專利名稱：一種體外反搏裝置的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于控制體外反搏裝置工作的一種方法，主要是利用心阻抗血流圖作為反搏時主動脈血流狀態(tài)的反饋信息，調(diào)整反搏裝置的充氣、排氣時間，從而達到控制目的。
目前國內(nèi)外的各類體外反搏裝置采用耳垂脈搏波、指脈波或顳動脈壓力脈搏波作為反搏時主動脈血流狀態(tài)的反饋信息，控制反搏裝置的工作，耳脈、指脈和顳動脈均屬于微動脈和終末小動脈的范疇，在反映主動脈血流狀態(tài)、心臟收縮舒張狀態(tài)方面無法與主動脈區(qū)直接檢出的血流信號相比。
1.利用脈搏波中降中峽作為反搏充氣定時控制存在的問題心臟的間歇性射血，將產(chǎn)生從主動脈根部出發(fā)沿著脈管系傳播的脈搏波。在主動脈脈搏波中存在一個小切跡-主動脈瓣關(guān)閉切跡，將脈搏波分成收縮和舒張兩部分，主動脈瓣關(guān)閉切跡是由于心室收縮末期，心室內(nèi)壓力下降，主動脈瓣關(guān)閉的一瞬間，充盈于動脈中的血液向心室方向倒流，引起主動脈和血柱的后振動，后振動與脈搏波的反射回波合并在一起而形成主動脈瓣關(guān)閉切跡，它標(biāo)志著主動脈瓣的關(guān)閉，也是心臟收縮和舒張期的分界線。
沿著動脈系統(tǒng)傳播的脈搏波隨著離心臟的距離增大其峰值的時間和波形的形狀都將發(fā)生變化(峰化和陡化)。使脈搏波波形變化的因素是多方面的，其中主要的原因(1)管壁彈性對壓力變化的阻尼作用，一些快速而細(xì)小的振動逐漸衰減，以至消失，如主動脈瓣關(guān)閉切跡一般只能用心導(dǎo)管插至主動脈根附近測定其壓力曲線而錄出。
(2)大的壓力變化向外周傳播到狹小的分枝時，遇到阻礙，一部分沿動脈壁反射回來，在逐漸衰減的過程中，同時也與向外周傳播的后繼脈搏波相干涉，引起波形的變化。
因此，微動脈和小動脈脈搏波中的降中峽不能等同于主動脈脈搏波的主動脈瓣關(guān)閉切跡。利用其作為心臟收縮舒張的特征點進行反搏充排氣定時控制是不可靠的。
2.利用脈搏波中反搏波與叩擊波的峰值比和面積比作為反搏充氣定時控制存在的問題從理論上說，反搏充氣時間應(yīng)選定在肢體受壓引起血流返流回主動脈根部時正好落在主動脈瓣關(guān)閉的瞬間。從反搏控制系統(tǒng)發(fā)出充氣信號到氣囊加壓作用于肢體，然后在脈搏波上看到反搏波的出現(xiàn)，這期間存在二方面的延時，(1)充氣閥開通到壓力作用于肢體的延時，這部分延時主要受充氣閥到氣囊之間管道的長度、管道的彈性、管道的內(nèi)徑、充氣的壓力和氣囊容積的大小影響，這部分延時對于一臺反搏裝置來說是基本不變的。(2)肢體受壓后下半身血液返流到達主動脈瓣，即在主動脈區(qū)錄得的脈搏波中見到反搏波的開始出現(xiàn)，這部分延時因人而異，取決于下列因素人體的胖瘦、四肢的長短、血管的口徑、血管的彈性和血液的粘滯度等等，這部分延時大約在50ms～200ms之間?？紤]到這二方面的延時，反搏的充氣定時一般提前到T波的頂點或上升枝，然后觀察脈搏波中收縮波和反搏波，使收縮波波峰后100～120ms出現(xiàn)反搏波的起點為最佳。這種方法是不可能保證反搏波緊接在主動脈瓣關(guān)閉后這一時刻到達主動脈瓣，如果充氣時間調(diào)得過前，在心臟尚在射血期，反搏波頭就到達主動脈瓣，必然加重心臟的射血阻力，增大心臟的后負(fù)荷，使心肌的耗氧增大。充氣時間調(diào)得過后，反搏波到達主動脈瓣的時間過遲，反搏波出現(xiàn)晚，振幅低，保持時間短，反搏的療效將減小。因此，利用脈搏波進行反搏的充氣時間控制很難保證反搏獲得最佳療效，也很難保證反搏對病人的安全性。
3.反搏排氣定時控制存在的問題反搏排氣時間的確定目前一般考慮二方面的因素，(1)保證在下一個心縮期之前解除對肢體的壓迫，減輕心臟的射血阻力。(2)充分利用心舒期的整個時間，使施加于肢體的壓力保持時間足夠長。這兩方面的考慮一是降低收縮波的起點和峰值，二是增加反搏波的面積，使脈搏波中反搏波與收縮波的峰值比和面積比增加，使反搏療效增加。從減輕心臟的射血阻力角度來說，心臟射血時反搏氣囊的排氣應(yīng)使主動脈內(nèi)的壓力減小，然而，從反搏氣囊的排氣，解除對肢體的壓迫，到主動脈內(nèi)血液充盈擠壓排空的肢體動脈血管，使主動脈內(nèi)壓力減小，存在一段的延時，這與反搏氣囊的充氣到主動脈瓣處壓力增加的延時有一定的相關(guān)性。與人體的四肢長短、血管的口徑、血管的彈性和血液的粘滯度有關(guān)，這一部分延時在脈搏波上是無法體現(xiàn)的，且是因人而異的。因此，以降低脈搏波中收縮波的起點及峰值和增加反搏波的面積作為反搏排氣的控制同樣是不準(zhǔn)確和不可靠的。
本發(fā)明的目的就是針對上述問題，提出采用心阻抗血流圖作為反搏時主動脈血流狀態(tài)的反饋信息和反搏控制的依據(jù)。
本發(fā)明的任務(wù)是這樣完成的采用合理安排檢測心阻抗血流圖的點狀電極位置和采用自適應(yīng)濾波技術(shù)，獲得反搏狀態(tài)下波形穩(wěn)定、特征點明顯的心阻抗血流圖波形，通過對心阻抗血流圖中主動脈瓣關(guān)閉點和反搏血流波起點的檢測，調(diào)整反搏充氣排氣時間，使反搏血流波起點逐漸向主動脈瓣關(guān)閉靠近并重合，通過對心阻抗血流圖中收縮波和反搏波的波峰高度和波形持續(xù)時間的檢測，獲得反搏療效的依據(jù)，從而實現(xiàn)對體外反搏裝置的合理控制，提高反搏的療效和使用的安全性。


圖1是本發(fā)明的原理框圖，并作為摘要附圖。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
本發(fā)明主要包括以下步驟A.采用檢測電極(1)、高頻恒流源(2)、心電信號和阻抗信號濾波裝置(3)、(4)、(5)，獲得在反搏狀態(tài)下波形穩(wěn)定、特征明顯的心阻抗血流圖;B.計算機系統(tǒng)(6)、(7)對自適應(yīng)濾波處理后的心阻抗血流圖進行檢測，獲取控制反搏裝置充氣排氣時間的數(shù)據(jù);C.對心阻抗血流圖中心臟收縮波和反搏波的波形峰值和持續(xù)時間進行檢測，獲取反映反搏療效的客觀指標(biāo);D.計算機控制體外反搏裝置的充氣排氣時間。
檢測電極(1)由五個點狀電極組成，分別置于如附圖1所示的位置，即電極①位于左或右耳根部、或額頭，④位于胸骨劍突，均為阻抗電流電極，從這兩個電極施加高頻恒定電流到人體，電極②位于鎖骨下胸骨旁線上，③位于第四、五肋間胸骨旁線上，均為心阻抗測量的探測電極。從這兩個電極獲得主動脈中心區(qū)胸腔內(nèi)的血流阻抗信號，同時從這兩個電極還獲得人體心電信號。自適應(yīng)濾波將探測電極測量的血流阻抗信號作為原始輸入信號。自適應(yīng)濾波處理的阻抗參考輸入信號從電極③和位于胸骨旁線腹緣處的電極⑤之間獲得。
高頻恒流源(2)由晶體振蕩器、限幅放大器帶通濾波器和電壓-電流轉(zhuǎn)換器組成，獲得頻率穩(wěn)定度高、穩(wěn)度恒定的高頻電流。由電極①施加于人體，以進行阻抗的測量。
心電信號放大濾波電路(3)由低通差分放大器、帶通濾波放大器組成，對從電極②、③中獲得的人體心電信號進行放大濾波。
心阻抗信號放大濾波電路(4)及自適應(yīng)處理參考阻抗信號放大濾波電路(5)由帶通濾波放大器、檢波器、低通濾波器、微分電路構(gòu)成，對從電極②、③中獲得心阻抗血流信號和從電極③、⑤中獲得自適應(yīng)處理的阻抗參考信號進行放大濾波。
模數(shù)轉(zhuǎn)移器(6)和個人微型計算機(7)組成計算機系統(tǒng)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將心電信號、心阻抗血流信號和阻抗參考信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并輸入計算機，計算機完成波形的顯示、心電QRS波檢測、心率上下限告警、心阻抗血流信號與阻抗參考信號的自適應(yīng)處理及其波形特征點和峰值的測量和體外反搏裝置(8)充氣、排氣時間的控制。
計算機完成體外反搏的閉環(huán)控制過程如下反搏開始時，計算機自動將反搏充氣時間設(shè)置在心電T波結(jié)束。由于反搏波到主動脈的延遲，此時在心阻抗血流圖中可以通過計算機檢測出主動脈關(guān)閉點和反搏波的起始點。計算機根據(jù)這兩點的時間差，調(diào)節(jié)反搏裝置的充氣時間，使反搏波的起始逐漸向主動脈關(guān)閉點移動。在兩點逐漸重合過程中，由于反搏影響到主動脈關(guān)閉點的自動檢測，計算機轉(zhuǎn)為由Bazett公式(TQT=KTRR]]>)計算的主動脈關(guān)閉時間進行控制，即在檢測到心電Q波后，由Bazett公式計算的QT時間作為主動脈瓣關(guān)閉時刻，使反搏波的起始點，落在主動脈瓣關(guān)閉時刻的左右一個范圍內(nèi)。如果兩點逐漸重合過程中，由于心臟的射血和胸腔內(nèi)血流的變化影響到反搏波起始點的檢測，計算機根據(jù)檢測到的反搏波起始點與充氣時間的時間差，獲得對于此病人下肢加壓開始形成反搏波后，反搏波到達主動脈中心區(qū)的延遲時間。計算機調(diào)節(jié)反搏充氣時間，使在這一延遲時間后形成的反搏波的起始點落在主動脈瓣關(guān)閉時刻的左右一個范圍內(nèi)，并由計算機控制，使其在反搏過程中保持在這個范圍內(nèi)，從而實現(xiàn)了閉環(huán)控制。
相對于用心電、指脈或顳動脈的脈搏波等方法控制體外反搏裝置，本發(fā)明有如下優(yōu)點①采用心阻抗血流圖獲得主動脈中心區(qū)的血流狀態(tài)，沒有指脈或顳動脈脈搏波波形的峰化和陡化，作為反搏的控制更為直接，可靠;②心阻抗血流圖中獲得的反搏血流波的起始點，反映了反搏對主動脈血流形成影響的開始，調(diào)節(jié)充氣排氣時間使此起始點與主動脈瓣關(guān)閉點重合，并通過計算機閉環(huán)調(diào)節(jié)保持這一狀態(tài)，使反搏的控制更為直觀，安全性提高;③心阻抗血流圖中獲得的收縮波和反搏波的峰值和持續(xù)時間，是反搏療效的客觀依據(jù)，為反搏的控制和療效的觀察提供了方便。
權(quán)利要求
1.一種體外反搏裝置的控制方法，它包括A.采用點狀電極和自適應(yīng)濾波技術(shù)獲得在反搏狀態(tài)下波形穩(wěn)定、特征點明顯的心阻抗血流圖。B.計算機對自適應(yīng)濾波處理后的心阻抗血流圖進行檢測，獲得主動脈關(guān)閉點和反搏波的起始點，兩點的時間差作為反搏裝置充氣排氣時間控制的依據(jù)，若主動脈瓣關(guān)閉點的檢測受反搏波影響，則計算機根據(jù)Bazett公式計算QT時間作為主動脈瓣的關(guān)閉時間，由該時間和反搏波起始的時間差作為充氣時間的控制依據(jù)。C.對心阻抗血流圖中心臟收縮波和反搏波的波形峰值和持續(xù)時間進行檢測，獲取反映反搏療效的客觀指標(biāo)。D.計算機控制體外反搏裝置的充氣、排氣時間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于電極的設(shè)置為阻抗電流電極一個位于左或右耳根部、或額頭，一個位于胸骨劍突，阻抗探測電極一個位于鎖骨下胸骨旁線上，一個位于第四、五肋間胸骨旁線上，自適應(yīng)濾波將探測電極測量的血流阻抗信號作為原始輸入信號，并在位于胸骨旁線腹緣處的一個新增電極與位于第四、五肋間處的阻抗探測電極之間獲得阻抗參考輸入信號。
全文摘要
本發(fā)明屬于控制體外反搏裝置的一種方法，通過采用點狀電極技術(shù)和自適應(yīng)濾波技術(shù)獲得在反搏狀態(tài)下波形穩(wěn)定、特征點明顯的心阻抗血流圖，并對心阻抗血流圖中主動脈瓣關(guān)閉點檢測或計算，及反搏血流波起點的檢測，調(diào)整反搏裝置充排氣時間，使反搏血流波起點逐漸向主動脈關(guān)閉點靠近并重合；由對心阻抗血流圖中心臟收縮波和反搏波的波峰高度和波形持續(xù)時間的檢測獲得反搏療效的依據(jù)，從而使對反搏裝置的控制更為合理，反搏療效和安全性得以提高。
文檔編號A61H31/00GK1078136SQ9210354
公開日1993年11月10日 申請日期1992年5月7日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月7日
發(fā)明者黃智禮, 鄭振聲 申請人:中山醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程開發(fā)中心