一种利用无创检测手段测量人体全身动脉顺应性Ｃ（ｐ）＝ａｅ↑［－ｂｐ］的方法和装置，其方法为：将人体基本信息输入主机，测量人体血压，使用三维定位锁定装置采集特定部位的桡动脉脉搏波，然后对采集到的脉搏波进行分析计算，使用最优化方法计算动脉顺应性。本发明专利技术能够采集并计算人体动脉的非线性顺应性，为评估动脉弹性提供更客观的依据。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种检测人体动脉血管顺应性的方法及装置，特别是利用无创的自动化检测手段来测量人体动脉顺应性C(p)＝ae-bp的方法及装置。
技术介绍
目前，能够反映动脉弹性的检测指标主要有：脉搏传播速度(Pulse Wave Velocity，PWV)、增强指数(Augment Index，AI)和动脉的顺应性(Compliance)等。其中顺应性是最直接反映动脉弹性、生理意义最明确的一个指标，因此受到人们的广泛关注。根据生理学的定义，动脉的顺应性是指动脉容积对动脉血压的导数，即C=dVdp---(1)]]>其中C表示动脉的顺应性，V和p分别表示动脉的容积和血压。1967年，Goldwyn和Watt基于弹性腔理论对外周动脉的压力波形进行了分析研究，测得了人体全身动脉的常量形式的顺应性。20世纪90年代以后，Jay N.Cohn等人在前人的基础上作了进一步的改进，应用双弹性腔模型来分析动脉的压力波形，得到两个顺应性参数C1和C2，并认为这两个常数能够分别反映大小动脉的顺应性。无论是Goldwyn和Watt还是Jay N.Cohn，虽然他们分别采用了不同的分析模型，但有一点是相同的，那就是他们的研究所得出的动脉顺应性都是常量形式的。然而事实上，人体动脉的顺应性并非常量。因为人体动脉的容积-压力关系并非一条直线而是一条曲线。也就是说，当动脉血压增加时，动脉的容积并不是随血压线性增加的。通过实验研究，人们认识到人体动脉的容积-压力关系可以近似的表示为一个指数关系：V=a~eb~p+c~---(2)]]>其中，V表示动脉的容积，p表示血压，为三个常系数。将(2)式代入(1)式并经整理可以得到： C(p)＝ae-bp (3)其中，a、b分别为待定系数。由(3)式所定义的顺应性C(p)本质上是一个动脉顺应性C和血压p的函数关系，它与常数形式的顺应性相比，能够更客观地反应动脉的弹性功能。由于(3)式所定义的顺应性C(p)与常数形式的顺应性有本质的区别，有学者也称C(p)为“非线性顺应性”。本专利技术正是提出了一种无创检测(3)式所定义的动脉顺应性C(p)的方法和装置。-->
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用无创无损的自动化检测手段来测算人体动脉顺应性C(p)＝ae-bp的方法及装置。为实现上述技术目的，需要采取以下技术措施：一种人体动脉顺应性的检测方法，其内容包括：①将人体的性别、年龄、身高、体重信息输入到主机并保存，将气袖绑缚在人体上臂，由主机控制血压测量单元测量并计算人体的收缩压SBP、平均压MAP、舒张压DBP并保存；②用三维定位锁定装置将压力传感器定位在腕部桡骨茎突处的桡动脉处，锁定压力传感器后，采集该处桡动脉的脉搏波Pr(t)；③从采集的脉搏波Pr(t)中找出其每个心动周期的峰值SBPri、平均值MAPri和谷值DBPri，其中i＝1，2，…，N，N表示脉搏波Pr(t)的周期个数，再分别求均值得到SBPr、MAPr和DBPr；④从SBP和SBPr、MAP和MAPr以及DBP和DBPr这三对数据中选择两对代入关系式P(t)＝k·Pr(t)+l得到一个方程组，解此方程组求得k、l，将Pr(t)以及求得的k、l代入关系式P(t)＝k·Pr(t)+l得到波形P(t)；⑤将上述波形P(t)分割成N个单周期波形，再对每一个单周期波形进行特征点辨识，得到其舒张期波形Pvi(t)，其中i＝1，2，…，N；⑥求ai、bi的值，使得误差函数∫ti1ti2[aie-biPvi(t)dPvi(t)dt+Pvi(t)R]2dt]]>或者∫ti1ti2|aie-biPvi(t)dPvi(t)dt+Pvi(t)R|dt]]>最小，其中ti1、ti2分别表示舒张期波形Pvi(t)的起始时刻和结束时刻；⑦利用上述方法求得所有心动周期的ai和bi的值，然后分别求均值得到a和b，则人体的顺应性为C(p)＝ae-bp。一种人体动脉顺应性的检测装置，该装置包括：主机、血压测量单元、三维定位锁定装置、压力传感器、A/D转换电路、输入器件、显示器件，血压测量单元由气袖、气体压力传感器、气泵、A/D转换电路、气路转换装置构成；压力传感器安装在三维定位锁定装置上，通过A/D转换电路与主机相连接；血压测量单元的气袖通过气路转换装置与气泵相连接；-->气体压力传感器通过气路与气袖连接；气体压力传感器经A/D转换电路直接与主机相连；主机通过电气线路与气泵和气路转换装置连接。本专利技术所述人体动脉顺应性C(p)的检测方法主要由三个过程组成：(1)人体基本信息输入；(2)数据采集过程；(3)数据分析和计算过程。第一个过程是将人体的性别、年龄、身高、体重信息通过输入器件输入到主机并保存，这些信息将在后续的动脉顺应性C(p)的计算中使用。数据采集过程包括血压测量和脉搏波采集两个环节。测量、计算血压的方法一般采用示波法原理。将气袖绑缚在人体上臂，主机控制气泵和气路转换装置对气袖充气到一定压力后缓慢放气。气体压力传感器感受到的气袖内的压力信号经过A/D转换电路进入主机。主机通过分析采集到的气袖内压力信号计算出人体的收缩压SBP、平均压MAP、舒张压DBP并保存以备后续计算使用。利用三维定位锁定装置将压力传感器定位在腕部桡骨茎突处的桡动脉，向下压紧该处的桡动脉使其截面呈椭圆形。这样可以使压力传感器能够充分感受到桡动脉的脉搏波，但又不至于由于力量过大而使该处桡动脉闭塞。利用该三维定位锁定装置锁定压力传感器使其在后续的脉搏波采集过程中不能任意移动。安放好压力传感器后，主机开始从压力传感器采集桡动脉的脉搏波信号。压力传感器的感受到的脉搏波信号经过A\\D转换电路转换成数字信号后进入主机。主机可以是普通的PC机、单片机、单板机、片上系统或其他具有控制和计算功能的系统。主机连续采集N个心动周期的脉搏波，并保存下来，记作Pr(t)。N的具体取值根据情况而定。数据采集过程结束后，进入数据分析和计算过程。此过程的第一步是分别找出脉搏波Pr(t)的每个心动周期的峰值SBPri、平均值MAPri和谷值DBPri，其中i＝1，2，…，N，N表示脉搏波Pr(t)的周期个数，再分别求平均得到SBPr、MAPr和DBPr。然后结合先前测量的人体的血压值，从SBP和SBPr、MAP和MAPr以及DBP和DBPr这三对数据中选择两对代入关系式 P(t)＝k·Pr(t)+l (4)可以得到一个方程组，解此方程组求得k、l。将Pr(t)以及求得的k、l代入(4)式得到波形P(t)。本专利技术以弹性腔理论为基础，将人体全身动脉树抽象为一个电容和一个电阻并联的电路模型。弹性腔模型最早于18世纪由英格兰著名生理学家Stephen Hales提出，经19世纪末、20世纪初Frank和其他德国学者的努力，弹性腔模型逐渐得到完善。弹性腔理论将人体动脉树中主动脉和大动脉看作是一个弹性腔，对于某一个确定的时刻，认为弹性腔内的血压处处相等。小动脉和微动脉主要是对血流起阻碍作用。据此，人体全身动脉的电路模型可以-->表示为一个电容和一个电阻的并联，电容用来模拟主动脉和大动脉的顺应性，电阻用来模拟小动脉和微动脉本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种人体动脉顺应性的检测方法，其特征在于： ①将人体的性别、年龄、身高、体重信息输入到主机并保存，将气袖绑缚在人体上臂，由主机控制血压测量单元测量并计算人体的收缩压ＳＢＰ、平均压ＭＡＰ、舒张压ＤＢＰ并保存； ②用三维定位锁定装置将压力传感器定位在腕部桡骨茎突处的桡动脉处，锁定压力传感器后，采集该处桡动脉的脉搏波Ｐ↓［ｒ］（ｔ）； ③从采集的脉搏波Ｐ↓［ｒ］（ｔ）中找出其每个心动周期的峰值ＳＢＰ↓［ｒｉ］、平均值ＭＡＰ↓［ｒｉ］和谷值ＤＢＰ↓［ｒｉ］，其中ｉ＝１，２，…，Ｎ，Ｎ表示脉搏波Ｐ↓［ｒ］（ｔ）的周期个数，再分别求均值得到ＳＢＰ↓［ｒ］、ＭＡＰ↓［ｒ］和ＤＢＰ↓［ｒ］； ④从ＳＢＰ和ＳＢＰ↓［ｒ］、ＭＡＰ和ＭＡＰ↓［ｒ］以及ＤＢＰ和ＤＢＰ↓［ｒ］这三对数据中选择两对代入关系式Ｐ（ｔ）＝ｋ.Ｐ↓［ｒ］（ｔ）＋ｌ得到一个方程组，解此方程组求得ｋ、ｌ，将Ｐ↓［ｒ］（ｔ）以及求得的ｋ、ｌ代入关系式Ｐ（ｔ）＝ｋ.Ｐ↓［ｒ］（ｔ）＋ｌ得到波形Ｐ（ｔ）； ⑤将上述波形Ｐ（ｔ）分割成Ｎ个单周期波形，再对每一个单周期波形进行特征点辨识，得到其舒张期波形Ｐ↓［ｖｉ］（ｔ），其中ｉ＝１，２，…，Ｎ； ⑥求ａ↓［ｉ］、ｂ↓［ｉ］的值，使得误差函数∫↓［ｔ↓［ｉ１］］↑［ｔ↓［ｉ２］］［ａ↓［ｉ］ｅ↑［－ｂ↓［ｉ］Ｐ↓［ｖｉ］（ｔ）］ｄＰ↓［ｖｉ］（ｔ）／ｄｔ＋Ｐ↓［ｖｉ］（ｔ）／Ｒ］↑［２］ｄｔ或者∫↓［ｔ↓［ｉ１］］↑［ｔ↓［ｉ２］］｜ａ↓［ｉ］ｅ↑［－ｂ↓［ｉ］Ｐ↓［ｖｉ］（ｔ）］ｄＰ↓［ｖｉ］（ｔ）／ｄｔ＋Ｐ↓［ｖｉ］（ｔ）／Ｒ｜ｄｔ最小，其中ｔ↓［ｉ１］、ｔ↓［ｉ２］分别表示舒张期波形Ｐ↓［ｖｉ］（ｔ）的起始时刻和结束时刻； ⑦利用上述方法求得所有心动周期的ａ↓［ｉ］和ｂ↓［ｉ］的值，然后分别求均值得到ａ和ｂ，则人体的顺应性为Ｃ（ｐ）＝ａｅ↑［－ｂｐ］。...
【技术特征摘要】
1.一种人体动脉顺应性的检测方法，其特征在于：①将人体的性别、年龄、身高、体重信息输入到主机并保存，将气袖绑缚在人体上臂，由主机控制血压测量单元测量并计算人体的收缩压SBP、平均压MAP、舒张压DBP并保存；②用三维定位锁定装置将压力传感器定位在腕部桡骨茎突处的桡动脉处，锁定压力传感器后，采集该处桡动脉的脉搏波Pr(t)；③从采集的脉搏波Pr(t)中找出其每个心动周期的峰值SBPri、平均值MAPri和谷值DBPri，其中i＝1，2，…，N，N表示脉搏波Pr(t)的周期个数，再分别求均值得到SBPr、MAPr和DBPr；④从SBP和SBPr、MAP和MAPr以及DBP和DBPr这三对数据中选择两对代入关系式P(t)＝k·Pr(t)+l得到一个方程组，解此方程组求得k、l，将Pr(t)以及求得的k、l代入关系式P(t)＝k·Pr(t)+l得到波形P(t)；⑤将上述波形P(t)分割成N个单周期波形，再对每一个单周期波形进行特征点辨识，得到其舒张期波形Pvi(t)，其中i＝1，2，…，N；⑥...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘常春，孙欣，王晓东，刘澄玉，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]
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