TWI672126B - 頸動脈血壓偵測裝置 - Google Patents

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TWI672126B TW107123538A TW107123538A TWI672126B TW I672126 B TWI672126 B TW I672126B TW 107123538 A TW107123538 A TW 107123538A TW 107123538 A TW107123538 A TW 107123538A TW I672126 B TWI672126 B TW I672126B
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Abstract

本發明係提供一種頸動脈血壓偵測裝置，包括一第一感測單元、一第二感測單元、以及一連接、耦接、或耦合至該第一感測單元、及該第二感測單元的控制器。該第一感測單元係設置於頸部上靠近頸動脈的第一位置上。該第二感測單元係設置於該頸部上靠近該頸動脈的第二位置上。該控制器經由該第一感測單元測量到的脈波數據以及經由該第二感測單元測量到的脈波數據獲得該頸動脈的該第一位置及該第二位置之間區段的平均動脈壓。

Description

頸動脈血壓偵測裝置
本發明係有關於一種血壓偵測裝置，特別指一種用以偵測頸動脈血壓的頸動脈血壓偵測裝置。
頸動脈(carotid artery)是腦部血液供應的主要源動脈，也是粥狀動脈硬化(atherosclerotic cerebrova)的好發部位，頸動脈硬化可能導致腦部缺血，甚至引起嚴重的腦中風(stroke)，因此，頸動脈硬化是腦血管病的重要危險因素，頸動脈硬化的存在與程度在某種程度上也能夠反映全身大動脈硬化的存在和程度。另外，頸動脈位置表淺，易於探測，因此是臨床發現動脈硬化的窗口。
腦血管疾病(cerebrovascular accident)又稱腦中風，肇因於腦部供血量不足，導致中樞神經的損害，其易好發於六十到七十歲的病患。造成缺血性腦中風的危險因素，除了高血壓、糖尿病、高血脂、抽菸、家族病史等等，粥狀動脈硬化為最常見之因素。根據文獻，粥狀動脈硬化主要為頸動脈狹窄的阻塞約佔20%；而與高血壓有關之小洞性梗塞約佔20%；跟心房顫動有關的心律不整所造成的阻塞佔25%；其他不明原因所造成之阻塞則為30%。此外，文獻上屢屢報告頸動脈狹窄與之後同側大腦的缺血性腦中風，有相當強的統計學相關性；同時頸動脈狹窄超過百分之八十的 病患，之後產生缺血性腦中風及其他併發症的機會，比低於百分之八十的病患高出許多，將近增加六十倍(92.3%與1.5%)；同一個研究也發現，隨著時間的進展，頸動脈狹窄會逐漸嚴重，而症狀也相對更厲害。由此可見為了預防腦中風的發生，臨床上頸動脈狹窄的偵測與定量十分重要。如果能夠發展一個快速篩檢的檢查方法或技術，將成為預防腦中風的相當重要課題。
對於頸動脈狹窄患者而言，罹患缺血性中風和其他併發症的機率要遠遠高於狹窄程度低的病人。頸動脈狹窄與腦血流容積密切相關，腦血流量則與癡呆症有很大的關係。為了防止中風和癡呆的發生，頸動脈狹窄的臨床檢測是非常重要的，通常用於診斷頸動脈狹窄和腦血流容積的傳統方法包括頸動脈數位減血管造影、核磁共振血管造影、都卜勒超聲掃描等...。然而，這些方法往往需要花費很長的時間完成檢測，而且各有其侷限性，因此，它們不適合用於快速篩選測試。進一步發展快速篩選方法或技術，將成為中風和癡呆預防的一個非常重要的課題。
頸動脈都卜勒超音波在工程技術上或臨床應用上具有諸多限制，因為顱骨限制，只能檢測到頸動脈位於頸部相當受限一部份，這一點雖然可以用穿透頭顱骨都卜勒超音波來補強，但效果畢竟有限。有關血管攝影對臨床手術處理之比較方面發現，文獻比較血管攝影以及頸動脈內皮刮除術之手術結果病理切片，發現前者的漏診率(false negative rate)竟高達40%。而核磁共振血管攝影，係利用血流速度在外加磁場中所表現的向量特性，決定所要觀察的血管條件。不過其所產生的是對血流速度敏感的 影像，如果需要觀察更精確的血管解剖構造時，並不如傳統的血管攝影精確。
對於頸動脈狹窄患者而言，罹患缺血性中風和其他併發症的機率要遠遠高於狹窄程度低的病人。頸動脈狹窄與腦血流容積密切相關，腦血流量則與癡呆症有很大的關係。為了防止中風和癡呆的發生，頸動脈狹窄的臨床檢測是非常重要的，通常用於診斷頸動脈狹窄和腦血流容積的傳統方法包括頸動脈血管攝影、核磁共振血管攝影、都卜勒超音波掃描等...。上述常用的評估頸動脈狹窄的臨床方法，都具若干侷限性，而其臨床應用需耗用相當時間，以最簡便的都卜勒超音波而論，完成一次檢查至少需要二十分鐘，至於核磁共振核磁攝影MRA以及血管攝影則更為耗時；而後者更有侵襲性以及顯影劑過敏的風險。近年來逐漸普及的電腦斷層血管攝影(computed tomography)也有同樣輻射劑以及顯影劑之危險。同樣，因而如何能找到一個快速評估頸動脈血流的篩檢性方法，及頸動脈狹窄程度之檢測儀器，對於已經中風的病患或是有中風危險因子，或是甚至中風前兆，例如暫時性缺血發作(transient ischemic attack)的病患，在今日更為當務之急。
本發明的目的在於提供一種利用感測器檢測頸動脈血壓的創新技術，用以測量並篩檢頸動脈狹窄，並將其製成適合應用於高齡使用者的醫療檢測裝置。
為達到上述目的，本發明係提供一種頸動脈血壓偵測裝置，包括：一第一感測單元，係設置於頸部上靠近頸動脈的第一位置上；一第二感測單元，係設置於該頸部上靠近該頸動脈的第二位置上；以及一控制 器，係連接、耦接、或耦合至該第一感測單元、及該第二感測單元，該控制器經由該第一感測單元測量到的脈波數據以及經由該第二感測單元測量到的脈波數據獲得該頸動脈的該第一位置及該第二位置之間區段的平均動脈壓。
進一步地，該平均動脈壓係依據以下的公式獲得： ；其中，MAP為該平均動脈壓，l p 為該第一位置及該第二位置之間的路徑長度，t pa 為脈波自該第一位置抵達該第二位置之時間，a、b及c為校正參數。
進一步地，該平均動脈壓係依據以下的公式獲得： ；其中，MAP為該平均動脈壓，l p 為該第一位置及該第二位置之間的路徑長度，t pa 為脈波自該第一位置抵達該第二位置之時間，A、B及C為校正參數。
進一步地，該頸動脈血壓偵測裝置包含有一貼片，該貼片上係設置有該第一感測單元及該第二感測單元。
進一步地，該貼片上係設置一喉結定位孔或一喉結定位標記，該第一感測單元及該第二感測單元係成對設置於該喉結定位孔或該喉結定位標記的單側位置上。
該第一感測單元係設置於該貼片上該喉結定位孔或該喉結定位標記左側或右側2.7公分至3.3公分的起始點位置，並由該起始點位置以該起始點位置與該喉結定位孔或該喉結定位標記之間連線朝上夾角135度的方向偏移0公分至4公分的位置，該第二感測單元係設置於由該起始 點位置以該起始點位置與該喉結定位孔或該喉結定位標記之間連線朝上夾角135度的方向偏移0公分至4公分但與該第一感測單元不重疊的位置。
進一步地，該頸動脈血壓偵測裝置包含有一連接至該控制器的通訊模組。
進一步地，該通訊模組係為藍芽通訊模組、WIFI通訊模組、RFID通訊模組、NFC通訊模組、或Zigbee通訊模組。
進一步地，該控制器係經由該通訊模組連接、耦接、或耦合至一行動裝置或一穿戴式裝置，以經由該行動裝置或該穿戴式裝置存取該控制器的資料。
進一步地，該第一感測單元為都卜勒雷達(Doppler Radar)、壓力感應器(Pressure Sensor)、聲波感應器(Acoustic Wave Sensor)、超聲波感應器(Ultrasound Sensor)、或光體積描述信號感測器(Photoplethysmographic Sensor)。
進一步地，該第二感測單元為都卜勒雷達(Doppler Radar)、壓力感應器(Pressure Sensor)、聲波感應器(Acoustic Wave Sensor)、超聲波感應器(Ultrasound Sensor)、或光體積描述信號感測器(Photoplethysmographic Sensor)。
進一步地，該第一感測單元及該第二感測單元的間距係介於1cm至4cm之間。
進一步地，該第一感測單元係設置於受測者嘴唇中間往下至頸部最凸點為中心再往左2.7公分至3.3公分的起始點位置，並由該起始點位置以該起始點位置與該最凸點之間連線朝上夾角135度的方向偏移0 公分至4公分的位置，該第二感測單元係設置於由該起始點位置以該起始點位置與該最凸點之間連線朝上夾角135度的方向偏移0公分至4公分但與該第一感測單元不重疊的位置。
對具有中風病史或是心血管疾病高危險群的病患使用者而言，在全球醫療產品市場上，發展方便的頸動脈狹窄方法，有相當的需求性，研發創新型的頸動脈狹窄的方法與儀器，在世界上的先進國家長期一直受到高度的重視。本發明有效利用感測器檢測頸動脈的動脈壓力，可即時對高齡患者進行篩檢以確認患者是否罹患頸動脈狹窄等相關病灶。此外，本發明可以用於快速篩檢測試，相較於頸動脈數位減血管造影、磁共振血管造影、多普勒超聲掃描等傳統方法可以有效的減少檢測所需耗費的時間。
100‧‧‧頸動脈血壓偵測裝置
11‧‧‧第一感測單元
12‧‧‧第二感測單元
13‧‧‧控制器
131‧‧‧振幅濾波器
132‧‧‧類比數位轉換器
14‧‧‧通訊模組
20‧‧‧貼片
30‧‧‧貼片
31‧‧‧喉結定位孔
40‧‧‧貼片
41‧‧‧喉結定位標記
200‧‧‧行動裝置
300‧‧‧穿戴式裝置
P‧‧‧起始點位置
A1‧‧‧總頸動脈
A11‧‧‧外頸動脈
A12‧‧‧內頸動脈
圖1係為本發明頸動脈血壓偵測裝置的方塊示意圖(一)。
圖2係為本發明頸動脈血壓偵測裝置的方塊示意圖(二)。
圖3係為本發明頸動脈血壓偵測裝置的使用狀態示意圖。
圖4係為本發明第一實施態樣的使用狀態示意圖。
圖5係為本發明第二實施態樣的使用狀態示意圖。
圖6係為本發明第三實施態樣的使用狀態示意圖。
圖7係為本發明與市售產品的相關性分布示意圖(一)。
圖8係為本發明與市售產品的相關性分布示意圖(二)。
圖9係為本發明與市售產品的相關性分布示意圖(三)。
圖10係為本發明與市售產品的相關性分布示意圖(四)。
圖11係為本發明感測器三公分間隔距離的波型示意圖。
有關本發明之詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下。再者，本發明中之圖式，為說明方便，其比例未必照實際比例繪製，該等圖式及其比例並非用以限制本創作之範圍，在此先行敘明。
本文中所稱之「包含或包括」意指不排除一或多個其他組件、步驟、操作和/或元素的存在或添加至所述之組件、步驟、操作和/或元素。「一」意指該物的語法對象為一或一個以上(即，至少為一)。
請先參閱「圖1」，係本發明頸動脈血壓偵測裝置的方塊示意圖，如圖所示： 本發明係提供一種頸動脈血壓偵測裝置100，該頸動脈血壓偵測裝置100係可以配合行動裝置200或穿戴式裝置300配置，經由行動裝置200或穿戴式裝置300存取頸動脈血壓偵測裝置100所測量到的數據，並將該等數據進行處理。
所述的頸動脈血壓偵測裝置100包括一第一感測單元11、一第二感測單元12、一連接至該第一感測單元11及該第二感測單元12的控制器13、以及一通訊模組14。
所述的第一感測單元11及第二感測單元12於一較佳實施態樣中可以為但不限定於都卜勒雷達(Doppler Radar)、壓力感應器(Pressure Sensor)、聲波感應器(Acoustic Wave Sensor)、超聲波感應器(Ultrasound Sensor)、光體積描述信號感測器(Photoplethysmographic Sensor)、或其他類此的感測器，於本發明中不予以限制。
所述的控制器13係連接、耦接、或耦合至該第一感測單元11及該第二感測單元12，用以協同該第一感測單元11及該第二感測單元12工作，以經由該第一感測單元11及該第二感測單元12獲取感測數據。所述的控制器13可以為微處理器(Microprocessor)、數位訊號處理器(Digital Signal Processor，DSP)、可程式化控制器、特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)或其他類似裝置或這些裝置的組合。在此所述的控制器13係可以為系統單晶片(System on Chip,SoC)、系統級封裝(System in Package,SiP)所構成的獨立晶片、或是可以由複數個分別具有不同功能的晶片或元件所構成的集成電路，於本發明中不予以限制。作為感測器(第一感測單元11、第二感測單元12)的前置裝置，如「圖2」所示，該控制器13係可以配置有振幅濾波器131、類比數位轉換器132，用以進行訊號的預處理，將感測器的訊號轉換為數位訊號後進行運算。
所述的通訊模組14係用以與該行動裝置200或穿戴式裝置配置300進行配對，以透過該行動裝置200或穿戴式裝置300配置存取控制器13所獲得的數據或輸出控制器13經運算後所獲得的結果。該通訊模組14係可以透過有線或無線的傳輸方式進行通訊，無線的傳輸方式例如可以為但不限定於藍芽(Bluetooth)、無線區域網路(WLAN)、射頻識別(RFID)、近場通訊(NFC)、紫蜂(Zigbee)等或其他類此的通訊方式，於本發明中不予以限制。
請一併參閱「圖3」，係為本發明頸動脈血壓偵測裝置的使用狀態示意圖，如圖所示： 負責頭顱和頸部血流的頸動脈分成左右兩邊，而有三段主要的分支，從主動脈分流上來的總頸動脈A1(common carotid artery)分支成外頸動脈A11(external carotd artery)和內頸動脈A12(internal carotid artery)。
外頸動脈A11作為面部血流分布的主要來源，其中顏面動脈(facial artery)負責絕大部分臉部之血流供應。另外內上額骨動脈(internal maxillary artery)負責臉部深層血流，以及水平面動脈(transverse facial artery)。
總頸動脈A1的另一個分支是內頸動脈A12，主要負責供應腦部組織血流。面部血流分布的來源同時要了解內外頸動脈(A11、A12)的互相交通，即外頸動脈A11和內頸動脈A12的解剖交流(anatomical anastomosis)；亦即部分面部血流可能透過上述交通自內頸動脈A12而過，例如外頸動脈A11可由內顎動脈(internal maxillary artery)與內頸動脈A12交流；或是由面頸動脈(facial artery)與眼動脈交流。
面部血流主要是來自外頸動脈A11，外頸動脈A11與直接供應腦組織容易引起腦中風的內頸動脈A12具有重要之相關性，其包含有三點相關性：第一、大部分的粥狀動脈硬化斑塊分布在內外頸動脈交通的分流之處，所以外頸動脈A11狹窄，鄰近的內頸動脈A12也會有連續的動脈硬化斑塊影響，甚至影響到原本的總頸動脈A1血流；第二、如上所述內頸動脈A12和外頸動脈A11有解剖交流，在內頸動脈A12狹窄時，發生所謂的血流盜取現象(steal phenomenon)，使得同側臉部血流下降。第三、外頸動脈A11原本即負責頭顱內血流(celebral blood flaw)的百分之十二，因而外頸 動脈A11狹窄引起的頸部血流下降，也與同側的顱內血流不足有相關性。所以預期因為外頸動脈A11狹窄造成的血流降低，應該也與同一側內頸動脈A12狹窄，有相當相關性。根據上述原理，若能取得頸部血流脈波與血流音之資訊，即可偵測頸動脈的狹窄狀況。
為了檢測頸動脈的流速、及血流聲，該第一感測單元11及該第二感測單元12係分別設置於頸部上靠近頸動脈的第一位置以及第二位置上。於一較佳實施態樣中，該第一位置係可以為總頸動脈A1出口的位置(亦即外頸動脈A11及內頸動脈A12的分支位置)、或是在總頸動脈A1上的任一位置，該第二位置係可以為總頸動脈A1上與該第一位置互不重疊的任一位置上，此部分視受測者對應於患部可能的所在位置而定。由於外頸動脈A11及內頸動脈A12均為總頸動脈A1的分支，總頸動脈A1的流速係可直接評估外頸動脈A11及內頸動脈A12粥狀動脈硬化的可能性。若欲單獨評估外頸動脈A11的狀態或內頸動脈A12的狀態，該第一感測單元11及該第二感測單元12可視需求調整其位置。除了透過兩組感測器(該第一感測單元11及該第二感測單元12)進行演算感測之外，本發明亦不排除設定第三組甚至更多組感測器分區段評估頸動脈的流速、及血流聲的態樣，以進一步獲得頸動脈及其分支相對完整的評估數據。
請一併參閱「圖4」，係為本發明第一實施態樣的使用狀態示意圖，如圖所示：本實施態樣中，該頸動脈血壓偵測裝置包含有一貼片20，該貼片20上係設置有該第一感測單元11及該第二感測單元12，其中該第一感測單元11及該第二感測單元12係對稱設置於該貼片20上，並於其間保持適當間距，使其貼附於頸部時對應於頸動脈的第一位置及第二位置上。於一較佳實施態樣中，該第一感 測單元11及該第二感測單元12係以固定式的設計結合於該貼布20上，使該第一感測單元11及該第二感測單元12保持固定間距。於另一較佳實施態樣中，該貼布20上可設置有可調整結構(例如埋設溝槽、或設置軌道)，以配合實際狀況需求調整第一感測單元11及第二感測單元12的間隔，於本發明中不予以限制。又於一較佳實施態樣中，於貼覆該貼片20時，可將該貼片20的該第一感測單元11對準至該喉結最頂部位置左側或右側2.7公分至3.3公分的起始點位置P，並令該貼片傾斜使該第二感測單元12與該第一感測單元之間的連線與該起始點位置P與該喉結最頂部位置之間連線的夾角為135度(朝上)。在此需敘明的是，由於圖式是以正面的方式示意，而脖子的表面是呈曲面的，因此於圖式中無法明確表示其夾角為135度角，該等圖式並非用以限制本發明的範圍，在此先行敘明。
請一併參閱「圖5」，係為本發明第二實施態樣的使用狀態示意圖，如圖所示：本實施態樣中，該頸動脈血壓偵測裝置包含有一貼片30，該貼片30上係設置有該第一感測單元11及該第二感測單元12，其中該貼片30上係設置一喉結定位孔31，該第一感測單元11及該第二感測單元12係成對設置於該喉結定位孔31的單側位置上，並於其間保持適當間距，使其貼附於頸部時對應於頸動脈的第一位置及第二位置上。於一較佳實施態樣中，該第一感測單元11及該第二感測單元12係以固定式的設計結合於該貼布30上，使該第一感測單元11及該第二感測單元12保持固定間距。於另一較佳實施態樣中，該貼布30上可設置有可調整結構(例如埋設溝槽、或設置軌道)，以配合實際狀況需求調整第一感測單元11及第二感測單元12的間隔，於本發明中不予以限制。
為了獲取最佳的檢測數據，請一併參閱圖3，於較佳實施態樣中，該第一感測單元11係設置於該貼片30上該喉結定位孔31左側或右側2.7公分至3.3公分的起始點位置P，並由該起始點位置P以該起始點位置P與該喉結定位孔31之間連線朝上夾角135度的方向偏移0公分至4公分的位置，該第二感測單元12係設置於由該起始點位置以該起始點位置與該喉結定位孔31或該喉結定位標記41之間連線朝上夾角135度的方向偏移0公分至4公分但與該第一感測單元11不重疊的位置。在此需敘明的是，由於圖式是以正面的方式示意，而脖子的表面是呈曲面的，因此於圖式中無法明確表示其夾角為135度角，該等圖式並非用以限制本發明的範圍，在此先行敘明。
請一併參閱「圖6」，係為本發明第三實施態樣的使用狀態示意圖，如圖所示：本實施態樣中，該頸動脈血壓偵測裝置包含有一貼片40，該貼片40上係設置有該第一感測單元11及該第二感測單元12，其中該貼片40上係設置一喉結定位標記41，該第一感測單元11及該第二感測單元12係成對設置於該喉結定位標記41的單側位置上，並於其間保持適當間距，使其貼附於頸部時對應於頸動脈的第一位置及第二位置上。於一較佳實施態樣中，該第一感測單元11及該第二感測單元12係以固定式的設計結合於該貼布40上，使該第一感測單元11及該第二感測單元12保持固定間距。於另一較佳實施態樣中，該貼布40上可設置有可調整結構(例如埋設溝槽、或設置軌道)，以配合實際狀況需求調整第一感測單元11及第二感測單元12的間隔，於本發明中不予以限制。
為了獲取最佳的檢測數據，請一併參閱圖3，於較佳實施態樣中，該第一感測單元11係設置於該貼片40上該喉結定位標記41左側或右側 2.7公分至3.3公分的起始點位置P，並由該起始點位置P以該起始點位置P與該喉結定位孔31或該喉結定位標記41之間連線朝上夾角135度的方向偏移0公分至4公分的位置，該第二感測單元12係設置於由該起始點位置P以該起始點位置P與該喉結定位標記41之間連線朝上夾角135度的方向偏移0公分至4公分但與該第一感測單元11不重疊的位置。在此需敘明的是，由於圖式是以正面的方式示意，而脖子的表面是呈曲面的，因此於圖式中無法明確表示其夾角為135度角，該等圖式並非用以限制本發明的範圍，在此先行敘明。
以下針對演算法的部分進行說明：心臟將血液搏動性地射入主動脈，主動脈壁產生脈搏壓力波，並以一定的速度沿血管壁向外周血管傳導，這種脈搏壓力波在動脈壁的傳導速度叫脈搏波傳導速度(PWV)。
脈波速度(PWV)與動脈壁的生物力學特性、血管的幾何特性及血液的密度等因素有一定的關係，其大小是反映動脈僵硬度(狹窄度)的早期敏感指標，數值越大，表示血管壁越硬(或越狹窄)，PWV的正常標準指數為140mm/ms。
頸動脈之脈波速度(PWV)可通過測量兩個動脈記錄部位(如主動脈出口與頸動脈)之間的脈搏波傳導時間和距離求得，計算公式為：。其中，t為兩個波形的時間差，即傳播時間；L是兩個動脈感測器間的距離，即距離。
頸動脈之脈波速度(PWV)增大，表示頸動脈硬度增高(或狹窄度增大)，順應性差；反之，則血管硬度低順應性佳。年齡和血壓是PWV最重要的影響因素。降壓治療仍是目前已知最有效的降低PWV的方法。
此外，頸動脈波速度演算法的概念是基於壓力和脈波傳導速度(PWV)兩者的關係。每次心動週期，每次左心室的收縮都會形成一個壓力脈波通過動脈到達血管末稍。脈波傳導的速度取決於動脈的彈性(stiffness of artery)。如方程式(a)表示：
在方程式(a)中，ρ是血液的密度。頸動脈的彈性是基於血管內外壓差(transmural pressure)在動脈壁的作用。這個壓力是根據由於血管幾何和血管壁的黏彈性。典型地，外部壓力在壁上的作用是可忽略，因此彈性和脈波傳導速度是動脈的功能。傳導之脈波形成量測頸動脈狹窄的基礎。
脈波傳導和動脈血壓，形成的基礎非侵入式血壓量測之相關性。而脈波傳導速度和舒張壓與平均動脈壓相關性最大，如方程式(b)：PWV=fcn(MAP)......方程式(b)。
脈波傳導速度和平均動脈壓之間的關係是可以用線性模型精準的敘述。脈波傳導速度和平均動脈壓的關係，如方程式(c)：PWV(t)=a‧MAP(t)+pwv 0......方程式(c)。
其中的斜率a和常數pwv0是受測者之特定參數。為了追跡病人脈搏壓力速度，本發明利用第一感測單元11及第二感測單元12監測一個已知的參數，脈波抵達時間(pulse arrival time,PAT)。藉由測量，每個脈 波抵達時間的數值量測是由兩個不同的時間間隔總和，速度決定於血管運輸時間(vascular transit time,VTT)和射血前期(pre-ejection period,PEP)。血管運輸時間是壓力脈搏在經歷動脈路徑的時間。射血前期是複合波波峰之間的間隔和主動脈瓣的開啟的時間間隔。射血前期包含電機延遲期和左心室等容收縮期(isovolumic contraction)，如方程式(d)針對脈波抵達時間，參數Lt敘述壓力脈波經過動脈的路徑：
假定射血前期於被監控期間不變，脈波抵達時間的改變將直接地導致血管運輸時間改變，這兩個參數和平均動脈壓的改變將會有關聯。為了得到脈波抵達時間和平均動脈壓之間的關係，和平均動脈壓與脈波傳導速度之間的線性關係，其表現就像是方程式(b)必須被抽象和限定在量測脈波延遲時間在單獨量測脈波抵達時間，如方程式(e)：
於一較佳實施態樣中，前述平均動脈壓是經由如下公式(I)獲得：
其中l p 為該第一位置及該第二位置之間的路徑長度(path length)，t pa 為脈波自該第一位置抵達該第二位置之時間，a、b及c為校正參數。前述校正參數是以目標受測族群所建置之資料庫進行演算法的較佳調整。
於另一較佳實施態樣中，前述平均動脈壓是經由如下公式(II)獲得：
其中l p 為該第一位置及該第二位置之間的路徑長度(path length)，t pa 為脈波自該第一位置抵達該第二位置之時間，A、B及C為校正參數。前述校正參數是以目標受測族群所建置之資料庫進行演算法的較佳調整。
其中，該平均動脈壓係藉由該第一位置及該第二位置於脈波響應的時間差計算而獲得。於一較佳實施態樣中，脈波自該第一位置抵達該第二位置之時間係經由第一感測單元11的波峰值與第二感測單元12的波峰值之間的時間差而獲得。於另一較佳實施態樣中，脈波自該第一位置抵達該第二位置之時間亦可透過第一感測單元11以及第二感測單元12訊號的波谷作為時間觸發條件偵測其間的時間差而獲得，於本發明中不予以限制。
經由上述的演算法，可以取得頸動脈上第一位置及第二位置之間(目標區段)的血流流速、並基於血流流速計算獲得平均動脈壓(MAP)。經由分析平均動脈壓的指數，可評估患部粥狀動脈硬化的嚴重程度，相關的數據亦可供照護人員進行即時性的追蹤。
上述的演算法除了可以經由頸動脈血壓偵測裝置100的控制器13執行運算外，亦可以透過安裝於行動裝置200或穿戴式裝置300上的程式執行，並透過行動裝置200或穿戴式裝置300的控制器進行運算，以減少 頸動脈血壓偵測裝置100所需的功率，同時讓頸動脈血壓偵測裝置100的控制器13得以微型化，減輕頸動脈血壓偵測裝置100的重量。
請一併參閱「圖7」，係為本發明與市售產品的相關性分布示意圖(一)，如圖所示：為瞭解本發明在量測動脈波速上與市售產品的量測結果是否有差異，發明人再進行本發明頸動脈血壓偵測裝置100記錄頸動脈壓測量研究的多名患者中，包括健康人和心律失常患者，發明人同時測試了市售動脈硬化儀(Fukuda Denshi VS-1500)記錄的脈波速度，並將兩裝置所獲得的結果進行統計的相關性分析。
結果如圖7所示，在本發明頸動脈血壓偵測裝置100同步記錄頸動脈壓測量的30秒期間，本發明頸動脈血壓偵測裝置100脈波速度與市售產品獲得的脈波速度顯著相關[相關係數R=0.897]，圖中可看出明顯的線性關係。
請一併參閱「圖8」、「圖9」、「圖10」，係為本發明與市售產品的相關性分布示意圖(二)、分布示意圖(三)、及分布示意圖(四)，如圖所示：在進行多名患者的測試中，發明人係針對不同人數的組群進行測試，同時測試了市售動脈硬化儀(Fukuda Denshi VS-1500)記錄的脈波速度，並將兩裝置所獲得的結果進行統計的相關性分析。
於5人的群組中，如圖8所示，在本發明頸動脈血壓偵測裝置100同步記錄頸動脈壓測量的30秒期間，本發明頸動脈血壓偵測裝置100脈 波速度與市售產品獲得的脈波速度顯著相關[相關係數R=0.967]，圖中可看出明顯的線性關係。
於10人的群組中，如圖9所示，在本發明頸動脈血壓偵測裝置100同步記錄頸動脈壓測量的30秒期間，本發明頸動脈血壓偵測裝置100脈波速度與市售產品獲得的脈波速度顯著相關[相關係數R=0.968]，圖中可看出明顯的線性關係。
於11人的群組中，如圖10所示，在本發明頸動脈血壓偵測裝置100同步記錄頸動脈壓測量的30秒期間，本發明頸動脈血壓偵測裝置100脈波速度與市售產品獲得的脈波速度顯著相關[相關係數R=0.950]，圖中可看出明顯的線性關係。
以下請一併參閱「圖3」及「圖11」，「圖11」係為本發明感測器三公分間隔距離的波型示意圖，如圖所示：發明人針對第一感測單元11及第二感測單元12以不同間距的方式設置於頸部的位置上進行測試，其中，第二感測單元12所設置的第二位置為固定狀態，位於受測者嘴唇中間往下至頸部最凸點為中心，再往左三公分為起始點；由該起始點出發，沿著總頸動脈A1的延伸方向以每次間距1公分的方式進行測試，共測試五次，分別為間距1公分、間距2公分、間距3公分、間距4公分、間距5公分。其中，在1cm至4cm之間所獲得的波型圖均可以取得有效的波峰，於間隔1cm的態樣獲得的波型圖雖然略有偏差，但大多數的波峰都可以有效的取得。間隔2cm-4cm的態樣中，多組數據的波型均可以有效的取得。5cm的態樣中，波型則是過於微弱而無法偵測。所偵測的脈波速度係整理如下表格：
在感測過程中，須調整最適合人體弧度之感測結構，使感測器貼合受測者之肌膚，此外波型在一定程度上須進行時間校正。由上述的表格可知，該第一感測單元11及該第二感測單元12的間距較佳係介於1cm至4cm之間，所述範圍於本發明中不欲限制。
經多次測試的結果，發明人發現於較佳實施態樣中，當感測單元(第一感測單元11、第二感測單元12)設置於受測者嘴唇中間往下至頸部最凸點為中心再往左或往右大致3公分的起始點位置，並由該起始點位置以該起始點位置與該最凸點之間連線朝上夾角135度的方向偏移0公分至4公分的設置位置，受測者脈波於波型圖上多數的波峰都可以有效的取得。其中，該起始點位置具體而言係可以為受測者嘴唇中間往下至頸部最凸點為中心再往左或往右2.7公分至3.3公分之間的位置，例如可以為2.7公分、2.8公分、2.9公分、3.0公分、3.1公分、3.2公分或3.3公分，於本發明中不予以限制。
綜上所述，本發明有效利用感測器檢測頸動脈的動脈壓力，可即時對高齡患者進行篩檢以確認患者是否罹患頸動脈狹窄等相關病灶。此外，本發明可以用於快速篩檢測試，相較於頸動脈數位減血管造影、核磁共振血管造影、都卜勒超聲掃描等傳統方法可以有效的減少檢測所需耗費的時間。
以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅惟本發明之一較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍內。

Claims (11)

  1. 一種頸動脈血壓偵測裝置，包括：一第一感測單元，係設置於頸部上靠近頸動脈的第一位置上；一第二感測單元，係設置於該頸部上靠近該頸動脈的第二位置上；一貼片，該貼片上係設置有該第一感測單元及該第二感測單元；以及一控制器，係連接、耦接、或耦合至該第一感測單元、及該第二感測單元，該控制器經由該第一感測單元測量到的脈波數據以及經由該第二感測單元測量到的脈波數據獲得該頸動脈的該第一位置及該第二位置之間區段的平均動脈壓；其中，該貼片上係設置一喉結定位孔或一喉結定位標記，該第一感測單元及該第二感測單元係成對設置於該喉結定位孔或該喉結定位標記的單側位置上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的頸動脈血壓偵測裝置，其中，該平均動脈壓係依據以下的公式獲得：
    Figure TWI672126B_C0001
    ；其中，MAP為該平均動脈壓，l p 為該第一位置及該第二位置之間的路徑長度，t pa 為脈波自該第一位置抵達該第二位置之時間，a、b及c為校正參數。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的頸動脈血壓偵測裝置，其中，該平均動脈壓係依據以下的公式獲得：
    Figure TWI672126B_C0002
    ；其中，MAP為該平均動脈壓，l p 為該第一位置及該第二位置之間的路徑長度，t pa 為脈波自該第一位置抵達該第二位置之時間，A、B及C為校正參數。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的頸動脈血壓偵測裝置，其中，該第一感測單元係設置於該貼片上該喉結定位孔或該喉結定位標記左側或右側2.7公分至3.3公分的起始點位置，並由該起始點位置以該起始點位置與該喉結定位孔或該喉結定位標記之間連線朝上夾角135度的方向偏移0公分至4公分的位置，該第二感測單元係設置於由該起始點位置以該起始點位置與該喉結定位孔或該喉結定位標記之間連線朝上夾角135度的方向偏移0公分至4公分但與該第一感測單元不重疊的位置。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的頸動脈血壓偵測裝置，更進一步包含有一連接至該控制器的通訊模組。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的頸動脈血壓偵測裝置，其中，該通訊模組係為藍芽通訊模組、WIFI通訊模組、RFID通訊模組、NFC通訊模組、或Zigbee通訊模組。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的頸動脈血壓偵測裝置，其中，該控制器係經由該通訊模組連接、耦接、或耦合至一行動裝置或一穿戴式裝置，以經由該行動裝置或該穿戴式裝置存取該控制器的資料。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的頸動脈血壓偵測裝置，其中，該第一感測單元為都卜勒雷達(Doppler Radar)、壓力感應器(Pressure Sensor)、聲波感應器(Acoustic Wave Sensor)、超聲波感應器(Ultrasound Sensor)、或光體積描述信號感測器(Photoplethysmographic Sensor)。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的頸動脈血壓偵測裝置，其中，該第二感測單元為都卜勒雷達(Doppler Radar)、壓力感應器(Pressure Sensor)、聲波感應器(Acoustic Wave Sensor)、超聲波感應器(Ultrasound Sensor)、或光體積描述信號感測器(Photoplethysmographic Sensor)。
  10. 如申請專利範圍第1至9項中任一項所述的頸動脈血壓偵測裝置，其中，該第一感測單元及該第二感測單元的間距係介於1cm至4cm之間。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的頸動脈血壓偵測裝置，其中，該第一感測單元係設置於受測者嘴唇中間往下至頸部最凸點為中心再往左2.7公分至3.3公分的起始點位置，並由該起始點位置以該起始點位置與該最凸點之間連線朝上夾角135度的方向偏移0公分至4公分的位置，該第二感測單元係設置於由該起始點位置以該起始點位置與該最凸點之間連線朝上夾角135度的方向偏移0公分至4公分但與該第一感測單元不重疊的位置。
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