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一種中心動脈收縮期平均歸一化血流波形模型及基于其獲取主動脈脈搏波傳遞時間的方法_2

文檔序號:9266330閱讀:來源:國知局
PTT的示意圖;
[0054] 圖8為本發(fā)明基于主動脈壓力和血流波形獲取被測對象aoPTT方法的總流程圖。
[0055] 圖9為構(gòu)建頸動脈收縮期平均歸一化血流波形模型流程圖;
[0056] 圖10為本發(fā)明利用頸動脈壓力和血流波形獲取被測對象aoPTT方法的總流程圖。
【具體實施方式】
[0057] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂,下面結(jié)合附圖和具體實 施方式對本發(fā)明實施例作進一步詳細的說明。
[0058] 實施例1
[0059] 本實施例中中心動脈血流波形選用主動脈血流波形,相應(yīng)的中心動脈壓力波形選 用主動脈壓力波形。
[0060] 圖1為構(gòu)建主動脈收縮期平均歸一化血流波形模型流程圖,具體步驟為:
[0061] (a)選取m= 100位健康受試者組成構(gòu)建組,利用多普勒超聲裝置在每位受試者的 鎖骨上窩處采集主動脈血流波形Qi (t),i = 1、2、···、!!!,t為采樣點的時間序號;
[0062] (b)識別構(gòu)建組中每位受試者的主動脈血流波形Qi (t)的射血結(jié)束點edi,并截取 射血結(jié)束點之前的主動脈血流波形,射血結(jié)束點之前的主動脈血流波形即為受試者的主動 脈收縮期血流波形Q i (η),其中0 < η < edi,ediS每位受試者的射血結(jié)束點,η為采樣點的 時間序號;
[0063] 圖2為其中一位受試者A -個心動周期的主動脈血流波形,ediS受試者A的心臟 射血結(jié)束點。該點對應(yīng)受試者A的主動脈血流波形第一個由負到正的過零點,在主動脈壓 力波形中,該點對應(yīng)受試者A的主動脈壓力波形的切跡點。
[0064] (c)按式(1)對受試者的主動脈收縮期血流波形Qi (η)在幅度上歸一化:
[0065] Q' i (n) = (Qi (n)-Qi(O))/(max(Qi (n)Xi(O)) (1)
[0066] 其中^ i (η)為受試者的主動脈收縮期幅度歸一化血流波形,-KQ' i (η) <1 ; Qi(O)為受試者的主動脈收縮期血流波形的起始點幅值,max(Qi (η))為受試者的主動脈收 縮期血流波形的峰值;
[0067] 按式(2)對受試者的主動脈收縮期幅度歸一化血流波形Q' i (η)在時間上歸一 化,獲得受試者的主動脈收縮期歸一化血流波形V i(n'):
[0068] Qr i (nr ) = Qr i (n/edi) (2)
[0069] 其中Y為受試者的中心動脈收縮期歸一化血流波形的時間點,< I ;中心 動脈收縮期歸一化血流波形V i(n')的橫坐標和縱坐標為無量綱單位;
[0070] 圖3為對受試者A的主動脈收縮期血流波形進行幅度上和時間上歸一化的示意 圖。其中,幅度歸一化的目的是將主動脈收縮期血流波形的最大值對應(yīng)為1,射血起始點對 應(yīng)為ο ;時間歸一化的目的是將主動脈收縮期血流波形的周期對應(yīng)為I ;受試者A的主動脈 收縮期歸一化血流波形V )的橫、縱坐標單位是無量綱的;圖中AU表示無量綱。
[0071] (d)按式(3)將每位受試者的主動脈收縮期歸一化血流波形Q' i(n')相加后求 平均,獲得主動脈收縮期平均歸一化血流波形Qa(t'):
[0073] t'為主動脈收縮期平均歸一化血流波形的時間點;圖4為獲取主動脈收縮期平均 歸一化血流波形的示意圖。
[0074] (e)利用快速傅里葉變換將主動脈收縮期平均歸一化血流波形Qa(t')變換至頻 域,獲取Q a(t')的基頻分量a(0)、l_10次諧波分量的幅值a(i)和相位b(i),i = 1,2,…, 10,即完成主動脈收縮期平均歸一化血流波形模型的構(gòu)建。
[0075] 如圖8所示,根據(jù)上述的主動脈收縮期平均歸一化血流波形模型,獲取被測對象 的主動脈脈搏波傳遞時間的方法是按如下步驟進行:
[0076] (1)獲取被測對象的主動脈血流波形Q(t),包括主動脈收縮期血流波形Q1U)和 主動脈舒張期血流波形Q 2 (t)兩個部分,其中:
[0077] (Ia)首先按如下步驟獲取被測對象的主動脈壓力波形P (t):
[0078] 1、利用平面張力法獲取被測對象的橈動脈脈搏波信號,利用廣義傳遞函數(shù)構(gòu)建被 測對象的主動脈脈搏波信號;
[0079] 2、濾除主動脈脈搏波信號的噪聲、去除主動脈脈搏波信號的基線漂移,獲得主動 脈脈搏波形;
[0080] 3、采集被測對象肱動脈收縮壓和舒張壓,以肱動脈血壓值對主動脈脈搏波形進行 標定,標定即是以舒張(DBP)和脈壓(PP)將各主動脈脈搏值轉(zhuǎn)換為主動脈壓力值,由各壓 力值的時間序列分別構(gòu)成了主動脈壓力波形P (t);
[0081] 然后根據(jù)所獲得的主動脈收縮期平均歸一化血流波形模型,按式(4)計算被測對 象的主動脈收縮期血流波形Q 1U):
[0083] 其中:pi = 3. 1415926,0彡t彡ED,ED為被測對象的主動脈壓力波形P(t)的切 跡點所對應(yīng)的時間值,N為獲得被測對象的主動脈壓力波形P (t)所用的脈搏傳感器的采樣 頻率,其脈搏傳感器的采樣頻率可調(diào)。
[0084] (Ib)被測對象的主動脈舒張期血流波形Q2⑴如公式(5)所示:
[0085] Q2(t) = 0 (5)
[0086] 其中:ED < t彡T,T對應(yīng)被測對象的主動脈壓力波形P⑴的周期;
[0087] (Ic)被測對象的主動脈血流波形Q⑴如式(6)所示:
[0089] 圖5為獲取被測對象的主動脈血流波形的示意圖。Q1U)表示被測對象的主動脈 收縮期的血流波形,在收縮期內(nèi),心臟對主動脈根部射血,血流量逐漸增大到某一峰值,隨 著心肌收縮力的減弱,血流量逐漸減小。因此在收縮期內(nèi),形成一個血流峰值。Q2(t)表示 被測對象的主動脈舒張期血流波形。在舒張期內(nèi),心臟射血結(jié)束,即心臟不對主動脈根部射 血,導(dǎo)致在主動脈根部的血流量為0。因此可以假定被測對象主動脈血流波形在心臟舒張期 內(nèi)為0。
[0090] (2)對被測對象的中心動脈血流波形Q(t)和被測對象的中心動脈壓力波形P(t) 進行傅里葉分析計算特征阻抗Z。:
[0091] (2a)利用快速傅里葉變換(FFT)將對被測對象的中心動脈血流波形Q(t)變換至 頻域FFT (Q (t)),將被測對象的中心動脈壓力波形P (t)變換至頻域FFT (P (t));
[0092] (2b)按式(9)計算中心動脈輸入阻抗Zin:
[0093] Zin= FFT (P (t))/FFT (Q (t)) (9)
[0094] (2c)選取中心動脈輸入阻抗3-10次諧波幅值的平均值,即為特征阻抗Z。。
[0095] (3)將主動脈壓力波形P(t)和主動脈血流波形Q(t)的起始點移至同一點后,利用 阻抗計算公式(7)和(8)將被測對象的主動脈壓力波P(t)分解為前向波P f (t)和反射波 Pb(t):
[0096] Pf (t) = (P(t)+Zc*Q(t))/2 (7)
[0097] Pb(t) = (P(t)-Zc*Q(t))/2 (8);
[0098] 圖6為利用阻抗分析技術(shù)分解前向波和反射波的示意圖。
[0099] (4)計算前向波Pf (t)和反射波Pb(t)歸一化互相關(guān)系數(shù),歸一化互相關(guān)系數(shù)的最 大值對應(yīng)的時間點為TT,利用公式aoPTT = TT/2計算中心動脈脈搏波傳遞時間aoPTT。圖 7為利用互相關(guān)分析獲取aoPTT的不意圖。
[0100] 實施例2:
[0101] 本實施例從頸動脈處直接獲取頸動脈壓力波形,而非使用廣義傳遞函數(shù)從橈動脈 脈搏波形中構(gòu)建主動脈脈搏波形;在被測對象頸動脈處獲取被測對象頸動脈血流波形而非 實施例1所使用的主動脈血流波形。
[0102] 圖9為構(gòu)建頸動脈收縮期平均歸一化血流波形模型流程圖。具體步驟為:
[0103] (a)選取m= 100位健康受試者組成構(gòu)建組,利用多普勒超聲裝置在每位受試者的 頸動脈處采集頸動脈血流波形Qi(t),i = 1、2、"'m, t為采樣點的時間序號;
[0104] (b)識別構(gòu)建組中每位受試者的頸動脈血流波形Qi (t)的射血結(jié)束點edi,并截取 射血結(jié)束點之前的頸動脈血流波形,射血結(jié)束點之前的頸動脈血流波形即為受試者的頸動 脈收縮期血流波形Qi (η),其中0 < η < edi,ediS每位受試者的射血結(jié)束點,η為采樣點的 時間序號;
[0105] (C)按式(1)對受試者的頸動脈收縮期血流波形Qi (η)在幅度上歸一化:
[0106] Q ' i (n) = (Qi (n)-Qi (0)) / (max (Qi (n))-Qi (0))⑴
[0107] 其中:Q' i (η)為受試者的頸動脈收縮期幅度歸一化血流波形,-KQ' i (η) <1 ; Qi(O)為受試者的頸動脈收縮期血流波形的起始點幅值,max(Qi (η))為受試者的頸動脈收 縮期血流波形的峰值;
[0108] 按式(2)對受試者的頸動脈收縮期幅度歸一化血流波形Q' i (η)在時間上歸一 化,獲得受試者的頸動脈收縮期歸一化血流波形V i(n'):
[0109] Qr i (nr ) = Qr i (n/edi) (2)
[0110] 其中Y為受試者的中心動脈收縮期歸一化血流波形的時間點,< I ;中心 動脈收縮期歸一化血流波形V i(n')的橫坐標和縱坐標為無量綱單位;
[0111] (d)按式(3)將每位受試者的頸動脈收縮期歸一化血流波形Q' i(n')相加后求 平均,獲得頸動脈收縮期平均歸一化血流波形Qa(t'):
[0113] t'為主動脈收縮期平均歸一化血流波形的時間點。
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