CN1216659C - 体内测定血粘度等血参数的方法、装置与导管 - Google Patents

体内测定血粘度等血参数的方法、装置与导管 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种测定人体血粘度等血参数的方法，包括在体内以预定时间利用预定频率的交流电在血量中央至少两点之间产生血液阻抗测量信号，其中测量信号经处理后，基本上从中消除了频率为心律量级的变化，再将处理的测量信号同阻抗与粘度等血参数之间的预定关系作比较。

Description

体内测定血粘度等血参数的方法、装置与导管
本发明涉及测定人的血粘度等血参数的方法。
动脉粥样硬化是西方世界最常见的疾病，部分地出于这一原因，代表着保健与社会所面临的最大问题之一。由于动脉粥样硬化与年龄显然相关，由于西方世界老年人口的增加，与此相关的问题也在增多。动脉粥样硬化是一种普遍的疾病，通过严重的心脏坏死、心肌梗塞或心绞痛而使动脉硬化本身显露为冠心病。头部动脉粥样硬化是造成最大多数中风的原因。这不仅会造成死亡，还会在不同程度上造成丧失永久工作能力。人体血管中的动脉粥样硬化可能是减弱腿部或贤脏血循环的原因。已发现血检形成在动脉粥样硬化过程中起着重要作用，近来还进一步认识到发炎过程也促进造成动脉粥样硬化。因此，大多数动脉粥样硬化治疗强调抑制血栓形成。还发现，炎症“标志”的出现(如CRP和其它活相蛋白质)引起动脉粥样硬化并发症的机会增多。本发明的目的是提出一种能监视血栓形成过程和/或动脉粥样硬化活动性的方法，据此能更好地控制动脉粥样硬化并发症的预防，并对其作治疗(防血栓与防炎症)。
众所周知，血栓形成与动脉粥样硬化并发症的危险性随血粘度增高而增大。然而，采血确定粘度既费时间又花钱，尤其在必须长时间定期测定以监视病人危险性时更是如此。另外，当采血后在玻璃试管内观察时，血的粘度与凝固参数受到一定影响，不能准确地表示血在体内的参数。它们还仅是受多种因素影响的随机指示，只能提供有限的确定性，如有必要，当病情加重时，可作及时处理。
因此，本发明的目的是提出一种前面提到的至少减少这些缺点的方法。
在本发明的方法中，该目的是这样实现的：在规定时间内用规定频率的交流电在体内血量(血液)中心至少两点之间产生血阻抗的测量信号，其中测量信号经处理，使其频率为心律量级的变化基本上不存在，再把处理的测量信号同血阻抗与粘度等血参数之间的预定关系作一比较。连续确定的阻抗测量信号随流速等环境参数而变化。通过消除频率为心律量级的变化，可对粘度等实际血参数从而对病人险情得到可靠的值。
较佳地采取本发明第2方面所述的措施。每次以同样的心律相位测量，每次的流速等条件都相同，可消除随心律频率的变化。能耗很小，同而装置可用电池工作，可以携带。
根据本发明的进一步发展，采取本发明第3方面所述的措施。精密地确定粘度可决定合理的药剂量。
采取本发明第4方面所述的措施，可将测量受周围组织的影响减至可忽略的程度。
在采取本发明第5方面所述的措施时，可得到良好的测量结果。右侧心房硬于测量，包括能作精密测量的大量血液。
本发明还涉及并提出一种体内确定被确定的血参数(如人的血粘度)的装置，它包括：导管，包括至少两个接近远端的电极系统和从电极系统延伸至该导管近端的连接管线；测量装置，可接至连接管线且埋置(配备)，可产生电极系统之间的阻抗测量信号；和埋置的处理装置，用于处理测量信号，使频率为心律量级的变化基本上不存在。
根据一合适的实施例，本发明装置的测量单元收容在一可埋置单元里。在导入病体后，可长期监视被测血参数的变化。但本发明装置也可用于短期应用，如在严重血栓形成的情况，此时将测量装置与处理装置装在病人体外的机壳里。经周围静脉导入病体的导管接至测量装置。
根据一极合适的实施例，测量装置与埋入心脏起博单元结合起来并配备两个各自有独立电源的分离电路，其中一个电路适用于起博器功能，另一电路适用于阻抗测量。
心脏起搏器已经众所周知。起搏器单元里包含(本发明也如此)通常为电池形式的电源和起搏器功能所需的电子线路，通常还备有读出装置，因而可读出X射线照相数据，以便监视起搏器的工作和病情。起搏器单元一般埋置在胸部皮下。本发明装置无论是否与心脏起搏器结合，都能以同样方法引入。
电导管(术语为“引线”)在埋于皮下时，固定到本发明装置。该电导管以合适位置插入血流里，经血流导入心脏。然后将一根或多根电极放在电导管上，通常放在其端部。这样，通过这些电极可产生支持心脏工作的电刺激。众所周知，5mA、0.5ms的电流脉冲在这里已足够了。在老式起搏器中，刺激信号以固定频率产生。在当今使用的起搏器中，即所谓的“按需起搏器”，在所谓的引线上再设置了一只传感器，用于监视心脏功能是否正常。
根据传感器信号，心脏起搏单元能判定是否必须经刺激电极产生刺激信号。这里可以认为，可用一根或同一根电极形成传感器电极与刺激电极，或将二者集成为一根电极。
众所周知，血液具有电特性，而这些电特性对血浆与血细胞是不同的。血浆与血细胞内部包括电阻确定的导电流体，而细胞膜包括介电特性的磷脂与蛋白质，因而血的电阻抗主要取决于三个参数：血浆电阻、细胞内电阻与膜内容。
在存在纤维蛋白原等凝固因素时，发现血的电阻抗会变化。还发现，血的电阻抗与红血球沉淀率密切相关，而后者是发炎过程的重要“标志”。测得的血阻抗与所谓的血栓形成因素相关，它提供了血栓形成倾向的量度，还与某一指示炎症在动脉粥样硬化中程度的因素相关。于是可将这些因素与药物治疗联系起来以阻止这些过程。然后，可将这些因素例如与确定的某一特定药物的剂量联系起来。显然，也可随意将测得的阻抗与药物治疗或确定的某一特定药物剂量直接联系起来。通常情况是，血管内测得的血液电阻越低，血栓形成机会越小，动脉粥样硬化的炎症活性越低。此外，当测得的血液电容增大时，血栓形成机会一般越大。但很明显，这都是些基本原理，可以设想其它一些原理。
根据一特定实施例，本发明装置还适于测定属于被测阻抗的因数，该因数是血栓形成倾向性的量度，和/或该装置还适于测定属于被测阻抗的因数，该因数指示动脉粥样硬化的炎症活性。
利用试验测量，如在人体外的实验室中，可以大体上精密地测定血液电阻抗一方与血栓形成机会和/或动脉粥样硬化活性另一方之间的关系，这样可对这种机会各自活性指定一随着该机会各自活性增大而呈现更大值的因数(但应指出，也可设想成血栓因数值随机会各自活性而减小)。
根据本发明，阻抗测量可以与电阻测量或电容测量或相位差测量或它们的组合特别相关。应用哪一类阻抗测量与病人有关，和/或与希望监视的血检形成类型有关。
为防止阻抗测量可能中断实际起博器功能，根据本发明，较为有利的是在该装置与心脏起搏器单元组合时，配备两个各自有独立电源的电气分开的电路，一个电路用于起搏器功能，另一电路用于血管内阻抗测量。
本发明尤其有利的是，当血管内部分埋置时，可将至少两根电极装在心脏的右心房里作阻抗测量。本发明的这一优点是由于电极可自由地位于血液中而不触及其它组织，由此可测量血液自身的阻抗。对于起搏器单元与具有血管内阻抗测量电极的血管内部分之间的连接，重要的是这种连接能在起搏器单元与电极之间传递信号。
通常像起搏器中那样，在单元里装有电源尤其有实际优点，建议该连接是电气连接，此时本发明装置将包括一根导管(术语叫引线)，其一面接至该装置，另一面接至血管内部分，这样血管内部分就可形成该导管的一部分。
考虑到这一情况，在一较佳实施例中，本发明装置包括一导管，它包括有至少两个阻抗测量电极系统的血管内部分，其一端电气连接至起搏器单元，还包括一根或多根传感器电极和/或起起搏器功能的刺激电极。
上述带电导管的实施例的一个更具优点的实施例用于组合有心脏起搏器的装置，它将传感器电极和/或起搏器功能的刺激电极安置在导管的另一端，该导管另一端准备置于右心室顶端，这导管另一端一方与带阻抗测量电极的血管内部分另一方间的距离，使得将另一端置于右心室顶端时，血管内部分位于右心房。
根据另一有利的实施例，该装置能遥控读出确定的血检形成和/或炎症活性因数和/或被测的阻抗值。这种读出可以在线实现，如24~48小时，虽然读出也可定期进行，如每周或每月一次。
血栓因数的读出能以比测量性能的周期更长的间隔进行。因此可以作这样的设想，如一天一次测定的血检因数以每周、每两周或每月读出一次。为此，装置必须配备可用原有技术实现的合适的存储装置。
要指出，上述因数的测定可在埋置的装置外面进行。还可以设想，读出这些因数和确定这些因数的被测阻抗值。读出可以起搏器领域已知的技术遥控实现。
这里还可设想例如作X射线照相读出。根据本发明，首先设想一下佩带起搏器的病人，由于大多数这些病人都患有动脉粥样硬化，所以在作血液电阻抗测量时，很容易修正带自己电源并在血流中有其自己导管(引线)的起搏器系统。然而，根据本发明，这种阻抗测量技术也可与起搏器完全分离地应用，如上所述，永久地使用分离的测量装置或临时经周围静脉至右心房的导管，监视严重血栓病症的抗凝固治疗。
下面参照附图描述本发明，其中：
图1是配备本发明三个实施例中装置的人的心脏的部分剖视示意图；和
图2示意性地示出所谓的“引线”的截面图。
图1中，标号1是阻抗测量装置，分临时使用(1A)、永久使用(1B)和组合有心脏起搏器单元(1C)；2是导管或所谓的引线；3是人的心脏；4是右心房；5是右心室；6是窦房节；7是心房心室节；8是希斯(His)束；9是希斯束的开口区，特别是右心室希斯束的开口区；10是引线2区，区10包括两根作血管内阻抗测量的电极，在权项术语中也规定为血管内部分；17是中空的腔静腔；18是左心房；而19是左心室。图2表示实际起搏器“引线”21(也称为芯线，起搏器技术术语)与心脏起搏器单元1C的实际部分22的连接。
图示的心脏起搏器单元的独立部分23用于最好带独立的阻抗测量电路的独立的电源，接线24用于四根阻抗电极(两根外部交流电极和两根内部测量电极)。图2还示出导管2的截面。这四根阻抗电极位于实际起搏器引线21四周的圆圈内，在电气上与该引线21、各电极之间和血液隔离。交流电极11A接至绝缘的同轴电缆层14，在右心房中与血液自由连接。另一交流电极11B接至另一电气绝缘的同轴电缆层13，同样在右心房中与血液自由连接，虽然在右心房中位于几毫米高(上游)。在两环形电极之间送一频率为4~2000KHz、最大强度为10微安/KHz的交流电流，该电流的频率或重迭频率数可变化，最好包括一个低频和至少两个高频。在两根测量电极12A与12B之间测量阻抗。测量其阻抗的有效血量定为30，在1毫米电极之间使用的距离不大于4~5毫米，电极厚度为1/2毫米。周围组织造成的干扰最小。
阻抗测量可以是电容测量和电阻测量，还可作相位差测量。阻抗电极11、12的同轴电缆层13、14位于实际引线21的四周，可相对其滑动。
为此，将同轴电缆层13、14收容于能相对芯线21(即实际引线21)滑动的外壳里。配用于本发明装置的导管包括一血管内部分，该部分至少有两个作阻抗测量的电极系统，一端可与测量单元电气连接，该导管还包括一根或多根传感器电极和/或起起搏器功能的刺激电极。埋置导管2后，环形电极11、12在远处接近右心室里的芯线21的端部。运用如X射线可看见环形电极11、12。芯线21固定于右心室顶端后，环形电极11、12经端部在近处退回到右心房中预期的高度，两环形电极11、12自由地“浮”在血中，可在相互处于几毫米的环形电极11、12之间记录良好的阻抗信号。这种方式可通过X射线观察将环形电极定位在右心房里，并可适于各自不同的解剖模型。将阻抗电极作为实际起搏器引线四周可移动的外壳，可以使起搏器技术已知的普通起搏器引线继续用作外壳周围单独提供的阻抗电极。在原理上，起搏器引线与起搏器单元的连接不变。然而，起搏器单元本身当然必须修正，以便作阻抗测量。
很容易设想，装置1可在随意连续不同的电压电平和/或电流电平下作电阻测量和/或电容测量。根据电阻测量和/或电容测量，无论改变电压或安培电平，装置1都能确定作为血栓倾向性和动脉粥样硬化炎症活性的量度的诸因数。
为此，对预定周期产生的测量信号作处理，可从中去除频率为心律量级的变化。因此，由心脏作用造成血液间歇流动而对被测阻抗产生的影响将可不予考虑。
例如可用模拟或数字滤波技术去除不希望有的变化。
诸因数可在预定的参照表、预定的数学公式、模型等基础上测定。为此，如果事先作了充分的实验测量，就可制作表格、公式和/或模型来测定这些所述的因数，而诸因数可用所谓的芯片等配入起搏器单元。

Claims (17)

1、一种测定人体血粘度的装置，它包括：一根导管(2)，它包括至少两个接近远端的阻抗测量电极系统和从该电极系统(11，12)延伸至导管近端的连接管线(21，24)；一测量装置(1)，它可以接至所述连接管线(21，24)并设置成能在电极系统(11，12)之间产生阻抗测量信号，所述导管适于在使用中将该电极系统定位于血容量(4)的中央；其特征在于，该测定人体血粘度的装置还包括：一处理装置，可处理该测量信号，从而基本上从中消除具有心律量级频率的变化；把处理的测量信号与所述阻抗和血粘度间的预定关系进行比较的比较装置。
2、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测量装置(1)产生ECG信号，在至少一个预定的ECG信号相位期间，处理装置记录每种情况的测量信号。
3、如权利要求2所述的装置，其特征在于，确定的相位对应于最大和/或最小阻抗的出现。
4、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少两个电极系统(11，12)包括至少两根可接交流电的电极和两根位于其间的测量电极(12A，B)。
5、如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述交流电的频率调节在4与2000KHz之间。
6、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理装置还可测定属于被测阻抗的因数，而该因数是血栓形成倾向性的量度。
7、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理装置还可测定属于被测阻抗的因数，该因数指示动脉粥样硬化的炎症活性。
8、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阻抗测量是电阻测量和/或电容测量和/或相位差测量。
9、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测量装置收容在可植入单元(1B)里。
10、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测量装置与可植入心脏起搏器单元(1B)相组合，且配备两个各有独立电源的电气上分开的电路，其中一个电路起起搏器功能，另一电路作阻抗测量。
11、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导管(2)设置成可将至少两个作阻抗测量的电极系统(11，12)置于心脏右心房中。
12、如权利要求10所述的装置，其特征在于，它包括一根其近端可电气连接至起搏器单元(1)的导管(2)，并且包括一根或多根传感器电极和/或起起搏器功能的刺激电极。
13、如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述传感器电极和/或起起搏器功能的刺激电极相对于阻抗测量电极系统(11，12)安置在远侧，导管(2)最外面的远端用于放置在右心室(5)的顶端(9)，而导管最外面远端与阻抗测量电极系统之间的距离在最外面远端置于右心室顶端时，使阻抗测量电极系统位于右心房(4)中央。
14、如权利要求12或13所述的装置，其特征在于，所述阻抗测量电极系统(11，12)安置在芯线(21)周围到传感器电极和/或刺激电极的外壳上，该外壳可沿芯线滑动。
15、如权利要求1、6或7所述的装置，其特征在于，能遥控读出被测定的血栓形成和/或炎症活性因数和/或被测阻抗值。
16、如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述导管(2)包括一个有至少两个阻抗测量电极系统(11，14)的血管内部分，其一端可电气连接至起搏器单元(1B)，且包括一根或多根传感器电极和/或起起搏器功能的刺激电极。
17、如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述传感器电极和/或起起搏器功能的刺激电极相对于阻抗测量电极系统安置在远侧，导管最外面的远端置于右心室顶端内，而导管最外面的远端与阻抗测量电极系统之间的距离在最外面的远端置于右心室顶端内时，使阻抗测量电极系统位于该右心房内。
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