血管功能無創(chuàng)檢測方法及裝置制造方法
【專利摘要】血管功能無創(chuàng)檢測方法及裝置屬于醫(yī)用測量方法及裝置領(lǐng)域，其特征在于：它由溫度模塊、血壓袖帶模塊、血氧模塊構(gòu)成的多生理信號采集模塊組合，通過對肱動脈進(jìn)行阻斷再開放過程中手指指端溫度信號、血氧及脈搏波信號的各參數(shù)變化，再根據(jù)臨床試驗(yàn)采集數(shù)據(jù)，并通過信號處理和統(tǒng)計分析方法，建立血管功能狀況的定量評測公式，對血管功能狀況進(jìn)行評估。它具有無創(chuàng)、操作簡單、臨床應(yīng)用方便的優(yōu)點(diǎn)；并提出了相應(yīng)的血管功能無創(chuàng)檢測的硬件結(jié)構(gòu)及相應(yīng)軟件。
【專利說明】血管功能無創(chuàng)檢測方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]血管功能無創(chuàng)檢測方法及裝置屬于醫(yī)用測量方法及裝置領(lǐng)域，主要用于血管功能狀況的無創(chuàng)檢測。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)統(tǒng)計，全世界每年約有1500萬人死于心腦血管急性事件。2010年的《中國心血管病報告》指出，我國人群心血管病(心臟病、腦卒中)的發(fā)病和死亡率呈持續(xù)上升階段，估計目前中國心血管疾病患者高達(dá)2.3億，每5個成年人中有I人患心血管病，而每年死于與心腦血管相關(guān)疾病的人數(shù)達(dá)300萬，占總死亡原因的41%，因此，對風(fēng)險人群的心血管功能狀況實(shí)現(xiàn)早期無創(chuàng)檢測具有重要的科學(xué)意義和廣泛的實(shí)用價值。
[0003]醫(yī)學(xué)研究證實(shí)，動脈硬化是大多數(shù)慢性心血管疾病的病理學(xué)基礎(chǔ)，在動脈硬化初期，盡管人體尚未出現(xiàn)自覺癥狀，但血管彈性功能、內(nèi)皮功能、血管阻力等一系列參數(shù)已經(jīng)開始發(fā)生變化，如果能準(zhǔn)確檢測出這些參數(shù)的變化并進(jìn)行分析，就可能發(fā)現(xiàn)潛在的心血管疾病危險因素。
[0004]長期以來，臨 床診斷動脈硬化病變的主要手段為有創(chuàng)的動脈造影術(shù)及無創(chuàng)的影像學(xué)診斷等方法，只能發(fā)現(xiàn)已發(fā)生明顯管腔狹窄的動脈病變，難以實(shí)現(xiàn)此類疾病的早期診斷。動脈功能的無創(chuàng)檢測研究可追溯到20世紀(jì)20年代。目前用于臨床的動脈功能無創(chuàng)檢測方法主要包括動脈脈搏波傳導(dǎo)速度(PWV)、心踝血管指數(shù)(CAVI)、反射波增強(qiáng)指數(shù)(Al)、內(nèi)皮功能無創(chuàng)檢測(如FMD)等方法。這些方法對儀器操作要求普遍較高，設(shè)備昂貴，技術(shù)復(fù)雜且費(fèi)用較高，不適合廣大普通人群長期使用。近些年新出現(xiàn)的血管功能無創(chuàng)檢測方法主要包括:脈搏波波形研究、血壓指標(biāo)研究、基于血管反應(yīng)性測試的手指容積脈搏波方法、手指溫度監(jiān)測方法等，目前多處于研究階段，尚未形成適合臨床檢測和篩查的有效方法。
[0005]手指溫度監(jiān)測技術(shù)(Digital Thermal Monitoring, DTM)是近年發(fā)展起來的血管功能檢測新技術(shù)，它利用組織溫度直接受血流影響的特性，通過監(jiān)測指尖溫度在血管反應(yīng)性測試過程中的變化即溫度回彈(Temperature rebound, TR),對血管功能進(jìn)行評價。美國相關(guān)產(chǎn)品VENDYS主要利用TR參數(shù)對內(nèi)皮功能進(jìn)行定性評測，對環(huán)境條件要求較高，需要在恒溫條件下進(jìn)行測量，另外多普勒血流探測需要準(zhǔn)確置于測量點(diǎn)位置，對操作人員有一定技術(shù)要求。因此，研究并尋求一種準(zhǔn)確、簡單且操作方便、費(fèi)用便宜的血管功能檢測方法十分必要，具有重要的科學(xué)意義和廣泛的實(shí)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種血管功能的無創(chuàng)檢測方法及裝置，通過肱動脈阻斷再開放試驗(yàn)，將試驗(yàn)過程中指端溫度、指端血氧及脈搏波的變化與血管功能狀況建立定量函數(shù)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)血管功能的早期定量評測，減緩甚至逆轉(zhuǎn)心血管疾病的發(fā)生和發(fā)展，減輕社會及家庭經(jīng)濟(jì)和醫(yī)療負(fù)擔(dān)。
[0007]其采用同步采集肱動脈阻斷再開放試驗(yàn)中的壓力、指端溫度、指端血氧及脈搏波等信號，分析阻斷前后的指端溫度變化、血氧及脈搏波信號變化參數(shù)等指標(biāo)，建立定量評價血管功能狀況的函數(shù)關(guān)系式，從而達(dá)到評測血管功能的目的。
[0008]本發(fā)明所述的方法，其特征在于:它依次含有以下步驟:
[0009](I)保持室溫22~24攝氏度(體感比較舒適);
[0010](2)測試者在測試前休息約20分鐘；
[0011](3)將袖帶綁在測試者左側(cè)上臂，溫度傳感器、血氧及脈搏波光電傳感器分別置于左側(cè)姆指及食指指端； [0012](4)血壓模塊自動測量血壓，之后開始同步記錄各路信號；
[0013](5) 5分鐘之后袖帶自動充氣至一固定值(受試者收縮壓+50mmHg)，開始進(jìn)行肱動脈阻斷；
[0014](6)阻斷2分鐘后袖帶自動放氣，阻斷結(jié)束；
[0015](7)繼續(xù)保持信號記錄5分鐘，試驗(yàn)結(jié)束。
[0016](8)對各路信號進(jìn)行預(yù)處理，濾掉其中的干擾成分；
[0017](9)利用信號處理中的時域方法提取溫度曲線中的與溫度變化有關(guān)的各種參數(shù)，如溫度變化數(shù)值、時間變化數(shù)值、曲線斜率值等，從頻域中主要提取血氧曲線在阻斷結(jié)束肱動脈恢復(fù)開放過程中的頻率成分變化、幅度變化等參數(shù)。
[0018](10)利用SPSS中的方差分析、相關(guān)、回歸等方法進(jìn)行統(tǒng)計分析，得到所提取參數(shù)中的有效參數(shù)，建立手指溫度、血氧、脈搏波中各有效參數(shù)與血管功能之間的評測公式。
[0019]本發(fā)明所述的系統(tǒng)，其特征在于:它含有:
[0020]血壓袖帶自動充氣阻斷模塊:包括袖帶、充氣泵及電路板、通訊及電源接口等，可實(shí)現(xiàn)自動測量血壓、按指令充放氣功能。該模塊可自動測量血壓，并按照所給阻斷指令，自動進(jìn)行充氣至給定壓強(qiáng)值(可自行設(shè)置，手工輸入)，保持該壓強(qiáng)一定時間(可自行設(shè)置，手工輸入)后自動放氣。
[0021]手指溫度監(jiān)測模塊:包括溫度傳感器、電路板、通訊及電源接口等，可置于手指指端，進(jìn)行溫度測量。
[0022]血氧監(jiān)測模塊:包括光電傳感器、電路板、通訊及電源接口等，可置于手指指端，進(jìn)行血氧和脈搏波的測量。
[0023]數(shù)據(jù)采集卡:進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并傳輸?shù)絇C機(jī)中。
[0024]數(shù)據(jù)采集軟件:交互式界面，能根據(jù)試驗(yàn)要求實(shí)現(xiàn)多路生理信號的同步數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)顯示，并記錄測試者的相關(guān)信息。
[0025]數(shù)據(jù)分析及結(jié)果顯示軟件:交互式界面，可完成數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)參數(shù)提取，測試結(jié)果顯示。
[0026]該方法優(yōu)點(diǎn):操作簡單方便，結(jié)果可靠，可進(jìn)行早期血管功能狀況的評測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1血管功能無創(chuàng)檢測裝置示意圖
[0028]圖2血管功能無創(chuàng)檢測方法流程圖
[0029]圖3血管功能無創(chuàng)檢測電路原理圖
[0030]圖4實(shí)施例硬件采集系統(tǒng)[0031 ]圖5實(shí)施例數(shù)據(jù)采集界面圖
[0032]圖6實(shí)施例所采集的兩例測試者手指溫度、脈搏波等信號圖
[0033]自上而下依次為壓力信號、指端溫度信號、指端脈搏波信號
[0034](a)來自血管功能較好者
[0035](b)來自血管功能相對較差者
[0036]圖7實(shí)施例溫度參數(shù)提取示意圖
[0037]圖8實(shí)施例年齡匹配的兩組人群分類結(jié)果直方圖
[0038](a)健康者
[0039](b)心血管疾病患者
[0040]圖9實(shí)施例數(shù)據(jù)分析及結(jié)果顯示界面圖
實(shí)施例
[0041]包括訂制的具有血流阻斷功能的NIBP模塊、手指溫度模塊(YSI400溫度探頭)、血氧模塊(BF型)、USB轉(zhuǎn)4串口卡，5V3A穩(wěn)壓電源，連接線。 [0042]實(shí)施例通過分析年齡匹配(中年)的24例健康者(Gl)與33例心血管疾病患者(G2)的12個溫度參數(shù)和7個常規(guī)參數(shù)，經(jīng)過逐步判別分析，篩選出兩組人群具有顯著性差異的參數(shù)，得到如下判別函數(shù)(DTM判別):
[0043]Y = -15.79-55.2*Slope2+0.278*Ti+0.059氺PS
[0044]其中:Slope2-阻斷結(jié)束后溫度信號上升段斜率；Ti_初始溫度；PS_收縮壓
[0045]進(jìn)行血管功能判斷時，可將某個測試者的Slope2，Ti，PS數(shù)值代入方程中，計算得到的Y的值。若Y < 0，則該樣本屬健康組；若Y > 0，則該樣本屬于疾病組。
[0046]為驗(yàn)證該函數(shù)對血管功能評判的有效性，對兩個人群的baPWV進(jìn)行檢測，并建立了如下判別函數(shù)(PWV判別):
[0047]Yp = -6.415+0.005*baPWV
[0048]將上述兩組人群利用上述兩組方法所得判別函數(shù)進(jìn)行分類，結(jié)果如表1、表2所
/j、l O
[0049]表1 DTM判別分類結(jié)果
[0050]
【權(quán)利要求】
1.一種血管功能狀況的無創(chuàng)檢測新方法，其特征在于，它依次含有以下步驟: (1)記錄手指指端溫度、指端血氧及脈搏波在肱動脈阻斷再開放過程中的變化參數(shù)，測量血壓、心輸出量、BMI等生理參數(shù)，利用統(tǒng)計分析確定最有效指標(biāo)，并形成血管功能狀況的評測公式:
y = f (xl, x2,...，xn) 3 < η < 5 該函數(shù)具體形式可根據(jù)實(shí)際采集數(shù)據(jù)，由統(tǒng)計分析中的判別分析或logistic回歸分析得到。 (2)采用由血壓袖帶、溫度傳感器、光電傳感器等構(gòu)成肱動脈阻斷再開放過程的生理信號采集系統(tǒng)，按照以下步驟進(jìn)行信號采集、處理及評測: (2.1)測試者進(jìn)入測試房間，填寫調(diào)查問卷后，靜坐休息20分鐘，之后測心輸出量； (2.2)將袖帶綁在測試者左側(cè)上臂，溫度傳感器、血氧及脈搏波光電傳感器分別置于左側(cè)肢體的拇指及食指指端。 (2.3)根據(jù)數(shù)據(jù)采集軟件界面提示，輸入測試者基本信息，并進(jìn)行阻斷時間、阻斷壓力的設(shè)定； (2.4)測試者平靜之后，血壓模塊自動測量血壓； (2.4)5分鐘之后袖帶自動充氣至設(shè)定的阻斷壓力，開始進(jìn)行肱動脈阻斷，設(shè)定的阻斷時間結(jié)束后，袖帶自動放氣，阻斷結(jié)束，繼續(xù)保持信號記錄5分鐘，該過程中同步連續(xù)記錄各路信號并輸入PC機(jī)； (2.5)根據(jù)數(shù)據(jù)處理與功能評測軟件，對溫度信號、血氧及脈搏波信號中的參數(shù)進(jìn)行計算提取，結(jié)合血壓、心輸出量、BMI等生理參數(shù)，根據(jù)已得到的評測公式，對測試者血管功能狀況給出評測分?jǐn)?shù)及文字結(jié)果。
2.血管功能無創(chuàng)檢測系統(tǒng)，其特征在于，它含有: 血壓袖帶模塊、溫度傳感器模塊、血氧模塊等3個生理信號測量模塊，可記錄手指溫度、血氧及脈搏波信號； USB轉(zhuǎn)4串口卡，它的輸入端與上述3個模塊的數(shù)據(jù)輸出端相連，它的輸出端與PC機(jī)相連； 數(shù)據(jù)采集軟件，安裝在PC機(jī)中，可記錄測試者基本信息，可根據(jù)試驗(yàn)要求進(jìn)行阻斷壓力和阻斷時間的設(shè)定，可同步顯示3路生理信號波形； 數(shù)據(jù)處理與功能評測軟件，安裝在PC機(jī)中，可進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，可裝入數(shù)據(jù)并顯示信號波形，可自動計算和提取溫度、血氧及脈搏波信號中的參數(shù)，可輸入生理測量參數(shù)，可根據(jù)嵌入的評測公式自動給出測試者血管功能分?jǐn)?shù)，可用文字顯示血管功能狀況評測結(jié)果O
【文檔編號】A61B5/0205GK104027097SQ201410255552
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】張寬, 李霞, 董晴, 劉慶凱, 吳葛銘, 呂高泉 申請人:首都醫(yī)科大學(xué)