用于血管内血流确定的信号处理单元制造技术

本发明专利技术涉及一种信号处理单元(208)，用于确定表征血管内部的血流的血流数量的值，其中，所述信号处理单元包括：振动传感器信号输入部，所述振动传感器信号输入部被配置为在两个不同测量时间处接收来自血管内振动传感器的振动传感器信号，所述振动传感器信号包括由血管内血流的血流振荡引起的振动传感器信号分量；以及血流确定单元，所述血流确定单元针对每个测量时间被配置为使用振动传感器信号确定振动传感器信号分量，使用振动传感器信号分量来确定血流振荡的相应振荡频率、并且确定所确定的振荡频率的频率比率并提供其作为血流数量的值。

Signal processing unit for determination of intravascular blood flow

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于血管内血流确定的信号处理单元
本专利技术在血液动力学感测领域中，具体地在血流相关参数的感测中。具体地，本专利技术涉及一种信号处理单元、一种血管内血流传感器系统以及一种用于操作信号处理单元以确定表征血管内部的血流的血流数量的值的方法，还涉及一种计算机程序。
技术介绍
US2014/0276137A1描述了用于使用在休息和充血期间获得的血流储备指数来确定冠状动脉血流储备(CFR)的系统和方法。其中描述的方法包括：从患者获得针对血流储备指数的静息值，从患者获得针对血流储备指数的充血值，基于静息值和充血值计算冠状动脉血流储备，并且向用户提供冠状动脉血流储备。
技术实现思路
将期望提供一种用于确定血流数量的备选方式。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于确定表征血管内部的血流的血流数量的值的信号处理单元，所述信号处理单元包括：振动传感器信号输入部，其被配置为在两个不同测量时间处从血管内振动传感器接收振动传感器信号，所述振动传感器信号包括在所述测量时间中的相应的测量时间处由血管内血流的血流振荡引起的振动传感器信号分量；以及血流确定单元，其被配置为：使用所述振动传感器信号来确定所述两个不同测量时间处的所述振动传感器信号分量；使用所述振动传感器信号分量来确定两个不同测量时间处的血流振荡的相应的振荡频率；并且，使用所确定的所述血流振荡的振荡频率来确定所述两个不同测量时间处的所确定的振荡频率的频率比率并提供其作为所述血流数量的值。用于确定表征血管内部的血流的血流数量的值的信号处理单元允许特别快速地、容易地且可靠地确定血流数量。信号处理单元是基于以下认识：能够使用振动传感器信号，并且具体地使用由血管内血流的血流振荡引起的振动传感器信号分量来确定血流数量。利用影响血流的流动模式和速度的合适的血管内设备，或者仅通过血管的自然发生的非流线形部分(包括血管的变窄或弯曲)的存在，能够生成血流振荡，例如但不限于漩涡。引起血流中的这些湍动，其由振动传感器信号分量指示。尽管流动传感器操作的已知原理试图通过使用流线形形状和最小化血管内设备的尺寸来最小化这种影响，但是专利技术人发现实际上能够借助于本专利技术的第一方面的信号处理单元，使用指示由血管内设备和/或血管结构引起的血流中的这种湍动的振动传感器信号来确定血流数量，例如血流速度。具体地，信号处理单元在振动传感器信号输入部处在两个不同测量时间处接收来自血管内振动传感器的振动传感器信号。振动传感器不是信号处理单元的一部分。其可以形成外部血流传感器的一部分，所述外部血流传感器将振动传感器信号提供给信号处理单元。在第一方面的信号处理单元中，血流确定单元连接至振动传感器信号输入部，并使用振动传感器信号来确定在测量时间中的相应的一个处由血管内血流的血流振荡引起的振动传感器信号分量。血管内部生成的血流振荡引起振动传感器信号的振动传感器信号分量。信号分量包括例如由由于非流线形对象的存在的漩涡脱落、或血管的非流线形部分、由于心跳的血流改变、或血管内血流传感器相对于传感器位于其中的血管所在的生物体的相对引动而引起的那些信号分量。血流确定单元还使用振动传感器信号分量确定在两个不同测量时间处的血流振荡的相应振荡频率，并且还使用所确定的振荡频率确定在两个不同测量时间处的所确定的振荡频率的频率比率并提供其作为血流数量的值。第一方面的信号处理单元利用本专利技术人这种认识：不管血流要被测量的血管的未知几何结构和尺寸，血流随时间的相对变化允许确定流动速度比率的值。具体地，专利技术人已经认识到，这种使用能够由以下事实做出：即使绝对值未知，只要在测量期间不移动血管内设备，确定表征血管的尺寸的血流数量的值所需的参数也可以随时间足够稳定。这种认识打开了血流测量的实施例，其中，振动传感器提供相应的振动传感器信号，所述振动传感器信号包括由在两个不同测量时间处测量的血管内血流的血流振荡(例如，由漩涡生成)引起的振动传感器信号分量。在这样的实施例中，接收振动传感器信号的信号处理单元被配置为确定在至少两个不同测量时间处的血流振荡的相应振荡频率，并且确定在两个测量时间处的所确定的振荡频率的频率比率并提供其作为血流数量的值作为输出。因此，通过本专利技术的信号处理单元打开了关于血流数量的新的信息源。在下文中，将描述信号处理单元的实施例。几种血流数量是已知的，其能够使用信号处理单元来确定。例如，能够确定例如以ml/s为单位给出的体积流量，或者以m/s为单位表达的流动速度，或者CFR。在两个测量时间处的所确定的振荡频率的频率比率(r)的确定允许直接得出关于血流数量的结论，例如流动速度比率，或者，在具体实施例中，特别容易和可靠的CFR。具体地，基于上述假设的适用性，流动速度比率与在两个不同时间处的所测量的振荡频率的比率相同，如以下等式所示：其中vA和vB是在两个不同时间A和B处的血管内血液的血流速度的值；并且fA和fB是在两个不同时间处所确定的振荡频率。这样的血流数量提供关于血管的当前生理状态的重要信息，并且有利地具体有助于狭窄或冠状动脉微循环的识别和定量表征。在信号处理单元的一些实施例中，血流确定单元包括信号变换单元，所述信号变换单元被配置为确定在预定测量时间段期间接收的振动传感器信号的频域表示，并且使用频域表示确定血流振荡的振荡频率。频域表示能够例如由信号变换单元确定并提供，所述信号变换单元应用傅立叶变换，适当地是接收到的振动传感器信号的快速傅立叶变换(FFT)。对于典型的冠状动脉流量和几何结构，预期几百赫兹的与血流振荡相关联的振荡频率。这些血流振荡通常(但不一定)是漩涡生成的，即是由血管内部的非流线形对象的存在引起的，或者是由血管的天然存在的非流线形部分(包括血管的变窄或弯曲)引起的。然而，这将与由心跳(大约1Hz)或其他湍动引起的其他频率叠加。因此，在优选实施例中，信号处理单元的血流确定单元包括滤波器单元，所述滤波器单元被配置为滤除与心跳频率相关联的振动传感器信号的频率分量。在一个范例中，在使振动传感器信号经历FFT之后，通过滤波器单元从振动传感器信号中衰减或完全消除小于100Hz的振动传感器信号的所有频率分量。然后能够使用期望频率范围内的其余振动传感器信号分量来识别与例如漩涡生成的血流振荡相关联的频率分量。适当地，能够将具有包括针对高于100Hz的频率分量的其余滤波信号的最大幅度的振动传感器信号分量识别为与相关的血流振荡(例如漩涡生成的血流振荡)相关联的振动传感器信号分量。因此，通过提供频率滤波，确保的对于确定血流数量显著的频率被识别并选择用于另外的信号处理。为了提供血流速度的绝对值作为血流数量的值，在一些实施例中提供几何数据，诸如在振动传感器的测量位置处的血管的特征尺寸。在这样的实施例中，血流确定单元优选地还被配置为保持或接收指示在振动传感器的血管内位置处的血管的特征尺寸的几何数据。总体上，对于血管内应用，特征尺寸能够等于水力直径，所述水力直径是用于表征非圆形横截面通道中的流动的常用量。对于接近圆形直径的血管，水力直径能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定表征血管(201)内部的血流的血流数量的值的信号处理单元(208)，所述信号处理单元包括：/n振动传感器信号输入部(211)，其被配置为接收两个不同测量时间处的来自血管内振动传感器(203)的振动传感器信号，所述振动传感器信号包括所述测量时间中的相应的测量时间处由血管内血流的血流振荡引起的振动传感器信号分量；以及/n血流确定单元(213)，其被配置为：/n使用所述振动传感器信号来确定所述两个不同测量时间处的所述振动传感器信号分量；/n使用所述振动传感器信号分量来确定所述两个不同测量时间处的所述血流振荡的相应的振荡频率；并且，/n使用所确定的所述血流振荡的振荡频率来确定所述两个不同测量时间处所确定的振荡频率的频率比率并提供所述频率比率作为所述血流数量的所述值。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170324 EP 17162723.51.一种用于确定表征血管(201)内部的血流的血流数量的值的信号处理单元(208)，所述信号处理单元包括：
振动传感器信号输入部(211)，其被配置为接收两个不同测量时间处的来自血管内振动传感器(203)的振动传感器信号，所述振动传感器信号包括所述测量时间中的相应的测量时间处由血管内血流的血流振荡引起的振动传感器信号分量；以及
血流确定单元(213)，其被配置为：
使用所述振动传感器信号来确定所述两个不同测量时间处的所述振动传感器信号分量；
使用所述振动传感器信号分量来确定所述两个不同测量时间处的所述血流振荡的相应的振荡频率；并且，
使用所确定的所述血流振荡的振荡频率来确定所述两个不同测量时间处所确定的振荡频率的频率比率并提供所述频率比率作为所述血流数量的所述值。


2.根据权利要求1所述的信号处理单元，其中，所述血流确定单元(213)包括信号变换单元(212)，所述信号变换单元被配置为确定在预定测量时间段期间接收的所述振动传感器信号的频域表示，并且使用所述频域表示来确定所述血流振荡的所述振荡频率。


3.根据权利要求2所述的信号处理单元，其中，所述血流确定单元(213)包括滤波器单元(214)，所述滤波器单元被配置为滤除所述振动传感器信号中与心跳频率相关联的频率分量。


4.根据权利要求1所述的信号处理单元，其中：
所述振动传感器信号输入部被配置为接收对应于正常血流状态的第一测量时间处和对应于充血状态的第二测量时间处的所述振动传感器信号；并且其中，
所述血流确定单元被配置为确定并输出被确定为所述频率比率的冠状动脉血流储备的值作为所述血流数量。


5.根据权利要求1或4所述的信号处理单元，还包括：
用户接口，其被配置为允许用户提供用户输入，以触发用于向所述信号处理单元提供第一振动传感器信号的测量，其中，
所述血流确定单元响应于接收到所述用户输入而被配置为接收不同测量时间处的振动传感器信号的序列，并且确定并提供针对给定的不同测量时间的所确定的振荡频率相对于根据所述第一振动传感器信号所确定的所述振荡频率的频率比率。


6.根据权利要求1所述的信号处理单元，还被配置为从无线载波信号中提取所述振动传感器信号。


7.一种包括血管内血流传感器(203)的血管内血流传感器系统(200)，所述血管内血流传感器包括：
用于血管内插入的导丝或导管(202)；以及
振动传感器(206)，其被布置和配置为提供指示血流振荡的振荡频率的振动传感器信号；
所述血管内血流传感器系统还包括根据权利要求1所述的信号处理单元(208)。


8.根据权利要求7所述的血管内血流传感器系统，其中，用于血管内插入的所述导丝或所述导管(202)具有非流线部分(205)，所述非流线部分被成形为生成沿着血管内血...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·米勒，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL