声压应该选取其生长期与饱和期交界处对应的声压。前人的关于SHAPE的研究中最优入射声压选择在生长期生长速率最大的点，这种最优入射声压选择方式适用于Sonazoid、Definity，但并不适用于SonoVue。这也是为什么目前使用SonoVue进行次谐波幅值测压的研究并不能得到理想结果的原因。

步骤5、根据上述步骤得到的最优测压条件进行测压。

使用刚制备的SonoVue微泡，入射声压选择在SonoVue生长期和饱和期的交界处，给血管仿体施加不同的压力，获取不同压力下的声散射信号的次谐波幅值，利用线性拟合得到次谐波幅值与压力的关系。

测量人体的颅内血压时，在颞窗施加SonoVue生长期与饱和期交界处对应的入射声压，获取颅内血管的次谐波幅值，将次谐波幅值代入次谐波幅值与压力的关系中，即可得到颅内血压。

下面对本发明提供的基于包膜微泡SonoVue的无创经颅超声血压测量装置用于研究颅内血压与颅内压关系的方法进行详细的说明。

在颅骨仿体中安装血管仿体和脑室仿体3，并在脑室仿体3中注满水，，通过喉箍将两半颅骨仿体闭合，同时在颅腔中注满水，采用硅胶塞6将颅骨仿体的底部密封使颅腔密闭，将血管仿体与血液循环加压系统连接，脑室仿体3与脑脊液加压系统连接，在第一注射泵15内加水，并打开第一可开关双通14和第二可开关三通16，以备向脑室仿体3内加压和测压。

通过第一注射泵15向脑室仿体3内注水改变颅内压，第二注射泵19不动，通过第二液压测量探头13采集颅内压，同时获取血管仿体的压力，监测颅内压改变对血管仿体压力的影响；通过第二注射泵19向血管环路内注微泡溶液改变血管仿体压力，第一注射泵15不动同时采集血管仿体的压力和颅内压，监测血管仿体压力改变对颅内压的影响。

也可以通过向血管仿体内植入栓塞或将血管夹住，来研究血管阻塞和狭窄对颅内压及颅内血压的影响。

由于颅内压的测量在临床上应用广泛，是判断整个颅腔状态的重要生理参数，但影响颅内压的生理现象繁多复杂，通过研究颅内血压和颅内压之间的关系可以帮助我们更好地利用颅内压这一生理指标，根据其一些波动特点反推颅内血管状态；也可以帮助我们找出颅内血压监测区别于颅内压监测的应用场景。

针对目前没有利用微泡次谐波测量颅内血管血压的装置，本发明给出的使用SonoVue次谐波幅值测压时的实际操作规范以及最优声压参数，为避免这种非线性提供技术支撑，同时本发明建立的颅脑体外模型，不仅可以探究利用微泡次谐波监测颅内血管血压，还可以通过分析颅内血管血压与颅内压值的关系来探讨颅内血管血压监测的意义。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于SonoVue的无创经颅超声血压测量装置，其特征在于，包括颅骨仿生模块、血液循环加压系统和测压单元；

所述颅骨仿生模块包括颅骨仿体以及设在颅腔中的血管仿体(5)；

所述血液循环加压系统包括密封容器、蠕动泵(20)、血压注射泵和血压测压探头；

所述密封容器中注入SonoVue微泡，血管仿体(5)的一端通过蠕动泵(20)与密封容器连接，血管仿体(5)的另一端通过血压注射泵与密封容器连接，血压测压探头设置在血管仿体(5)与密封容器连接的管路上；

测压单元包括控制单元、任意波形发生器、超声发射接收单元和超声探头、液压采集单元；

所述任意波形发生器与超声发射接收单元及液压采集单元连接，超声发射接收单元与超声探头连接，超声探头用于对颅骨仿体发生超声波，并接收血管仿体的声散射信号，控制单元与超声发射接收单元的输出端连接，获取声散射信号的次谐波幅值和血管仿体的不同压力的关系，根据次谐波幅值和血管仿体的压力关系确定人体颅内血压。

2.根据权利要求1所述的一种基于SonoVue的无创经颅超声血压测量装置，其特征在于，所述血管仿体(5)通过血管支架(4)固定在颅腔中。

3.根据权利要求1所述的一种基于SonoVue的无创经颅超声血压测量装置，其特征在于，所述颅骨仿体包括左半颅骨(1)和右半颅骨(2)，左半颅骨(1)和右半颅骨的颅腔拼接处设置有乳胶垫圈(8)，左半颅骨和右半颅骨的外侧设置不锈钢的喉箍(10)。

4.根据权利要求1所述的一种基于SonoVue的无创经颅超声血压测量装置，其特征在于，所述颅骨仿体的底部设置硅胶塞(6)，用于打开或密封颅腔。

5.根据权利要求4所述的一种基于SonoVue的无创经颅超声血压测量装置，其特征在于，所述颅腔中还设置有脑室仿体(3)，脑室仿体(3)与颅骨仿体外部的脑脊液加压系统连接，用于测量颅内压。

6.根据权利要求5所述的一种基于SonoVue的无创经颅超声血压测量装置，其特征在于，所述颅骨仿体外部的脑脊液加压系统包括颅内压注射泵和颅内压测量探头；

所述脑室仿体(3)通过管道与颅内压注射泵连接，颅内压测量探头设置在管道上，颅内压测量探头与控制单元连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于SonoVue的无创经颅超声血压测量装置，其特征在于，所述控制单元通过超声发射接收单元与超声探头和任意波形发生器连接；

所述超声发射接收单元包括功率放大器、双工器、信号放大器和DAQ数据采集卡；

所述功率放大器的输入端与任意波形发生器连接，功率放大器的输出端与双工器连接，双工器分别与超声探头和信号放大器连接，任意波形发生器和信号放大器的输出端分别与DAQ数据采集卡的信号输入端连接，DAQ数据采集卡的输出端与控制单元连接。

8.根据权利要求1所述的一种基于SonoVue的无创经颅超声血压测量装置，其特征在于，所述密封容器设置在磁性搅拌泵(22)上。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的一种基于SonoVue的无创经颅超声血压测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、连接颅骨仿生模块、血液循环加压系统和测压单元；

步骤2、在血液循环加压系统中注入配制好的SonoVue微泡溶液，血管仿体的压力保持不变，通过功率放大器的调节超声波的入射升压，获取不同入射升压对应的血管仿体的声散射信号，建立次声散射信号的谐波幅值和入射声压的曲线图，根据曲线图确定SonoVue的生长期和饱和期；

步骤3、功率保持恒定，采用不同静置时长的SonoVue溶液进行分组测试，每组测试时血管仿体的压力逐步递增，获取不同静置时长SonoVue溶液在不同压力下血管仿体的声散射信号，根据获取声散射信号和压力值建立次谐波幅值和血管仿体的压力曲线图，确定SonoVue微泡溶液配制后用于测压的最优使用时间；

步骤4、在步骤2得到的SonoVue的生长期、生长期饱和期交界处，以及饱和期各选择一个入射升压分别测试，测试过程中血管仿体的压力逐步递增，获取三种入射声压下次谐波幅值和血压关系图，确定适用于SonoVue测压的最优入射声压值；

步骤5、在SonoVue微泡的最优使用时间，入射声压选择在SonoVue生长期和饱和期的交界处，给血管仿体施加不同的压力，获取不同压力下的声散射信号的次谐波幅值及对应的液压单元采集的血压值，利用线性拟合得到次谐波幅值与压力的关系；

采用SonoVue生长期与饱和期交界处对应的入射声压，获取颅内血管的次谐波幅值，将次谐波幅值代入次谐波幅值与压力的关系中，得到颅内血压。

10.根据权利要求9所述的一种基于SonoVue的无创经颅超声血压测量装置的测量方法，其特征在于，步骤3中SonoVue微泡溶液配制后用于测压的最优使用时间为配制后的1分钟以内。

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