專利名稱：一種無創(chuàng)精確的動脈功能測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用無創(chuàng)無損的方式精確檢測動脈功能的裝置，特別是使用踝臂血壓比和脈搏波傳播速度作為診斷動脈硬化和動脈狹窄的裝置。
背景技術(shù)：
已知踝臂指數(shù)可用于無創(chuàng)檢測下肢動脈堵塞，其計算方法為下肢動脈收縮壓除以上肢動脈收縮壓，當(dāng)該比值小于某一個固定數(shù)值(一般是0. 9)時，就可以懷疑下肢具有堵塞。已知的測量方法為在被測者四肢綁縛袖帶，然后對四肢袖帶分別充氣至對應(yīng)的動脈血流閉塞為止，之后同步慢放氣，通過分析慢放氣中袖帶振蕩波波形的變化，確定四肢的收縮壓，進(jìn)而可以計算踝臂指數(shù)。如中國發(fā)明專利ZL03130720. 5公開的《動脈狹窄檢查設(shè)備和踝血壓測量設(shè)備》，該設(shè)備通過判斷下肢袖帶慢放氣時，是否存在振蕩波的兩次顯著變化來確定脛前動脈和脛后動脈的收縮壓是否存在差異，從而判斷上下肢血壓指數(shù)(踝臂指數(shù))和下肢是否存在狹窄。中國發(fā)明專利ZL200710115141. 8公開的《人體下肢脛前動脈和脛后動脈血壓測量裝置》，通過在踝部袖帶下緣脛前動脈和脛后動脈的體表投影處分別放置兩個光電容積式傳感裝置感受由于袖帶內(nèi)壓力變化而造成的脛前動脈和脛后動脈血流變化來實現(xiàn)脛前動脈和脛后動脈血壓的分別測量。上述已知踝臂指數(shù)檢測技術(shù)，其問題在于(I)采取同步充氣和同步放氣的測量模式，由于充氣速度的絕對不平衡，如果有一側(cè)肢體已經(jīng)充氣達(dá)到動脈血流閉塞，則會停止充氣等待其他肢體充氣完成，在等待的過程中，由于硬件系統(tǒng)不可避免的出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，使袖帶氣壓降低，在其他肢體充氣完成之后，可能該袖帶的氣壓已經(jīng)降低到不能閉塞該側(cè)肢體的動脈血流，從而影響到慢放氣時血壓的計算，造成計算誤差；(2)踝部收縮壓的測量，由于踝部存在脛前動脈和脛后動脈兩條粗動脈，如果僅有一條狹窄，所測量的踝部收縮壓會反映另外一條沒有狹窄的動脈的收縮壓，從而踝臂指數(shù)計算仍正常，影響診斷。已知脈搏波傳播速度可用于無創(chuàng)檢測動脈硬化，包括頸股脈搏波傳播速度和踝臂脈搏波傳播速度，前者通過放置于頸總動脈和股動脈的脈搏波采集裝置實現(xiàn)，但頸總動脈和股動脈的脈搏波采集同時存在位置不易確定，且股動脈的測量涉及到被測者的隱私問題，測量不便，相比之下，后者較為常用，可對下肢動脈硬化給予評估。已知的測量方法為在被測者四肢綁縛袖帶，然后充氣至某一固定壓力值，分析某側(cè)上肢袖帶所記錄的脈搏波與對應(yīng)側(cè)下肢袖帶所記錄的脈搏波之間的時間差異，即踝臂脈搏波傳播時間，然后除通過度量或估算出的傳播距離，從而獲得踝臂脈搏波傳播速度。如中國發(fā)明專利ZL02147552. 0公開的《動脈硬化診斷儀器》，具體是通過測量臂踝脈搏波傳播速度實現(xiàn)的，為了避免由于上肢動脈硬化影響到臂踝脈搏波傳播速度測量精度，該儀器首先通過對比左上肢袖帶和右上肢袖帶在施以某一壓力時兩者脈搏波波形的差異，找到動脈硬化程度較低的一側(cè)上肢作為基準(zhǔn)從而測量臂踝脈搏波傳播速度，同時，該儀器通過對脈率的節(jié)律分析，排除了節(jié)律異常的心律失常搏動，從而提高了踝臂脈搏波傳播速度的測量精度。中國發(fā)明專利ZL200980146590. 6公開的《測定脈搏波傳播速度作為血壓信息的血壓信息測定裝置》，為了避免由于上肢動脈硬化影響到臂踝脈搏波傳播速度測量精度，該裝置通過對上肢脈搏波的信號處理，分離出射血波和反射波，從而估計上肢脈搏波傳播速度，通過上肢脈搏波傳播速度和臂踝脈搏波傳播速度共同確定被測者動脈硬化情況。上述已知脈搏波傳播速度檢測技術(shù)，其問題在于( I) 一般情況下，動脈硬化往往發(fā)生在下肢，但少數(shù)情況下在上肢也可發(fā)生，在這種情況下，心臟到踝部的脈搏波傳播時間縮短，而心臟到上肢的脈搏波傳播時間也縮短，因而兩者之差即踝臂脈搏波傳播時間可能不變，或者變化較小，從而影響到踝臂脈搏波傳播速度的測量精度；( 2 )由于部分被測者出現(xiàn)諸如室性早搏等心律失常事件或者由于被測者不自主運動等因素造成脈搏波波形變異，從而影響波形特征點的提取，造成脈搏波傳播速度計算的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服以上現(xiàn)有動脈功能檢測技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種無創(chuàng)精確的動脈功能測量裝置，該裝置可以無創(chuàng)無損的檢測出精確的反映人體動脈狹窄和硬化的參數(shù)，包括踝臂血壓比和脈搏波傳播速度。本發(fā)明的無創(chuàng)精確的動脈功能測量裝置，包括(I) 一個用于采集被測者心電的心電采集單元；(2) 一個綁縛于被測者右側(cè)上臂的袖帶A，一個綁縛于被測者左側(cè)上臂的袖帶B，一個綁縛于被測者右側(cè)下肢踝部的袖帶C，一個綁縛于被測者左側(cè)下肢踝部的袖帶D ；(3)—個與袖帶A相連控制袖帶A充放氣和監(jiān)測袖帶壓力值的壓力控制模塊A，一個與袖帶B相連控制袖帶B充放氣和監(jiān)測袖帶壓力值的壓力控制模塊B，一個與袖帶C相連控制袖帶C充放氣和監(jiān)測袖帶壓力值的壓力控制模塊C，一個與袖帶D相連控制袖帶D充放氣和監(jiān)測袖帶壓力值的壓力控制模塊D ;(4) 一個協(xié)調(diào)充氣控制模塊A :與壓力控制模塊A、壓力控制模塊B和踝臂血壓比測量單元相連，用于踝臂血壓比測量單元測量血壓時，對袖帶A和袖帶B的充氣速度和充氣終點壓力進(jìn)行協(xié)調(diào)控制；(5) 一個協(xié)調(diào)充氣控制模塊B :與壓力控制模塊C、壓力控制模塊D和踝臂血壓比測量單元相連，用于踝臂血壓比測量單元測量血壓時，對袖帶C和袖帶D的充氣速度和充氣終點壓力進(jìn)行協(xié)調(diào)控制；(6)—個踝臂血壓比測量單元與協(xié)調(diào)充氣控制模塊A、協(xié)調(diào)充氣控制模塊B、壓力控制模塊A、壓力控制模塊B、壓力控制模塊C和壓力控制模塊D相連；(7) 一個脈搏波傳播速度測量單元；與心電采集單元、壓力控制模塊A、壓力控制模塊B、壓力控制模塊C和壓力控制模塊D相連；(8) 一個主控模塊與踝臂血壓比測量單元和脈搏波傳播速度測量單元相連；(9) 一個顯示單元與主控模塊、踝臂血壓比測量單元和脈搏波傳播速度單元相連；、
其中所述踝臂血壓比測量單元，包括①一個控制模塊A :通過控制協(xié)調(diào)充氣控制模塊A和協(xié)調(diào)充氣控制模塊B，對袖帶A、袖帶B、袖帶C和袖帶D按照以下順序執(zhí)行一次階段SI :協(xié)調(diào)充氣，階段S2 :慢速放氣；②一個同步信號濾波模塊接收階段S2中壓力控制模塊A、壓力控制模塊B、壓力控制模塊C和壓力控制模塊D輸出的壓力信號，將各壓力信號經(jīng)低通和帶通濾波，從而獲得袖帶A、袖帶B、袖帶C和袖帶D的平均壓力信號和對應(yīng)綁縛位置處動脈的脈搏波信號；
③一個脈搏波分離模塊A :接收同步信號濾波模塊輸出的所述袖帶C綁縛位置處動脈的脈搏波信號，分離出分別由右踝部脛前動脈和右踝部脛后動脈造成的脈搏波；④一個脈搏波分離模塊B :接收同步信號濾波模塊輸出的所述袖帶D綁縛位置處動脈的脈搏波信號，分離出分別由左踝部脛前動脈和左踝部脛后動脈造成的脈搏波；⑤一個計算模塊A :接收同步信號濾波模塊輸出的所述袖帶A和袖帶B的平均壓力信號和脈搏波信號以及所述袖帶C和袖帶D的平均壓力信號，以及脈搏波分離模塊A和脈搏波分離模塊B輸出的右踝脛前動脈、右踝脛后動脈和左踝脛前動脈、左踝脛后動脈的脈搏波信號，獲得左上肢收縮壓Plb、右上肢收縮壓Prt、左脛前動脈收縮壓Plaf、左脛后動脈收縮壓Plab、右脛前動脈收縮壓Praf和右脛后動脈收縮壓Prab，并使用公式
備=FU^u)，maU和公式風(fēng)=fUL)腿U分別計算被測者左
側(cè)和右側(cè)的踝臂血壓比，其中，F(xiàn)是一個選擇函數(shù)，表示選擇兩者中的較大值、較小值或者兩者皆選取；所述脈搏波傳播速度測量單元，包括①一個控制模塊B :通過控制所述壓力控制模塊A、壓力控制模塊B、壓力控制模塊C和壓力控制模塊D，對所述袖帶A、袖帶B、袖帶C和袖帶D按照以下順序執(zhí)行一次階段Tl :快速充氣至某一固定壓力值Pa，階段T2:保持自適應(yīng)時間T秒，階段T3:快速放氣，并控制所述心電采集單元同步采集心電信號；②一個正常搏動標(biāo)記模塊接收階段T2中所述壓力控制模塊A、壓力控制模塊B、壓力控制模塊C和壓力控制模塊D輸出的脈搏波信號，和所述心電采集單元同步輸出的心電信號，通過規(guī)則=NBi = Cli n C2i#記脈搏波信號中的正常搏動，其中i表示階段T2的某個心動周期，如果該心動周期的NBi = 1，則該心動周期標(biāo)記為正常搏動，否則標(biāo)記為非正常搏動，規(guī)則Cli為W (QRSi, NBT) ^ 為一個表示相似性的函數(shù)，QRSi為階段T2中所述心電采集單元輸出的心電信號中的第i個心動周期QRS波群，NBT為一正常搏動QRS模板，
￥為一常數(shù)，規(guī)則C2i*為一個表示相似性的函數(shù)，k = A，B，C，D分
別表示階段T2由所述壓力控制模塊A、壓力控制模塊B、壓力控制模塊C和壓力控制模塊D輸出的所述袖帶A、袖帶B、袖帶C和袖帶D對應(yīng)綁縛位置處動脈的脈搏波，PTi為階段T2脈搏波的第i個心動周期，MPTk為階段T2脈搏波所有心動周期的平均波形，0為一常數(shù)，
③一個計算模塊B :接收階段T2中所述壓力控制模塊A、壓力控制模塊B、壓力控制模塊C和壓力控制模塊D輸出的脈搏波信號、所述心電采集單元同步輸出的心電信號和
正常搏動標(biāo)記模塊標(biāo)記的階段T2的正常搏動序列，使用公式-
權(quán)利要求
1.一種無創(chuàng)精確的動脈功能測量裝置，包括 (1)一個用于采集被測者心電的心電采集單元； (2)—個綁縛于被測者右側(cè)上臂的袖帶A，一個綁縛于被測者左側(cè)上臂的袖帶B，一個綁縛于被測者右側(cè)下肢踝部的袖帶C，一個綁縛于被測者左側(cè)下肢踝部的袖帶D ； (3)—個與袖帶A相連控制袖帶A充放氣和監(jiān)測袖帶壓力值的壓力控制模塊A，一個與袖帶B相連控制袖帶B充放氣和監(jiān)測袖帶壓力值的壓力控制模塊B，一個與袖帶C相連控制袖帶C充放氣和監(jiān)測袖帶壓力值的壓力控制模塊C，一個與袖帶D相連控制袖帶D充放氣和監(jiān)測袖帶壓力值的壓力控制模塊D ； (4)一個協(xié)調(diào)充氣控制模塊A :與壓力控制模塊A、壓力控制模塊B和踝臂血壓比測量單元相連，用于踝臂血壓比測量單元測量血壓時，對袖帶A和袖帶B的充氣速度和充氣終點壓力進(jìn)行協(xié)調(diào)控制； (5)一個協(xié)調(diào)充氣控制模塊B :與壓力控制模塊C、壓力控制模塊D和踝臂血壓比測量單元相連，用于踝臂血壓比測量單元測量血壓時，對袖帶C和袖帶D的充氣速度和充氣終點壓力進(jìn)行協(xié)調(diào)控制； (6)—個踝臂血壓比測量單元與協(xié)調(diào)充氣控制模塊A、協(xié)調(diào)充氣控制模塊B、壓力控制模塊A、壓力控制模塊B、壓力控制模塊C和壓力控制模塊D相連； (7)—個脈搏波傳播速度測量單元；與心電采集單元、壓力控制模塊A、壓力控制模塊B、壓力控制模塊C和壓力控制模塊D相連； (8)—個主控模塊與踝臂血壓比測量單元和脈搏波傳播速度測量單元相連； (9)一個顯示單元與主控模塊、踝臂血壓比測量單元和脈搏波傳播速度單元相連； 其特征是 所述踝臂血壓比測量單元，包括 ①一個控制模塊A:通過控制協(xié)調(diào)充氣控制模塊A和協(xié)調(diào)充氣控制模塊B，對袖帶A、袖帶B、袖帶C和袖帶D按照以下順序執(zhí)行一次 階段SI :協(xié)調(diào)充氣， 階段S2 :慢速放氣； ②一個同步信號濾波模塊接收階段S2中壓力控制模塊A、壓力控制模塊B、壓力控制模塊C和壓力控制模塊D輸出的壓力信號，將該壓力信號經(jīng)低通和帶通濾波，從而獲得袖帶A、袖帶B、袖帶C和袖帶D的平均壓力信號和對應(yīng)綁縛位置處動脈的脈搏波信號； ③一個脈搏波分離模塊A:接收同步信號濾波模塊輸出的所述袖帶C綁縛位置處動脈的脈搏波信號，分離出分別由右踝部脛前動脈和右踝部脛后動脈造成的脈搏波； ④一個脈搏波分離模塊B:接收同步信號濾波模塊輸出的所述袖帶D綁縛位置處動脈的脈搏波信號，分離出分別由左踝部脛前動脈和左踝部脛后動脈造成的脈搏波； ⑤一個計算模塊A:接收同步信號濾波模塊輸出的所述袖帶A和袖帶B的平均壓力信號和脈搏波信號以及所述袖帶C和袖帶D的平均壓力信號，以及脈搏波分離模塊A和脈搏波分離模塊B輸出的右踝脛前動脈、右踝脛后動脈和左踝脛前動脈、左踝脛后動脈的脈搏波信號，獲得左上肢收縮壓盡、右上肢收縮壓A、左脛前動脈收縮壓4、左脛后動脈收縮壓I、右脛前動脈收縮壓4和右脛后動脈收縮壓p，并使用公式
全文摘要
一種無創(chuàng)精確的動脈功能測量裝置，包括心電采集單元、綁縛于被測者四肢的袖帶、袖帶壓力控制模塊、協(xié)調(diào)充氣控制模塊、踝臂血壓比測量單元、脈搏波傳播速度測量單元、主控模塊和顯示單元。利用協(xié)調(diào)充氣控制模塊控制雙側(cè)上肢和雙側(cè)下肢袖帶的充氣速度和充氣終點壓力值，并通過脈搏波分離模塊分離出下肢袖帶所采集脈搏波中分別由下肢脛前動脈和脛后動脈造成的脈搏波信號，實現(xiàn)精確的踝臂血壓比測量；利用正常搏動標(biāo)記模塊識別出脈搏波傳播速度測量時四肢袖帶所采集的脈搏波和心電采集單元同步采集的心電信號中的異常心跳并剔除，實現(xiàn)精確的踝臂脈搏波傳播速度測量，從而無創(chuàng)無損且精確的檢測出反映人體動脈狹窄和硬化的參數(shù)。
文檔編號A61B5/00GK102743160SQ20121027012
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者劉常春, 張明, 李鵬, 楊磊, 楊靜 申請人:劉常春