测评肢体段动脉容积变化的系统及方法技术方案

一种测评动脉响应于血流增加的能力的医学诊断设备。该医学诊断设备通过基础期和刺激后容积脉搏波中脉搏分波(如早期收缩分波)的振幅或其他部分，确定刺激后时期内该肢体段的动脉容积相比于基础期该肢体段的动脉容积的相对变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及测评肢体段的动脉容积变化。
技术介绍
心血管疾病是发病和死亡的一个主要因素。已被证明，通过测评动脉响应于血流量增加而扩张的能力，可以对早期心血管疾病做出诊断。响应于血流量增加的动脉扩张程度与心血管疾病严重程度具有相关性。内皮细胞构成血管内壁，并产生动脉系统中主要的血管扩张剂——一氧化氮。血流量增加会增加内皮细胞表面的剪切力，启动引起磷酸化并激活一氧化氮合酶的信号通路，从而增加一氧化氮的产生。除了作为一种有效的血管扩张剂，内皮源性一氧化氮可以阻断多个动脉粥样硬化心血管疾病发病机理中的起始步骤，包括低密度脂蛋白的摄取、白血球对血管壁的粘附、血管平滑肌的增殖以及血小板的粘附和聚集。肱动脉血流介导性扩张功能作为患者内皮源性一氧化氮生物利用度的测量指标， 已被广泛应用于传输动脉内皮功能障碍无创检测的大型临床研究中。为评价内皮功能，已经发展了若干介入性以及无创技术。介入性技术包括冠状动脉或肱动脉血管活性剂灌注，其被认为是最精确的检测内皮功能障碍的方法。鉴于其高侵入性，该技术的应用具有一定局限性，并带来了了一系列无创技术的发展。肱动脉超声波影像技术，是最为广泛应用的测评血管舒缩反应的无创技术。例如，参见Mary C. Corretti等人的J.Am. Call. Cardiol. 2002 ；39 :257力65，其全文引用于本申请中。该文献对五分钟袖带阻断手臂诱导动脉扩张前后的肱动脉使用连续心电图(EKG)门控二维超声波影像。该超声波影像技术主要应用于测评(1)施用血管活性药物引起的肱动脉直径变化；和( 通过将缠绕臂部的袖带充气阻断肱动脉后引起的血流介导的血管扩张。一旦袖带被除去，血流会在内皮表面造成剪切力，从而生成血管活性物质诱导动脉扩张。健康人群肱动脉直径增加比内皮功能障碍患者更多。然而，即使对健康人群的动脉扩张程度也不足以通过超声波影像技术得到可靠的测定。经过培训并且有经验的操作技师对于获得有价值的超声波影像数据是必需的。这些困难使使用超声波影像技术测试动脉扩张仅仅局限于专业的血管实验室中。大部分现有技术既不能确定内皮所受刺激的量，也不能对其他来源的一氧化氮进行说明(account for)，例如响应于肱动脉暂时阻断引起的血氧不足而通过血细胞传递或释放的一氧化氮。有证据显示，上述因素可以明显影响血流介导的血管扩张程度，因而给无法说明上述因素的仪器所获得的测试结果中增添了额外的变化因素。美国专利号6，152，881 (Rains等人的)，描述了一种通过压力袖带测量血压以检测动脉容积变化，从而测评血管内皮功能障碍的方法，其全文引用于本申请中。动脉阻断后，将压力袖带以近心脏舒张压施压大约十分钟，直到动脉恢复到正常状态。这段时间内测量到的压力被用于判断患者内皮功能。袖带对臂部施压的持续(extended)阶段会影响血液循环，进而影响测量过程。美国专利号7，390，303 (Dafni的)描述了一种测评血管扩张功能和内皮功能的方法，该方法采用生物阻抗技术监测传输动脉横截面积，从而评定肢体动脉横截面积的相对变化，其全文引用于本申请中。生物阻抗技术测量方法难以运用。鉴于生物阻抗技术需要在患者皮肤上施加电，患者很难忍受由此产生的皮肤刺痛感。此外，所测得的信号变化很大。美国专利号7，074，193(&^011等人的)和7，四1，113 (Satoh等人的)描述了一种方法和仪器，分别通过四阶导数和η阶导数从测量的血压脉搏波中分析出分波，其全文引用于本申请中。临床上需要一种成本低、易使用、无创、患者接受度高且能显示动脉响应于血流增高的反应能力的系统和方法。
技术实现思路
提供一种方法和诊断系统用于测评哺乳动物的肢体段的动脉容积变化。一方面， 该诊断系统在基础期确定所测肢体段容积脉搏波中脉搏分波的振幅，以确定该肢体段的基础动脉容积。对该哺乳动物施加刺激后以引起一段时期的该肢体段动脉容积变化，该诊断系统确定在此后的一段时期内所测该肢体段容积脉搏波中脉搏分波的振幅。通过基础期和刺激后所测容积脉搏波中脉搏分波的振幅，该诊断系统可测定在刺激后时期内该肢体段的动脉容积相比于基础期该肢体段的动脉容积的相对变化。另一方面，该诊断系统通过比较基础期和刺激后容积脉搏波中脉搏分波的振幅， 以确定动脉容积的相对变化。另一方面，该脉搏分波是早期收缩分波。另一方面，通过比较基础期容积脉搏波中早期收缩分波的最大振幅和刺激后容积脉搏波中早期收缩分波的最大振幅，该诊断系统确定动脉容积的相对变化。另一方面，该诊断系统在基础期通过监测该肢体段以检测该肢体段的容积脉搏波，并在刺激后时期内通过监测该肢体段以检测该肢体段容积脉搏波。说明书描述的特点和优点并不穷尽，并且，特别是对于本领域技术人员而言，基于附图、说明书和权利要求书，很多其他特点和优点是显然的。此外，需要指出的是，说明书中使用的语言主要出于可读性和说明目的进行选择，并非为描述或限定本专利技术主题而选择。附图说明图1是根据本专利技术的诊断系统的示意图。图2是图1中诊断系统的方框图。图3是图1中诊断系统进行动脉容积变化测评的操作流程图。图4是图3中的基础期测试和分析以及采用阻断的方式施加刺激后测试和分析的过程中向肢体施加的压力的时序图。图5是图4中基础期及刺激后时期内所测的脉搏波中早期收缩分波振幅的时序图。图6是部分实施例中所测臂部脉搏波中早期收缩分波振幅的标准化 (normalized)增幅与通过肱动脉超声波影像所测肱动脉直径增幅之间的相关性的曲线图。图7是图4中阻断释放后的血流量和收缩压的时序图。图和8b分别是图4中阻断前和去除肢体血管阻断后的一次充气/放气循环中所测肢体袖带压力振荡的放大的时序图。图9是在图3中基础期测试和分析和口服硝酸甘油提供刺激后检测和分析的过程中施加于该肢体的压力的时序图。图10是图9中基础期、刺激期、刺激后时期中测得的脉搏波中早期收缩分波振幅的时序图。图11是进行图3中动脉容积变化评定的一个实施例的流程图。图12是进行确定图3和11中动脉容积变化评定时振幅的一个实施例的流程图。图13是测得的健康人脉搏波的时序图。图14是测得的心血管疾病患者脉搏波的时序图。图15是确定图3和11操作中动脉容积变化的一个实施例的流程图。具体实施例方式根据附图，介绍本专利技术一较佳实施例。附图中，相同的附图标记表示相同的或功能相似的部件。附图中，附图标记中最左边的数字对应于该附图标记被首次使用的附图。图1是根据本专利技术的诊断系统100的示意图。该诊断系统100包括诊断设备102， 诊断计算机104，袖带106，多普勒传感器108以及血氧饱和度(StO2)传感器110。本申请中，容积脉搏波是在动脉收缩压和舒张压之间的血压振荡。该诊断系统100 检测容积脉搏波，并且基于检测到的脉搏波进行诊断以对肢体段动脉容积变化进行评定。 在一些实施例中，容积脉搏波包含由多个脉搏分波叠加形成的复合脉搏波。这些脉搏分波部分重叠，动脉脉搏波的波形或轮廓由这些脉搏分波的叠加而形成。脉搏分波可包括，如入射收缩波(也称为早期收缩波)、反射波(也称为晚期收缩波)和其他波。该诊断系统100 通过测量动脉容积脉搏波中分波的振幅，以监测施加刺激后该肢体段动脉容积的变化。然而测量整个(whole)动脉容积脉搏波的振幅可能会更本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.05.12 US 61/177,341;2009.06.12 US 12/483,9301.一种测评哺乳动物肢体段动脉容积变化的方法，所述方法包括确定在基础期所测肢体段容积脉搏波中脉搏分波的振幅，以确定该肢体段的基础动脉容积；确定在对该哺乳动物施加刺激引起一段时间的该肢体段动脉容积变化后的一段时期内所测该肢体段容积脉搏波中脉搏分波的振幅；以及通过基础期和刺激后所测容积脉搏波中脉搏分波的振幅，确定在刺激后时期内该肢体段的动脉容积相比于基础期该肢体段的动脉容积的相对变化。2.根据权利要求1所述的方法，其中确定动脉容积相对变化包括比较基础期和刺激后容积脉搏波中脉搏分波的振幅。3.根据权利要求1所述的方法，其中该脉搏分波是早期收缩分波。4.根据权利要求3所述的方法，其中确定动脉容积相对变化包括比较基础期容积脉搏波中早期收缩分波的最大振幅和刺激后容积脉搏波中早期收缩分波的最大振幅。5.根据权利要求1中所述的方法，还包括在基础期监测该肢体段以记录该肢体段所测容积脉搏波； 在刺激后时期中的一段时期内监测该肢体段以记录该肢体段所测容积脉搏波。6.根据权利要求5所述的方法，其中该脉搏分波是早期收缩分波。7.根据权利要求5所述的方法，还包括对该哺乳动物施加该刺激以诱导一段时期的该肢体段的动脉容积变化。8.根据权利要求7所述的方法，其中该刺激包括机械刺激、热刺激、化学刺激、电刺激、 神经刺激、精神刺激，或者物理运动刺激或它们的任意组合，以诱导该肢体段动脉容积的变化。9.根据权利要求7所述的方法，其中施加刺激包括将置于该肢体段上的袖带充气至高于收缩压并维持一段时间，直至足以诱导该肢体段的动脉容积在袖带充气压力释放后产生变化。10.根据权利要求9所述的方法，还包括监测远离袖带的肢体中的血氧，以对多个测试对象肢体局部缺血程度进行标准化；以及响应于该多个测试对象肢体局部缺血标准化程度，确定特定患者所受刺激的量。11.根据权利要求9所述的方法，还包括测量在释放袖带充气压力后主要身体动脉的血流速率；以及基于所测血流速率，评定主要身体动脉所受到的剪切力所产生的刺激量。12.根据权利要求9所述的方法，其中确定该肢体段动脉容积相对变化包括利用容积脉搏波中脉搏分波振幅的压力值、血流速率、以及低血氧值。13.根据权利要求5所述的方法，其中在基础期和刺激后监测该肢体段均包括 以该肢体平均动脉压力在该肢体段上施加一系列外部压力；并且检测该肢体段容积脉搏波。14.根据权利要求5所述的方法，其中在基础期和刺激后监测该肢体段均包括对该肢体段施加外部压力，该外部压力的压力水平可使通过该动脉的血流响应于所施加的外部压力而产生所述的容积脉搏波。15.根据权利要求14所述的方法，其中施加该外部压力包括使该外部压力在近收缩压和近舒张压之间逐渐变化，并检测在该外部压力处于收缩压和舒张压之间时的容积脉搏波。16.权利要求14所述的方法，其中施加该外部压力包括 由近收缩压开始施加该外部压力，和逐渐降低该外部压力至近舒张压。17.根据权利要求14所述的方法，其中施加该外部压力包括 由近舒张压开始施加该外部压力，和逐渐升高该外部压力至近收缩压。18.根据权利要求14所述的方法，其中施加该外部压力包括将该外部压力在高压和低压之间循环，其中确定容积脉搏波中脉搏分波的振幅包括当该外部压力处于该高压时的所述确定。19.根据权利要求18所述的方法，其中该高压接近平均动脉压，该低压低于静脉压。20.根据权利要求18所述的方法，其中该高压低于舒张压，该低压低于静脉压。21.根据权利要求3所述的方法，其中确定容积脉搏波中早期收缩分波振幅包括 确定容积脉搏波拐点的出现；确定拐点出现的时间点；确定在该时间点所测容积脉搏波的压力值；确定容积脉搏波起始点的压力值；以及将容积脉搏波中早期收缩分波的振幅评定为所述压力值的差值。22.根据权利要求3所述的方法，其中确定容积脉搏波中早期收缩分波振幅包括 运算所测容积脉搏波的四阶导数；确定四阶导数第三次与零线交叉的时间点；确定在该时间点所测容积脉搏波的压力值；确定容积脉搏波起始点的压力值；以及将容积脉搏波中早期收缩分波的振幅评定为所述压力值的差值。23.根据权利要求22所述的方法，其中确定容积脉搏波起始点的压力值包括确定响应于一次心脏舒张的脉搏波的最小值。24.根据权利要求1所述的方法，其中确定该肢体动脉容积相对变化包括 计算基础期平均脉搏波振幅；生成曲线拟合刺激后时期的脉搏波振幅； 计算该拟合曲线的最大值；确定刺激后时期的起始点和该拟合曲线最大值的时间点之间的时间； 确定从基础期到该拟合曲线最大值的相对振幅变化；以及通过从基础期到该拟合曲线最大值的相对振幅变化和基础期平均脉搏波振幅，确定动脉容积相对变化。25.根据权利要求M所述的方法，其中计算基础期平均脉搏波振幅包括 确定基础期多次充气/放气循环中每次充气/放气循环的平均脉搏波振幅；以及由该多次充气/放气循环的各平均脉搏波振幅计算基础期平均脉搏波振幅。26.根据权利要求M所述的方法，其中生成曲线拟合脉搏波振幅包括生成四阶多项式函数以拟合刺激后脉搏波振幅。27.根据权利要求M所述的方法，其中确定该肢体动脉容积相对变化还包括对拟合曲线从刺激结束时至被测振幅回到基础期振幅时的时间段的曲线面积进行积分。28.一种测评哺乳动物肢体段动脉容积变化的诊断系统，其包括传感器，所述传感器用以检测基础期肢体段容积脉搏波，及检测刺激后动脉容积变化的时期内该肢体段容积脉搏波；与该传感器相连的处理器，用以确定在基础期该所测肢体段容积脉搏波中脉搏分波的振幅从而确定该肢体段的基础动脉容积，用以确定在对该哺乳动物施加刺激引起一段时间的该肢体段动脉容积变化后的一段时期内所测该肢体段容积脉搏波中脉搏分波的振幅，及用以通过基础期和刺激后所测容积脉搏波中脉搏分波的振幅，确定该肢体段的动脉容积在刺激后时期相比于基础期的相对变化。29.根据权利要求观所述的诊断系统，其中该处理器确定动脉容积相对变化包括比较基础期和刺激后容积脉搏波中脉搏分波的振幅。30.根据权利要求观所述的诊断系统，其中该脉搏波分波是早期收缩分波。31.根据权利要求30...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大·帕尔菲诺夫，玛丽亚·帕尔飞诺瓦，尼罗雷·康斯坦丁诺夫，
申请(专利权)人：安其伦杰格有限公司，
类型：发明
国别省市：