CN114631789A - 一种无创的动脉弹性检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无创的动脉弹性检测方法及装置，涉及临床检测技术领域。该装置包括血压检测单元、血流量检测单元和数据处理单元；血压检测单元包括两个力敏感器件，血流量检测单元包括超声发射模块和超声接收模块。进行动脉弹性检测时，首先两个力敏感元件相隔一定间距放置于同一脉搏处，实时获得脉搏波信号；同时放于同一脉搏处的超声发射模块和超声接收模块利用多普勒超声检测技术，获得超声波发射信号和经过血液反射的超声回波信号。然后将脉搏波信号、超声波发射信号和超声回波信号传输给数据处理单元，处理后得到血压值和血流量值。最后通过血压值和血流量值计算动脉弹性指数。本发明同步获取血压和血流参数，得到的动脉弹性指数更加准确。

Description

一种无创的动脉弹性检测方法及装置

技术领域

本发明涉及临床检测技术领域，尤其涉及一种无创的动脉弹性检测方法及装置。

背景技术

动脉弹性是指在一定压力作用下动脉的可扩张性，其取决于动脉腔径的大小和管壁硬度，是反映血管结构和功能的关键指标之一。精准的检测动脉弹性不仅有助于早期检测血管病变，筛选出处于亚临床状态的心血管疾病患者，还有利于对心血管疾病患者的病情进行监测、心血管危险分层和指导高危患者进行强化治疗；对动脉弹性的检测及评估具有重要的临床意义和价值。

目前评估动脉弹性的无创技术，主要包括：脉搏波波形分析法、脉搏波传导速度法、弹性腔模型法以及超声技术等。每种方法都有不够完备的地方，迄今国内外尚无公认的准确完善的标准测量技术。

发明内容

本发明提供了一种无创的动脉弹性检测方法及装置，以解决现有无创动脉弹性检测参数单一和准确性差的问题。

所述无创的动脉弹性检测装置，是指由血压检测单元、血流量检测单元以及数据处理单元组成的检测探头，其中血压检测单元和血流量检测单元分别连接数据处理单元；

所述血压检测单元包括两个力敏感元件，两个力敏感元件相隔放置于同一动脉脉搏的不同位置，实时获得脉搏波信号，并传输给数据处理单元；

所述血流量检测单元包括超声发射模块和超声接收模块，与血压检测单元放于同一动脉脉搏处，利用多普勒超声检测技术，获得多普勒频移数据。

具体为：超声发射模块发射超声波，超声波在血液中传播并被散射体反射回来，产生超声回波信号，超声回波信号被超声接收模块接收；超声波发射信号与超声回波信号分别发送给数据处理单元。

所述数据处理单元包括放大器、滤波器、ADC、处理器、存储器和数据传输单元，对血压检测单元获得的脉搏波信号进行分析处理，获得血压参数；对血流量检测单元获得的多普勒频移数据进行分析处理，获得血流量参数；通过血压参数与血流量参数计算得到动脉弹性指数。

利用所述的无创的动脉弹性检测装置进行动脉弹性检测的方法，包括以下步骤：

步骤一，将检测探头贴合在待测的动脉脉搏处，通电驱动力敏感元件采集脉搏波信号，同时，驱动超声发射模块发出超声波，超声接收模块接收超声回波信号；

贴于同一动脉脉搏处的两个力敏感元件之间的距离为L。

所述的动脉包括桡动脉、颞浅动脉、面动脉、颈动脉、锁骨下动脉、肱动脉、股动脉或者足背动脉等。

步骤二，将脉搏波信号、超声波发射信号和超声回波信号传输给数据处理模块，分别进行处理，得到血压值和血流量值；

血压值的计算过程为：

距离为L的两个力敏感元件同一时刻测得的脉搏波信号经过数据处理模块后，分别得到两个力敏感元件处的血压值，记为P_A和P_B，则该动脉处的血压值P为：

P＝P_A-P_B

血流量值的计算过程为：

同一时刻得到的超声波发射信号和超声回波信号通过数据处理模块后，得到多普勒频移数据，然后根据Poiseuilli定律对多普勒频偏数据进行处理，得到血流量值Q：

其中，D为血管直径，μ为血液黏度。

步骤三，通过血压值和血流量值计算得到待测动脉的弹性指数；

定义动脉弹性指数R为：

则动脉弹性指数R为：

本发明的有益效果如下：

(1)本发明所构建的无创的动脉弹性检测装置，集成了超声和力敏感元件的新型检测探头，该探头及装置可对同一部位动脉的血压及血流量进行检测和推算，进而获得动脉弹性指数；

(2)本发明提供的无创的动脉弹性检测方法，实现了同步获取血压和血流参数，对于动脉弹性指数的获取实现较准确的计算，使得动脉弹性指数的评估尽可能避免仅通过脉搏波或多普勒频谱等单一数据推算而造成的误差。

附图说明

图1为本发明无创动脉弹性检测装置的结构示意图；

图2为本发明无创动脉弹性检测装置中血压检测单元的结构示意图；

图3为本发明无创动脉弹性检测装置中血流量检测单元的结构示意图；

图4为本发明无创动脉弹性检测装置中数据处理单元的结构示意图；

图5为本发明无创动脉弹性检测装置中四个检测探头的位置关系图；

图6为本发明无创动脉弹性检测方法的流程图。

图中，

101-力敏感元件A，102-力敏感元件B，103-超声发射模块，104-超声接收模块；

203-体表，204-血管。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种无创的动脉弹性检测装置，如图1所示，是由血压检测单元、血流量检测单元和数据处理单元组成的检测探头，血压检测单元和血流量检测单元分别通过导线连接数据处理单元。

血压检测单元用于获取脉搏波信号。如图2所示，血压检测单元包括两个力敏感元件，力敏感元件A101和力敏感元件B102，分别放置于体表203脉搏处，二者距离为L。通过力敏感元件A101和力敏感元件B102分别对血管204的不同位置进行检测，获得脉搏波信号，将脉搏波信号发送给数据处理单元进行处理。

脉搏可以是桡动脉、颞浅动脉、面动脉、颈动脉、锁骨下动脉、肱动脉、股动脉和足背动脉等。

所述力敏感元件，包括但不限于压电器件、摩擦电器件和光电器件等。

血流量检测单元利用超声技术获得血流的多谱勒频移数据。如图3所示，血流量检测单元主要包括超声发射模块103和超声接收模块104，分别放置于体表203脉搏处。超声接收模块104主要包括集成的接收换能器、放大器、正交调解和滤波等模块。超声发射模块103要通过产生一定频率和功率的信号，激励超声发射探头的换能器产生超声波。超声波在血管204中传播并被散射体反射回来，产生的超声回波信号被超声接收模块104接收。超声回波信号是一种频率值，由散射体反射回来的超声回波信号与超声发射信号之间产生了一个频率差，这个频率差为多普勒频偏。

数据处理单元用于接收血压检测单元和血流量检测单元的数据，并进行分析处理。如图4所示，数据处理单元包括放大器、滤波部分、模数转换部分、处理器、存储器和数据传输部分。

所述的力敏感元件A101、力敏感元件B102、超声发射模块103和超声接收模块104，四个检测探头在同一待测脉搏处可以有多种排布方式，排布位置如图5所示，在距离一定的前提下，所测得的动脉弹性指数不受检测探头互相位置的影响。

利用无创的动脉弹性检测装置进行动脉弹性检测，得到动脉弹性指数的方法，如图6所示，包括以下步骤：

步骤一，将检测探头贴合在待测的动脉脉搏处，通电驱动力敏感元件采集脉搏波信号，同时，驱动超声发射模块发出超声波，超声接收模块接收超声回波信号；

贴于同一动脉脉搏处的两个力敏感元件之间的距离为L。

步骤二，将脉搏波信号、超声波发射信号和超声回波信号传输给数据处理模块，分别进行处理，得到血压值和血流量值；

血压值的计算过程为：

脉搏波信号通过数据处理单元的处理，获得同一时刻力敏感元件A101所处位置的血压P_A，力敏感元件B102所处位置的血压P_B。则血管204同一时刻A、B两点的血压值P为：

P＝P_A-P_B

血流量值的计算过程为：

同一时刻，超声发射信号和超声回波信号之间存在频率差，即为多普勒频偏，对多普勒频偏数据根据Poiseuilli定律进行处理，得到血流量值Q：

其中，D为血管直径，μ为血液黏度。

步骤三，通过血压值和血流量值计算得到待测动脉的弹性指数；

定义动脉弹性指数R为：

则动脉弹性指数R为：

Claims (6)

1.一种无创的动脉弹性检测装置，其特征在于，是指由血压检测单元、血流量检测单元和数据处理单元组成的检测探头；

所述血压检测单元包括两个力敏感元件，通过放置于同一待测动脉脉搏的不同位置，实时获得脉搏波信号，并传输给数据处理单元进行处理；

所述血流量检测单元包括超声发射模块和超声接收模块，利用多普勒超声检测技术，获得多普勒频移数据；

所述数据处理单元对血压检测单元和血流量检测单元传输的数据进行处理，分别为：对血压检测单元获得的脉搏波信号进行分析处理，获得血压值P；对血流量检测单元获得的多超声波发射信号与超声回波信号进行分析处理，获得血流量值Q；最后通过血压参数与血流量参数计算得到动脉弹性指数R；

动脉弹性指数R为：

其中，L为贴于同一待测动脉脉搏处的两个力敏感元件之间的距离为L。

2.根据权利要求1所述的一种无创的动脉弹性检测装置，其特征在于，所述的血压监测单元和血流量检测单元分别连接数据处理单元。

3.根据权利要求1所述的一种无创的动脉弹性检测装置，其特征在于，所述的超声发射模块和超声接收模块的信号传输过程具体为：

超声发射模块发射超声波，超声波在血液中传播并被散射体反射回来，产生超声回波信号，超声回波信号被超声接收模块接收；将超声波发射信号与超声回波信号传输给数据处理单元进行处理。

4.根据权利要求1所述的一种无创的动脉弹性检测装置，其特征在于，所述的数据处理模块包括放大器、滤波器、ADC、处理器、存储器和数据传输单元。

5.基于权利要求1所述的一种无创的动脉弹性检测装置进行动脉弹性检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将检测探头贴合在待测的动脉脉搏处，通电驱动力敏感器件采集脉搏波信号，同时，驱动超声发射模块发出超声波，超声接收模块接收超声回波信号；

贴于同一待测动脉脉搏处的两个力敏感元件之间的距离为L；

步骤二，将脉搏波信号、超声波发射信号和超声回波信号传输给数据处理模块，分别进行处理，得到血压值和血流量值；

血压值的计算过程为：

距离为L的两个力敏感元件同一时刻测得的脉搏波信号经过数据处理模块的处理后，分别得到两个力敏感元件处的血压值，记为P_A和P_B，则该动脉处的血压值P为：

P＝P_A-P_B

血流量值的计算过程为：

同一时刻得到的超声波发射信号和超声回波信号通过数据处理模块处理后，得到多普勒频移数据，然后根据Poiseuilli定律对多普勒频偏数据进行处理，得到血流量值Q：

其中，D为血管直径，μ为血液黏度；

步骤三，通过血压值和血流量值计算得到待测动脉的弹性指数；

定义动脉弹性指数R为：

则通过血压值和血流量值计算得到的动脉弹性指数R为：

6.根据权利要求5所述的一种无创的动脉弹性检测方法，其特征在于，所述的动脉包括桡动脉、颞浅动脉、面动脉、颈动脉、锁骨下动脉、肱动脉、股动脉或足背动脉。

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