專利名稱：腦血流動(dòng)力學(xué)分析方法和儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域，是一種簡便的腦血流動(dòng)力學(xué)分析方法及儀器。
背景技術(shù)：
腦血管疾病是嚴(yán)重威脅人類健康的三大疾病之一。該疾病具有發(fā)病率高、致殘率高、死亡率高和復(fù)發(fā)率高的特點(diǎn)，是中老年人致死和致殘的主要疾病。腦血管病變，首先引起腦循環(huán)障礙，使得某些局部區(qū)域腦組織缺血，進(jìn)而導(dǎo)致腦細(xì)胞死亡。
大量的臨床和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，許多腦血管疾病在發(fā)病前期，腦血管動(dòng)力學(xué)參數(shù)往往已經(jīng)有顯著改變，而且這些動(dòng)力學(xué)改變常常要明顯早于形態(tài)學(xué)的改變。對(duì)于早期動(dòng)力學(xué)參數(shù)異常者，如果經(jīng)過積極的預(yù)防和治療，其動(dòng)力學(xué)參數(shù)可能恢復(fù)正常。因此準(zhǔn)確而無創(chuàng)傷的檢測(cè)腦血管血液動(dòng)力學(xué)參數(shù)無論是對(duì)于腦血管疾病的早期診斷、腦血管疾病治療措施療效的客觀評(píng)價(jià)，還是對(duì)于腦循環(huán)的生理、病理學(xué)研究都有十分重要的意義。
本發(fā)明人的兩篇已授權(quán)中國專利ZL96116339.9和ZL95111513.8，分別公開了一種腦Willis環(huán)循環(huán)動(dòng)力學(xué)分析方法及儀器和一種腦循環(huán)血液動(dòng)力學(xué)分析方法和儀器，采用這兩種方法雖然可以實(shí)現(xiàn)對(duì)腦部血流循環(huán)動(dòng)力學(xué)特性的科學(xué)分析，但是這兩種方法都存在方法復(fù)雜、繁瑣等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于設(shè)計(jì)一種可以對(duì)腦血流動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行便捷無損傷檢測(cè)分析的方法及儀器，以克服已有的腦血流動(dòng)力學(xué)特性分析方法復(fù)雜、繁瑣等缺點(diǎn)。
本發(fā)明中使用以下的動(dòng)力學(xué)參數(shù)作為腦血流動(dòng)力學(xué)特性指標(biāo)。
1)外周阻力Rp表示血液在腦血管床中流動(dòng)所遇到的阻力，是一個(gè)直接反映血液在腦外周血管床中流動(dòng)暢通狀況的指針。血管栓塞、梗塞、狹窄、血液粘度增大都將使Rp增大。
2)動(dòng)態(tài)阻力DR表示腦血管系統(tǒng)的血液壓力改變量與血液流量的相應(yīng)改變量的關(guān)系。DR反映腦血流自身調(diào)節(jié)功能，與腦血管阻塞和腦動(dòng)脈硬化程度有關(guān)。腦血管調(diào)節(jié)功能越差，腦動(dòng)脈越硬化，DR越大。
3)搏動(dòng)指數(shù)PI表示血液脈動(dòng)和血管脈動(dòng)狀態(tài)的指標(biāo)，搏動(dòng)指數(shù)不僅和腦動(dòng)脈血管壁彈性有關(guān)，而且還顯著地受到體循環(huán)動(dòng)脈彈性、心肌收縮力及血管幾何尺寸等的影響。
4)臨界壓力Cp表示啟動(dòng)血液在血管中流動(dòng)的最低壓力，它反映了腦血管的閉鎖狀態(tài)，顱內(nèi)壓增高、血液黏度增大和血管阻塞等引起血管閉鎖的許多因素都會(huì)引起Cp增大。
本發(fā)明腦血流動(dòng)力學(xué)分析方法包括如下步驟(1)應(yīng)用連續(xù)波多普勒血流速度波形檢測(cè)模塊，檢測(cè)出頸動(dòng)脈的血流速度波形及數(shù)值V(t)，對(duì)速度波形及數(shù)值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得出一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)的最大流速Vmax、最小流速Vmin以及平均流速Vmean；(2)應(yīng)用腦血流動(dòng)力學(xué)分析儀器中脈沖式超聲頸動(dòng)脈管徑檢測(cè)模塊，檢測(cè)出頸動(dòng)脈的血管直徑D；(3)計(jì)算最大流量Qmax，最小流量Qmin以及平均流量Qmean
Qmax=πD2Vmax4,]]>Qmin=πD2Vmin4,]]>Qmean=πD2Vmean4]]>(4)應(yīng)用臂式電子血壓測(cè)量模塊，檢測(cè)人體的收縮壓Ps和舒張壓Pd；(5)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算平均壓力PmeanPmean＝Pd+(Ps-Pd)/3(6)計(jì)算頸動(dòng)脈的搏動(dòng)指數(shù)PIPI=Vmax-VminVmean---(1)]]>(7)計(jì)算微循環(huán)的外周阻力RR=PmeanQmean---(2)]]>(8)計(jì)算動(dòng)態(tài)阻力DRDR1=Ps-PdQmax-Qmin]]>DR2=Ps-PmeanQmax-Qmean---(3)]]>(9)計(jì)算腦血管閉鎖的臨界壓力CpCp＝Pd-DR·Qmin(4)本發(fā)明利用連續(xù)波多普勒血流速度波形檢測(cè)模塊檢測(cè)兩側(cè)頸動(dòng)脈流速波形及數(shù)值，脈沖式超聲頸動(dòng)脈管徑檢測(cè)模塊檢測(cè)兩側(cè)頸動(dòng)脈的血管直徑，臂式電子血壓測(cè)量模塊檢測(cè)人體的舒張壓和收縮壓。然后通過公式(1)～(4)即可算出搏動(dòng)指數(shù)PI、外周阻力Rp、動(dòng)態(tài)阻力DR、臨界壓力Cp等腦血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)，而且整個(gè)計(jì)算過程簡便，可以更加快捷的得到測(cè)試結(jié)果。
為了更好的實(shí)施本發(fā)明，根據(jù)該分析方法設(shè)計(jì)了相應(yīng)的腦血流動(dòng)力學(xué)分析儀器。包括3個(gè)部分檢測(cè)系統(tǒng)、采集分析系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與輸出部分。其中檢測(cè)系統(tǒng)包括連續(xù)波多普勒血流速度波形檢測(cè)模塊，脈沖式超聲頸動(dòng)脈管徑檢測(cè)模塊和臂式電子血壓測(cè)量模塊。其中連續(xù)波多普勒血流速度波形檢測(cè)模塊用于檢測(cè)顱外頸動(dòng)脈的血流速度波形及數(shù)值；脈沖式超聲頸動(dòng)脈管徑檢測(cè)?？煊糜跈z測(cè)顱外頸動(dòng)脈的血管直徑；臂式電子血壓測(cè)量模塊用于檢測(cè)人體的收縮壓和舒張壓。
采集分析系統(tǒng)主要包括計(jì)算機(jī)、A/D卡、無源底板以及相當(dāng)于上述方法的分析計(jì)算軟件。連續(xù)波多普勒血流速度波形檢測(cè)模塊所獲得的模擬信號(hào)被采集分析系統(tǒng)中的A/D卡轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后和脈沖式超聲頸動(dòng)脈管徑檢測(cè)?？旒氨凼诫娮友獕簻y(cè)量模塊所得到的數(shù)據(jù)一起輸給計(jì)算分析系統(tǒng)作為分析計(jì)算的原始數(shù)據(jù)。分析計(jì)算軟件是根據(jù)本發(fā)明方法而編制的，軟件框圖見圖2。它可以根據(jù)上述的血液流速、管徑和血壓信息，分析計(jì)算腦血流的各項(xiàng)血液動(dòng)力學(xué)指標(biāo)。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與輸出部分包括硬盤、軟盤、打印機(jī)、彩色液晶顯示屏等，它可以將采集分析系統(tǒng)計(jì)算出的患者腦血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)與主機(jī)內(nèi)儲(chǔ)存的正常參考值對(duì)比判斷，輸出分析結(jié)果，為臨床分析腦血管功能提供定量指標(biāo)。儀器結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。
本發(fā)明中計(jì)算機(jī)采用了更加先進(jìn)的嵌入式系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)主板、A/D卡和脈沖式超聲頸動(dòng)脈管徑檢測(cè)模塊通過無源底板上的ISA互相耦合，使儀器性能更加穩(wěn)定，儀器體積也大大縮小。由于采用臂式電子血壓測(cè)量模塊直接測(cè)量人體的收縮壓和舒張壓，無須使用壓力探頭檢測(cè)壓力波形，使得操作更加快捷便利。


圖1為本發(fā)明中數(shù)據(jù)流程框2為本發(fā)明中分析計(jì)算軟件框3為本發(fā)明中儀器的結(jié)構(gòu)框4為本發(fā)明中儀器的操作流程框圖
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
參見圖1、圖2、可以看出本發(fā)明腦血流動(dòng)力學(xué)分析方法包括如下步驟首先應(yīng)用連續(xù)波多普勒血流速度波形檢測(cè)模塊，檢測(cè)出頸動(dòng)脈的血流速度波形及數(shù)值V(t)，對(duì)速度波形及數(shù)值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得出一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)的最大流速Vmax、最小流速Vmin以及平均流速Vmean；然后應(yīng)用腦血流動(dòng)力學(xué)分析儀器中脈沖式超聲頸動(dòng)脈管徑檢測(cè)?？?，檢測(cè)出頸動(dòng)脈的血管直徑D；應(yīng)用臂式電子血壓測(cè)量模塊，檢測(cè)人體的收縮壓Ps和舒張壓Pd；接著根據(jù)檢測(cè)出來數(shù)據(jù)通過公式(1)～(4)即可算出相應(yīng)腦血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)。
參見圖3，本發(fā)明腦血流動(dòng)力學(xué)分析儀器包括檢測(cè)系統(tǒng)、采集分析系統(tǒng)、存儲(chǔ)輸出系統(tǒng)。檢測(cè)系統(tǒng)包括連續(xù)波多普勒血流速度波形檢測(cè)模塊，脈沖式超聲頸動(dòng)脈管徑檢測(cè)?？旌捅凼诫娮友獕簻y(cè)量模塊；采集分析系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、A/D卡、無源底板以及分析計(jì)算軟件模塊；存儲(chǔ)輸出系統(tǒng)包括硬盤、軟盤、打印機(jī)、顯示屏；檢測(cè)系統(tǒng)中的脈沖式超聲頸動(dòng)脈管徑檢測(cè)?？旌陀?jì)算機(jī)主板以及A/D卡通過無源底板上的ISA插槽并聯(lián)，檢測(cè)系統(tǒng)中的臂式電子血壓測(cè)量模塊與主板的串口相連，連續(xù)波多普勒血流速度波形檢測(cè)模塊與A/D卡相連。
根據(jù)附圖4所示，打開軟件后，新建新病員檔案或開啟已有病員檔案，然后輸入或者修改病員信息。確認(rèn)后用檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)病員的頸動(dòng)脈流速波形及數(shù)值、血管直徑大小和病員的收縮壓與舒張壓。檢測(cè)完畢后，軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析。存盤后即可預(yù)覽或打印分析報(bào)告。
權(quán)利要求
1.一種腦血流動(dòng)力學(xué)分析方法，根據(jù)腦血管床的特點(diǎn)而建立的計(jì)算腦血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)的簡化方法，其特征在于包括下述步驟計(jì)算獲得腦血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)(1)應(yīng)用連續(xù)波多普勒血流速度波形檢測(cè)模塊，檢測(cè)出頸動(dòng)脈的血流速度波形及數(shù)值V(t)，對(duì)速度波形及數(shù)值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得出一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)的最大流速Vmax、最小流速Vmin以及平均流速Vmean；(2)應(yīng)用脈沖式超聲頸動(dòng)脈管徑檢測(cè)模塊，檢測(cè)出頸動(dòng)脈的血管直徑D；(3)計(jì)算最大流量Qmax，最小流量Qmin以及平均流量QmeanQmax=πD2Vmax4,Qmin=πD2Vmin4,Qmean=πD2Vmean4]]>(4)應(yīng)用臂式電子血壓測(cè)量模塊，檢測(cè)人體的收縮壓Ps和舒張壓Pd；(5)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算平均壓力PmeanPmean＝Pd+(Ps-Pd)/3(6)計(jì)算頸動(dòng)脈的搏動(dòng)指數(shù)PIPI=Vmax-VminVmean]]>(7)計(jì)算微循環(huán)的外周阻力RR=PmeanQmean]]>(8)計(jì)算動(dòng)態(tài)阻力DRDR1=Ps-PdQmax-Qmin]]>DR2=Ps-PmeanQmax-Qmean]]>(9)計(jì)算腦血管閉鎖的臨界壓力CpCp＝Pd-DR·Qmin
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腦血流動(dòng)力學(xué)分析方法，其特征在于所述方法適用于兩側(cè)的頸動(dòng)脈。
3.權(quán)利要求1所述的腦血流動(dòng)力學(xué)分析方法所使用的腦血流動(dòng)力學(xué)分析儀器，包括檢測(cè)系統(tǒng)、采集分析系統(tǒng)、存儲(chǔ)輸出系統(tǒng)，其特征在于檢測(cè)系統(tǒng)包括連續(xù)波多普勒血流速度波形檢測(cè)模塊，脈沖式超聲頸動(dòng)脈管徑檢測(cè)模塊和臂式電子血壓測(cè)量模塊；采集分析系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、A/D卡、無源底板以及根據(jù)權(quán)利要求1中分析方法所編寫的分析計(jì)算軟件；存儲(chǔ)輸出系統(tǒng)包括硬盤、軟盤、打印機(jī)、顯示屏。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的腦血流動(dòng)力學(xué)分析儀器，其特征在于所述的連續(xù)波多普勒血流速度波形檢測(cè)模塊的頻率為4M，所述脈沖式超聲頸動(dòng)脈管徑檢測(cè)模塊頻率為5M。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的腦血流動(dòng)力學(xué)分析儀器，其特征在于檢測(cè)系統(tǒng)中的脈沖式超聲頸動(dòng)脈管徑檢測(cè)模塊和計(jì)算機(jī)主板以及A/D卡通過無源底板上的ISA插槽并聯(lián)，檢測(cè)系統(tǒng)中的臂式電子血壓測(cè)量模塊與主板的串口相連，連續(xù)波多普勒血流速度波形檢測(cè)模塊與A/D卡相連。
全文摘要
本發(fā)明提供一種簡便的腦血流動(dòng)力學(xué)分析方法和儀器。該方法利用連續(xù)波多普勒血流速度波形檢測(cè)模塊檢測(cè)出頸動(dòng)脈的血流速度波形及數(shù)值、脈沖式超聲頸動(dòng)脈管徑檢測(cè)模塊檢測(cè)出頸動(dòng)脈的血管直徑，利用臂式電子血壓測(cè)量模塊獲得人體的血壓值，然后根據(jù)簡化的方法計(jì)算分析腦血管動(dòng)力學(xué)參數(shù)。根據(jù)上述方法設(shè)計(jì)了小型簡便的腦血流動(dòng)力學(xué)分析儀器。本發(fā)明很大程度上提高了腦血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)的檢測(cè)分析速度，并且使儀器體積大大減小。該發(fā)明對(duì)腦循環(huán)生理的基礎(chǔ)研究及臨床應(yīng)用都具有重要意義。
文檔編號(hào)A61B5/026GK1593333SQ200410025758
公開日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2004年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月5日
發(fā)明者龔劍秋, 俞瑞朝, 陸瑾, 張君, 程晉, 丁光宏 申請(qǐng)人:上海德安生物醫(yī)學(xué)工程有限公司