專利名稱：腦血流調(diào)節(jié)功能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)及檢測(cè)腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)創(chuàng)腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)功能檢測(cè)/監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，以及實(shí)時(shí)檢測(cè)腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓的方法，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)下限臨床無(wú)創(chuàng)檢測(cè)和監(jiān)護(hù)。
背景技術(shù)：
人體腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，在腦血管病的發(fā)生、發(fā)展和診斷治療中至關(guān)重要，因此臨床急需準(zhǔn)確實(shí)用的無(wú)創(chuàng)腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)功能檢測(cè)/監(jiān)護(hù)儀設(shè)備。傳統(tǒng)生理理論認(rèn)為，腦血流量取決于平均動(dòng)脈壓及顱內(nèi)壓(或靜脈壓)間的壓差和腦血管的總血流阻力，腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)通過(guò)調(diào)節(jié)阻力血管口徑，改變血流阻力而實(shí)現(xiàn)。為此，腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)功能的評(píng)價(jià)方法目前有三類①經(jīng)典腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)曲線法借助于藥物或各種操作，人為地分級(jí)改變動(dòng)脈血壓，觀察腦血流量或腦底動(dòng)脈血流速度，繪制腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)曲線，人工觀察確定腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)下限和上限，以及相應(yīng)的調(diào)控范圍。②利用血壓和腦灌注間波動(dòng)的相干性、位相性分析法記錄動(dòng)脈血壓和腦血流信號(hào)的波動(dòng)性，觀察在動(dòng)脈血壓自發(fā)波動(dòng)或人為給予波動(dòng)時(shí)兩者間的相干性和位相改變，進(jìn)而評(píng)價(jià)腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。③動(dòng)態(tài)腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)功能評(píng)價(jià)法人為改變動(dòng)脈血壓后，觀察腦血流恢復(fù)的程度和時(shí)間，進(jìn)而計(jì)算相應(yīng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)指數(shù)。并且現(xiàn)有理論認(rèn)為顱內(nèi)壓不高時(shí)腦循環(huán)的有效下游壓不是頸內(nèi)靜脈壓，而是腦循環(huán)的臨界關(guān)閉壓。腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓是動(dòng)脈血壓降低過(guò)程中血流停止時(shí)的平均動(dòng)脈壓，本質(zhì)反映動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的血管緊張度。因此腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程中，血管平滑肌的收縮或舒張，可動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)腦血管緊張度，升高或降低臨界關(guān)閉壓，從而改變動(dòng)脈部分的有效灌注壓而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定腦血流，而不是通過(guò)改變阻力血管口徑來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定腦血流，與毛細(xì)血管和靜脈部分的壓力無(wú)關(guān)。因此，對(duì)于腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)的經(jīng)典概念而言，臨界關(guān)閉壓為零時(shí)的平均動(dòng)脈壓即是腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)下限。
現(xiàn)有方法①雖然是腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)功能評(píng)價(jià)的經(jīng)典方法，應(yīng)用于動(dòng)物試驗(yàn)多年，但卻很難用于臨床實(shí)際。因?yàn)榉椒▽W(xué)上必須的人為動(dòng)脈血壓升降，會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)調(diào)節(jié)功能瀕臨邊緣狀態(tài)的腦血管患者發(fā)生嚴(yán)重的并發(fā)癥。同時(shí)分級(jí)改變血壓又使得測(cè)定結(jié)果雖然在群體上比較可靠，但具體患者的測(cè)定精度卻大受影響，甚至對(duì)于某些患者有時(shí)用經(jīng)典方法很難客觀判定自動(dòng)調(diào)節(jié)上下限?，F(xiàn)有方法②和③，除有同樣存在人為干預(yù)動(dòng)脈血壓、不利于用于臨床實(shí)際的缺點(diǎn)外，都存在測(cè)定結(jié)果人為分級(jí)、測(cè)定精確度不夠理想的不足(如自動(dòng)調(diào)節(jié)指數(shù)只分為0～9級(jí))，無(wú)法滿足臨床，特別是腦血管病診斷治療的實(shí)際需要。因?yàn)槟X血管治療，尤其是個(gè)體化的血壓調(diào)控，非常需要腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)下限的精確數(shù)值，以決定適當(dāng)?shù)哪X循環(huán)有效灌注壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)功能檢測(cè)/監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)同步采集經(jīng)顱多普勒(TCD-Transcranial Doppler)腦血流信號(hào)和連續(xù)動(dòng)脈血壓(BP-Blood Pressure)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和監(jiān)護(hù)腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓。
本發(fā)明另一目的是，提供實(shí)時(shí)檢測(cè)和監(jiān)護(hù)腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓的方法。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為一種腦血流調(diào)節(jié)功能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，包括
一信號(hào)采集系統(tǒng)，所述信號(hào)采集系統(tǒng)用于同步采樣獲取經(jīng)顱多普勒信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)的模擬信號(hào)，并將所述經(jīng)顱多普勒信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)；經(jīng)接口與所述信號(hào)采集系統(tǒng)連接的一信號(hào)處理/顯示系統(tǒng)，所述信號(hào)處理/顯示系統(tǒng)包括信號(hào)處理模塊以及顯示模塊；所述信號(hào)處理/顯示系統(tǒng)用于對(duì)同步獲取的經(jīng)顱多普勒及連續(xù)動(dòng)脈血壓數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，得到腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓信號(hào)，并將腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓信號(hào)顯示出來(lái)。
所述的腦血流調(diào)節(jié)功能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其中第一種信號(hào)采集系統(tǒng)包括至少一用于采集經(jīng)顱多普勒信號(hào)的TCD模塊，至少一用于采集連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)的BP模塊，所述TCD模塊及BP模塊各包括至少一信號(hào)采集通路；分別與各信號(hào)采集通路輸出端相連的多個(gè)采樣保持電路，所述采樣保持電路在一與時(shí)鐘脈沖同步的采樣控制信號(hào)的控制下，對(duì)各采集通路輸出的的信號(hào)進(jìn)行同步采樣；多通道或多片A/D轉(zhuǎn)換器，所述A/D轉(zhuǎn)換器入端分別與采樣保持電路輸出端相連，用于將采樣輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和輸出數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生告知A/D轉(zhuǎn)換已完成的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)；一與接口通訊連接的控制模塊，該模塊利用主時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始信號(hào)以及A/D讀取控制信號(hào)，所述A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始信號(hào)控制A/D轉(zhuǎn)換器開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完成且控制模塊收到A/D轉(zhuǎn)換完成信號(hào)后，所述控制模塊發(fā)出的A/D讀取控制信號(hào)控制A/D轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)據(jù)。
所述的腦血流調(diào)節(jié)功能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其中所述采樣控制信號(hào)由控制模塊產(chǎn)生。
所述的腦血流調(diào)節(jié)功能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其中第二種信號(hào)采集系統(tǒng)包括
至少一用于采集經(jīng)顱多普勒信號(hào)的TCD模塊，至少一用于采集連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)的BP模塊，所述TCD模塊及BP模塊各包括至少一信號(hào)采集通路；分別與各信號(hào)采集通路輸出端相連的多個(gè)采樣保持電路，所述采樣保持電路在一與時(shí)鐘脈沖同步的采樣控制信號(hào)的控制下，對(duì)各采集通路輸出的的信號(hào)進(jìn)行同步采樣；一A/D轉(zhuǎn)換器，用于將采樣輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和輸出數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生告知A/D轉(zhuǎn)換已完成的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)；一多路信號(hào)選擇器，所述多路信號(hào)選擇器入端分別與各采樣保持電路輸出端連接，所述多路信號(hào)選擇器的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的入端相連；一與接口通訊連接的控制模塊，該模塊利用主時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始信號(hào)、A/D讀取控制信號(hào)以及通道選擇控制信號(hào)；所述通道選擇控制信號(hào)控制多路信號(hào)選擇器實(shí)現(xiàn)信號(hào)選擇，將采樣輸出的模擬信號(hào)依次送到A/D轉(zhuǎn)換器；所述A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始信號(hào)控制A/D轉(zhuǎn)換器開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完成且控制模塊收到A/D轉(zhuǎn)換完成信號(hào)后，所述控制模塊發(fā)出的A/D讀取控制信號(hào)控制A/D轉(zhuǎn)換器依次輸出數(shù)據(jù)所述的腦血流調(diào)節(jié)功能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其中所述采樣控制信號(hào)由控制模塊產(chǎn)生。
所述的腦血流調(diào)節(jié)功能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其中第三種信號(hào)采集系統(tǒng)包括至少一用于采集經(jīng)顱多普勒信號(hào)的TCD模塊，至少一用于采集連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)的BP模塊，所述TCD模塊及BP模塊各包括至少一信號(hào)采集通路；分別與各信號(hào)采集通路輸出端相連的多個(gè)采樣保持電路，所述采樣保持電路對(duì)各采集通路輸出的的信號(hào)進(jìn)行同步采樣；多通道或多片A/D轉(zhuǎn)換器，所述A/D轉(zhuǎn)換器入端分別與采樣保持電路輸出端相連，用于將采樣輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；一與接口通訊連接的控制模塊，該模塊用于產(chǎn)生主時(shí)鐘信號(hào)及A/D轉(zhuǎn)換控制信號(hào)，所述主時(shí)鐘信號(hào)及A/D轉(zhuǎn)換控制信號(hào)作用于A/D轉(zhuǎn)換器，控制該A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；該模塊還產(chǎn)生采樣控制信號(hào)，所述采樣控制信號(hào)用于控制每一采樣保持電路同步獲取經(jīng)顱多普勒信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)的一個(gè)采樣點(diǎn)。
所述的腦血流調(diào)節(jié)功能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其中第四種信號(hào)采集系統(tǒng)包括至少一用于采集經(jīng)顱多普勒信號(hào)的TCD模塊，至少一用于采集連續(xù)動(dòng)脈血壓的BP模塊，所述TCD模塊及BP模塊各包括至少一信號(hào)采集通路；分別與各信號(hào)采集通路輸出端相連的多個(gè)采樣保持電路，所述所述采樣保持電路對(duì)各采集通路輸出的的信號(hào)進(jìn)行同步采樣；一A/D轉(zhuǎn)換器，用于將采樣輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；一多路信號(hào)選擇器，所述多路信號(hào)選擇器入端分別與各采樣保持電路輸出端連接，所述多路信號(hào)選擇器的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的入端相連；一與接口通訊連接的控制模塊，該模塊用于產(chǎn)生主時(shí)鐘信號(hào)及A/D轉(zhuǎn)換控制信號(hào)，所述主時(shí)鐘信號(hào)及A/D轉(zhuǎn)換控制信號(hào)作用于A/D轉(zhuǎn)換器，控制該A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；該模塊還產(chǎn)生采樣控制信號(hào)，所述采樣控制信號(hào)用于控制每一采樣保持電路同步獲取經(jīng)顱多普勒信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)的一個(gè)采樣點(diǎn)；以及還產(chǎn)生通道選擇控制信號(hào)，所述通道選擇控制信號(hào)控制多路信號(hào)選擇器實(shí)現(xiàn)信號(hào)選擇，將采樣輸出的模擬信號(hào)依次送到A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
以上所述的腦血流調(diào)節(jié)功能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其中所述信號(hào)采集/控制模塊采用復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD-Complex Programmable Logic Device實(shí)現(xiàn)。
所述的腦血流調(diào)節(jié)功能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其中所述的A/D轉(zhuǎn)換器輸出端與CPLD連接，A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)經(jīng)CPLD緩存后輸出至處理/顯示系統(tǒng)。
所述的腦血流調(diào)節(jié)功能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其中所述處理/顯示系統(tǒng)采用PC系統(tǒng)。
一種檢測(cè)腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓的方法，包括如下步驟A、同步采集經(jīng)顱多普勒信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)，使各信號(hào)通道的采樣點(diǎn)相同；B、將同步采樣獲取的經(jīng)顱多普勒信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，得到對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)后緩存輸出；C、根據(jù)經(jīng)顱多普勒數(shù)字信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓數(shù)字信號(hào)，得到按照心動(dòng)周期律動(dòng)的血流信號(hào)包絡(luò)和血壓信號(hào)曲線；D、在同一時(shí)段內(nèi)選擇M個(gè)連續(xù)完整的心動(dòng)周期，其中M為大于等于1的正整數(shù)；E、在所述M個(gè)連續(xù)完整的心動(dòng)周期內(nèi)，分別選取N個(gè)血流信號(hào)包絡(luò)和血壓信號(hào)曲線相關(guān)系數(shù)大的高相關(guān)性心動(dòng)周期，其中1≤N≤M，N為正整數(shù)；F、在每個(gè)高相關(guān)性心動(dòng)周期內(nèi)取至少兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)，并找出同一時(shí)間點(diǎn)上血流信號(hào)包絡(luò)對(duì)應(yīng)的值和血壓信號(hào)曲線對(duì)應(yīng)的值，在反映流速—血壓對(duì)應(yīng)關(guān)系的座標(biāo)系中得到至少兩個(gè)血流—血壓關(guān)系點(diǎn)；G、將血流—血壓關(guān)系點(diǎn)做線性回歸，得到擬合的直線，計(jì)算直線在血壓軸上的截矩，獲得腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓。
所述的方法，其中所述步驟E包括如下處理E1、平移血流信號(hào)包絡(luò)或血壓信號(hào)曲線，直至一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)對(duì)應(yīng)的血流信號(hào)包絡(luò)和血壓信號(hào)曲線的相關(guān)系數(shù)最大，該心動(dòng)周期為高相關(guān)性心動(dòng)周期；E2、重復(fù)步驟E1，直至找出N個(gè)高相關(guān)性心動(dòng)周期。
所述的方法，其中所述M等于6，所述N等于4，所述步驟G包括如下處理G1、分別將每個(gè)高相關(guān)性心動(dòng)周期的血流—血壓關(guān)系點(diǎn)做線性回歸，得到擬合的第一至第四直線；G2、分別計(jì)算第一至第四直線在血壓軸上的截矩，獲得第一至第四腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓；G3、對(duì)第一至第四腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓取平均值，得到腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓。
另一種檢測(cè)腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓的方法，包括如下步驟A、同步采集經(jīng)顱多普勒信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)，使各信號(hào)通道的采樣點(diǎn)相同；B、將同步采樣獲取的經(jīng)顱多普勒信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，得到對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)后緩存輸出；C、根據(jù)經(jīng)顱多普勒數(shù)字信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓數(shù)字信號(hào)，得到按照心動(dòng)周期律動(dòng)的血流信號(hào)包絡(luò)和血壓信號(hào)曲線；D、選取一個(gè)心動(dòng)周期，用傅立葉變換法計(jì)算出該心動(dòng)周期中血壓的基波振幅和血流流速波的基波振幅；并計(jì)算該心動(dòng)周期中血壓時(shí)間平均值和血流流速波的時(shí)間平均值；E、采用下式計(jì)算出該心動(dòng)周期的周期腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓CCPf＝ABP0-CBFV0×ABP1/CBFV1其中CCPf為一個(gè)心動(dòng)周期的周期腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓，ABP1為血壓的基波振幅，CBFV1為血流流速波的基波振幅，ABP0為血壓時(shí)間平均值，CBFV0為血流流速波的時(shí)間平均值。
所述的方法，還包括如下步驟F、選取M個(gè)心動(dòng)周期，重復(fù)步驟D至步驟E，計(jì)算出M個(gè)周期腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓，其中M≥3，G、剔除最高和最低周期腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓，將剩余的周期腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓取平均值，即為腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓。
以上所述的兩種方法，其中所述步驟A包括如下步驟A1、采集經(jīng)顱多普勒信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)，設(shè)置與一時(shí)鐘脈沖同步的采樣控制信號(hào)；A2、用所述采樣控制信號(hào)控制各信號(hào)通道對(duì)經(jīng)顱多普勒信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)進(jìn)行同步采樣，使各信號(hào)通道的采樣點(diǎn)相同。
以上所述的方法，其中當(dāng)獲得所述腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓后，用以下公式計(jì)算腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)下限腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)下限＝平均動(dòng)脈壓-腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓。
本發(fā)明的有益效果為采用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，無(wú)須人工利用藥物或采用其它各種操作手段來(lái)改變檢測(cè)者的動(dòng)脈血壓，只需同步監(jiān)護(hù)TCD腦血流信號(hào)和連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)就可以檢測(cè)到腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓，并通過(guò)腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓可順利監(jiān)測(cè)腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)下限，實(shí)現(xiàn)了無(wú)創(chuàng)檢測(cè)腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)功能；并且由于測(cè)定結(jié)果以平均動(dòng)脈血壓的精確數(shù)值表示，形式與經(jīng)典腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)曲線法類似，消除了人為分級(jí)的缺陷，因此結(jié)果準(zhǔn)確可靠，臨床實(shí)用性強(qiáng)。


圖1為本發(fā)明腦血流調(diào)節(jié)功能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)原理方框圖；圖2為第一種技術(shù)方案信號(hào)采集系統(tǒng)方框圖；圖3為第一種技術(shù)方案信號(hào)采集控制時(shí)序圖；
圖4為第二種技術(shù)方案信號(hào)采集系統(tǒng)方框圖；圖5為第二種技術(shù)方案信號(hào)采集控制時(shí)序圖；圖6為第三種技術(shù)方案信號(hào)采集系統(tǒng)方框圖；圖7為第三種技術(shù)方案信號(hào)采集控制時(shí)序圖；圖8為第四種技術(shù)方案信號(hào)采集系統(tǒng)方框圖；圖9為第四種技術(shù)方案信號(hào)采集控制時(shí)序圖；圖10為信號(hào)采集系統(tǒng)一實(shí)施例電路圖；圖11血流信號(hào)的包絡(luò)和血壓信號(hào)的曲線示意圖；圖12為血流流速—血壓關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明對(duì)腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)功能的檢測(cè)和監(jiān)護(hù)，實(shí)質(zhì)上是要檢測(cè)和監(jiān)護(hù)腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)下限的精確數(shù)值，本發(fā)明借助同步采集和監(jiān)護(hù)經(jīng)顱多普勒(TCD-Transcranial Doppler)腦血流信號(hào)和連續(xù)動(dòng)脈血壓(BP-BloodPressure)信號(hào)，從而得到腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓，并通過(guò)腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓可順利監(jiān)測(cè)腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)下限。本發(fā)明的腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)功能檢測(cè)/監(jiān)護(hù)系統(tǒng)如圖1所示，包括一信號(hào)采集系統(tǒng)，所述信號(hào)采集系統(tǒng)用于同步采樣獲取TCD腦血流信號(hào)及BP信號(hào)的模擬信號(hào)，并將同步采樣獲取TCD腦血流信號(hào)及BP信號(hào)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)；還包括一接口，以及經(jīng)接口與信號(hào)采集系統(tǒng)連接的一信號(hào)處理/顯示系統(tǒng)，該信號(hào)處理/顯示系統(tǒng)包括信號(hào)處理模塊以及顯示模塊，信號(hào)處理模塊用于對(duì)同步獲取的TCD腦血流信號(hào)及BP數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理和運(yùn)算，得到腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓CCP和腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)下限(Lower limit of cerebralautoregulation，LLCA)，顯示模塊將CCP和LLCA顯示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)功能的檢測(cè)和監(jiān)護(hù)。其中，處理/顯示系統(tǒng)通常采用PC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；信號(hào)采集系統(tǒng)和PC系統(tǒng)之間采用PC接口連接，而PC接口通常采用USB控制器。
本發(fā)明信號(hào)采集系統(tǒng)采用了幾種不同的技術(shù)方案，但幾種方案實(shí)質(zhì)都是通過(guò)采用同一個(gè)采集、轉(zhuǎn)換信號(hào)來(lái)控制TCD腦血流信號(hào)、連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)的同步采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)同步采集的功能。
如圖2所示第一種信號(hào)采集系統(tǒng)方案，包括至少一個(gè)用于采集經(jīng)顱多普勒信號(hào)的TCD模塊，至少一用于采集連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)的BP模塊，BP模塊可以是有創(chuàng)采集BP模塊，也可以是無(wú)創(chuàng)采集BP模塊；TCD模塊及BP模塊各包括一個(gè)或多個(gè)信號(hào)采集通路，例如TCD模塊包括4個(gè)信號(hào)采集通道，BP模塊包括一個(gè)信號(hào)采集通路；根據(jù)信號(hào)采集通道總數(shù)設(shè)置多個(gè)采樣保持電路，采樣保持電路與各信號(hào)采集通路輸出端相連，用于對(duì)各采集通路輸出的的信號(hào)進(jìn)行同步采樣；采樣保持電路可以采用通用的電路結(jié)構(gòu)，包括一模擬開(kāi)關(guān)、一運(yùn)算放大器以及一電容，模擬開(kāi)關(guān)的入端連接信號(hào)采集電路的輸出端，模擬開(kāi)關(guān)的輸出端連接運(yùn)算放大器的同相輸入端，電容連接在運(yùn)算放大器的同相輸入端與地之間，運(yùn)算放大器的輸出端連接運(yùn)算放大器的反相輸入端；在每一模擬開(kāi)關(guān)的控制端都施加一采樣控制信號(hào)S/H，S/H信號(hào)同步于同一時(shí)鐘脈沖，S/H信號(hào)用于控制每一采樣保持電路同步獲取TCD信號(hào)和BP信號(hào)的一個(gè)采樣點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各采集通路輸出信號(hào)的同步獲取。采樣保持電路的輸出連接多通道A/D轉(zhuǎn)換器(或多片A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器)，A/D轉(zhuǎn)換器用于將采樣輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，此時(shí)A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器的信號(hào)通道總數(shù)必須大于或等于信號(hào)采集模塊的信號(hào)采集通道總數(shù)，就可以將經(jīng)過(guò)采樣保持電路同步采樣輸出的模擬信號(hào)同時(shí)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)串行或并行輸出。
一與USB控制器通訊連接的信號(hào)采集/控制模塊，該模塊可以用中、小規(guī)模集成電路(門(mén)電路、計(jì)數(shù)器、鎖存器)來(lái)構(gòu)建，也可以利用可編程器件(PLD、CPLD、FPGA)來(lái)實(shí)現(xiàn)，本實(shí)施例采用CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件一Complex Programmable Logic Device)。該CPLD與一時(shí)鐘脈沖信號(hào)連接，例如一2M的時(shí)鐘信號(hào)，CPLD將2M的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻，產(chǎn)生采樣控制信號(hào)(S/H信號(hào))、A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始信號(hào)(SMP信號(hào))以及A/D讀取控制信號(hào)(RD信號(hào))，其中S/H信號(hào)的頻率為幾kHz到十幾kHz，S/H信號(hào)統(tǒng)一控制各采樣保持電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，實(shí)現(xiàn)了同步獲取經(jīng)顱多普勒信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)在相同時(shí)刻的采樣點(diǎn)；SMP信號(hào)控制A/D轉(zhuǎn)換器開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完成后，A/D轉(zhuǎn)換器發(fā)出告知A/D轉(zhuǎn)換已完成的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)(INT信號(hào))，且CPLD收到INT信號(hào)后產(chǎn)生并發(fā)出RD信號(hào)，控制A/D轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)據(jù)。其信號(hào)采集控制時(shí)序參見(jiàn)圖3，由圖3可以看出，當(dāng)S/H信號(hào)有效后，TCD、BP信號(hào)被采樣/保持電路保存下來(lái)，S/H信號(hào)變高后采樣完成，之后SMP信號(hào)到來(lái)，A/D開(kāi)始對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換完成后，產(chǎn)生INT信號(hào)，CPLD收到INT信號(hào)后發(fā)出RD信號(hào)，依次讀取A/D的第1、2、3、4、5通道的數(shù)據(jù)，RD信號(hào)每變低一次讀取一個(gè)通道。
圖2所示的方案一使用了多通道同步轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換器，因此，只需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣、轉(zhuǎn)換、讀取即可。如果使用單通道A/D，則需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣后，再通過(guò)多路信號(hào)選擇器依次將信號(hào)送給A/D進(jìn)行轉(zhuǎn)換。由此需要采用如圖4所示的技術(shù)方案二。該技術(shù)方案的信號(hào)采集模塊以及采樣保持電路與技術(shù)方案一完全相同，與技術(shù)方案一不同的是A/D轉(zhuǎn)換器為單通道A/D轉(zhuǎn)換器，并增加了一多路信號(hào)選擇器(MUX)，MUX入端分別與各采樣保持電路輸出端連接，其輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的入端相連，同時(shí)CPLD除了產(chǎn)生采樣控制信號(hào)(S/H信號(hào))、A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始信號(hào)(SMP信號(hào))以及A/D讀取控制信號(hào)(RD信號(hào))，還產(chǎn)生通道選擇控制信號(hào)MPX0、MPX1、MPX2(統(tǒng)一表示為MPX[2...0)，MPX[2...0]信號(hào)控制多路信號(hào)選擇器實(shí)現(xiàn)信號(hào)選擇，將采樣輸出的模擬信號(hào)依次送到A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，其信號(hào)采集控制時(shí)序參見(jiàn)圖5。由圖5可以看出，當(dāng)S/H信號(hào)有效后，TCD、BP信號(hào)被采樣/保持電路保存下來(lái)，S/H信號(hào)變高后采樣完成，之后在MPX[2...0]信號(hào)從000、001、010、011、100變換，依次將多路轉(zhuǎn)換器(MUX)的1、2、3、4、5通道保存下來(lái)的信號(hào)送入A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器在SMP信號(hào)的控制下對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換完成后，產(chǎn)生INT信號(hào)，CPLD收到INT信號(hào)后發(fā)出RD信號(hào)，讀取A/D的第1、2、3、4、5通道的數(shù)據(jù)，RD信號(hào)每變低一次讀取一個(gè)通道。
以上技術(shù)方案一和二中，A/D轉(zhuǎn)換器采用了應(yīng)答式的轉(zhuǎn)換方式，即控制模塊發(fā)送一轉(zhuǎn)換開(kāi)始信號(hào)SMP通知A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始，A/D轉(zhuǎn)換完畢后發(fā)送一轉(zhuǎn)換完成信號(hào)INT告知控制模塊轉(zhuǎn)換完畢，控制模塊收到轉(zhuǎn)換完畢信號(hào)后發(fā)出讀數(shù)信號(hào)RD，從A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸出端得到數(shù)據(jù)DATA。若A/D轉(zhuǎn)換器采用同步轉(zhuǎn)換方式，即提供給A/D轉(zhuǎn)換器一個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)鐘DCLK和轉(zhuǎn)換開(kāi)始信號(hào)CS，A/D轉(zhuǎn)換器即可在時(shí)鐘的同步下完成轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)的輸出，而無(wú)需外部控制模塊(CPLD)的干預(yù)。采用這種方式時(shí)，可以有如下兩種方案。
技術(shù)方案三如圖6所示，與技術(shù)方案一的電路結(jié)構(gòu)形式基本相同，并采用相同的信號(hào)采集模塊以及采樣保持電路，以及多通道或多片A/D轉(zhuǎn)換器，所不同的是CPLD除了產(chǎn)生采樣控制信號(hào)(S/H信號(hào))外，給A/D轉(zhuǎn)換器提供主時(shí)鐘信號(hào)DCLK及A/D轉(zhuǎn)換控制信號(hào)CS，DCLK信號(hào)及CS信號(hào)控制該A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，此時(shí)A/D轉(zhuǎn)換器無(wú)須產(chǎn)生告知A/D轉(zhuǎn)換已完成的INT信號(hào)，A/D轉(zhuǎn)換器在時(shí)鐘DCLK的同步下完成轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)的輸出，該方案的信號(hào)采集控制時(shí)序參見(jiàn)圖7。
技術(shù)方案四與方案三相似，參見(jiàn)圖8，該技術(shù)方案的信號(hào)采集模塊以及采樣保持電路與技術(shù)方案三完全相同，與技術(shù)方案三不同的是A/D轉(zhuǎn)換器為單通道A/D轉(zhuǎn)換器，并增加了一多路信號(hào)選擇器(MUX)，MUX入端分別與各采樣保持電路輸出端連接，其輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的入端相連，同時(shí)CPLD除了產(chǎn)生S/H信號(hào)、主時(shí)鐘信號(hào)DCLK及A/D轉(zhuǎn)換控制信號(hào)CS，還產(chǎn)生通道選擇控制信號(hào)MPX0、MPX1、MPX2(統(tǒng)一表示為MPX[2...0])，MPX[2...0]信號(hào)控制多路信號(hào)選擇器實(shí)現(xiàn)信號(hào)選擇，將采樣輸出的模擬信號(hào)依次送到A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，其信號(hào)采集控制時(shí)序參見(jiàn)圖9。在對(duì)該時(shí)序圖進(jìn)行說(shuō)明之前，需要對(duì)有關(guān)信號(hào)說(shuō)明如下TCD/BP表示經(jīng)顱多普勒腦血流信號(hào)、連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)，為模擬信號(hào)，TCD為4路，BP為1路，共5路。
S/H采樣控制信號(hào)，為數(shù)字信號(hào)，低電平時(shí)開(kāi)關(guān)閉合，進(jìn)行采樣；高電平時(shí)開(kāi)關(guān)打開(kāi)，進(jìn)入保持狀態(tài)。
CSA/D轉(zhuǎn)換控制信號(hào)，為數(shù)字信號(hào)，低電平時(shí)A/D開(kāi)始轉(zhuǎn)換。
DCLK信號(hào)采集、轉(zhuǎn)換的主時(shí)鐘信號(hào)。
DOUTA/D轉(zhuǎn)換器的輸出數(shù)據(jù)。
MPX[2...0]通道選擇控制信號(hào)，用于MUX0-MUX3信號(hào)通道選擇，為數(shù)字信號(hào)，信號(hào)選擇方式如下表

從TCD模塊、BP模塊采集到的信號(hào)首先經(jīng)過(guò)一個(gè)采樣/保持電路，采樣控制信號(hào)S/H由2M的時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過(guò)CPLD分頻得到，S/H信號(hào)的頻率為幾kHz到十幾kHz，由S/H信號(hào)統(tǒng)一控制各采樣/保持電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，實(shí)現(xiàn)了對(duì)信號(hào)的同步獲取。同時(shí)，CPLD也將2M信號(hào)進(jìn)行分頻，得到MPX[2...0]和CS信號(hào)，由MPX[2...0]來(lái)控制多路信號(hào)選擇器，將信號(hào)依次送到A/D，A/D在CS和DCLK的控制下進(jìn)行轉(zhuǎn)換。由圖可以看出，當(dāng)S/H信號(hào)到后，在MPX[2...0]信號(hào)的控制下，依次將保持的信號(hào)送給A/D，A/D對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到DOUT。例如，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)S/H信號(hào)到來(lái)后，MPX[2...0]按照000、001、010、011、100順序變化，依次選中MUX的通道1、2、3、4、5，將信號(hào)送到A/D轉(zhuǎn)換器，同時(shí)，每選中一個(gè)通道CS有效一次，這樣就將選中的信號(hào)通過(guò)A/D進(jìn)行了轉(zhuǎn)換。
對(duì)于第一、三種技術(shù)方案，圖1中的采集/控制模塊包括采樣保持電路、A/D轉(zhuǎn)換器和控制模塊，而對(duì)于第二、四種技術(shù)方案，圖1中的采集/控制模塊包括采樣保持電路、A/D轉(zhuǎn)換器、控制模塊及多路信號(hào)選擇器。A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)可直接經(jīng)一緩存及PC接口傳送至PC系統(tǒng)進(jìn)行處理和顯示，同時(shí)為了充分利用FPGA資源，A/D轉(zhuǎn)換器輸出端也可與CPLD連接，A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)經(jīng)CPLD緩存后輸出。在方案的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，在滿足信號(hào)質(zhì)量的前提下，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇多種不同的模擬開(kāi)關(guān)、運(yùn)算放大器、采樣電容來(lái)實(shí)現(xiàn)采樣/保持電路，均不影響采樣/保持電路的功能；A/D轉(zhuǎn)換器也可以根據(jù)情況選擇一片或者多片，如果使用多片A/D，并且能保證A/D轉(zhuǎn)換器信號(hào)輸入的通道總數(shù)能滿足TCD信號(hào)、BP信號(hào)同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，則不需要使用多路選擇器；否則，需要使用多路選擇器將信號(hào)依次送給A/D進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而多路選擇器也可以根據(jù)情況選擇不同的型號(hào)；A/D的輸出可以采用串行或者并行方式。
圖10為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，該實(shí)施例采用了A/D轉(zhuǎn)換器芯片AD787，該芯片內(nèi)集成了采樣保持電路、多路信號(hào)選擇以及A/D轉(zhuǎn)換功能，信號(hào)采集控制時(shí)序利用CPLD來(lái)產(chǎn)生。由于AD7874的輸入端自帶采樣/保持電路、多路信號(hào)選擇器，所以在電路實(shí)現(xiàn)中沒(méi)有額外使用采樣/保持電路和多路信號(hào)選擇器，并且額外產(chǎn)生采樣控制信號(hào)S/H，僅根據(jù)AD7874的使用要求，由CPLD提供了SMP、RD信號(hào)，AD7874內(nèi)部通過(guò)SMP信號(hào)來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)的采樣控制信號(hào)S/H。由于每片AD787僅有4個(gè)入端與采集通路相連，因此需要兩片AD787實(shí)現(xiàn)。
綜上四種技術(shù)方案，本發(fā)明檢測(cè)腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)下限臨床檢測(cè)和監(jiān)護(hù)的方法概括如下A1、采集經(jīng)顱多普勒信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)，設(shè)置與一時(shí)鐘脈沖同步的采樣控制信號(hào)；A2、用所述采樣控制信號(hào)控制各信號(hào)通道對(duì)經(jīng)顱多普勒信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)進(jìn)行同步采樣，使各信號(hào)通道的采樣點(diǎn)相同。
B、將同步采樣獲取的經(jīng)顱多普勒信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，得到對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)后緩存輸出；當(dāng)采集系統(tǒng)完成對(duì)TCD和BP信號(hào)的同步采集并輸出TCD和BP數(shù)字信號(hào)后，PC系統(tǒng)對(duì)TCD和BP數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理和計(jì)算，其步驟為C、首先利用圖像處理方法(例如圖像邊緣提取算法)得到按照心動(dòng)周期律動(dòng)的血流信號(hào)包絡(luò)和血壓信號(hào)曲線如圖11所示，其中曲線1為血流包絡(luò)，單位為cm/s；曲線2為血壓曲線，單位為mmHg；每個(gè)心動(dòng)周期的血流信號(hào)包絡(luò)和血壓信號(hào)曲線呈現(xiàn)一個(gè)三角形；得到血流信號(hào)包絡(luò)和血壓信號(hào)曲線之后，可以采用兩種不同的方法獲得腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓(critical closing pressure，CCP)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)下限臨床無(wú)創(chuàng)檢測(cè)和監(jiān)護(hù)。第一種方法D、在同一時(shí)段內(nèi)選擇M個(gè)連續(xù)完整的心動(dòng)周期，其中M為大于等于1的正整數(shù)。例如選擇M等于6，即選擇6個(gè)連續(xù)完整的心動(dòng)周期；E、在6個(gè)完整的心動(dòng)周期內(nèi)選取血流信號(hào)包絡(luò)和血壓信號(hào)曲線相關(guān)系數(shù)高的N個(gè)高相關(guān)性心動(dòng)周期，其中1≤N≤M，N為正整數(shù)，例如N等于4?？梢圆捎靡韵戮唧w處理方法實(shí)現(xiàn)選擇4個(gè)高相關(guān)性心動(dòng)周期E1、平移血流信號(hào)包絡(luò)或血壓信號(hào)曲線(平移的范圍不超過(guò)一個(gè)心動(dòng)周期)，在平移的過(guò)程中計(jì)算(例如采用積差法)一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)血流信號(hào)包絡(luò)和血壓信號(hào)曲線的相關(guān)系數(shù)，直至找到二者相關(guān)系數(shù)最大的心動(dòng)周期，該心動(dòng)周期為高相關(guān)性心動(dòng)周期；E2、重復(fù)步驟E1，直至找出4個(gè)高相關(guān)性心動(dòng)周期。
F、在每個(gè)高相關(guān)性心動(dòng)周期內(nèi)取若干個(gè)時(shí)間點(diǎn)，并找出同一時(shí)間點(diǎn)(圖11中橫坐標(biāo)相同的點(diǎn))上血流信號(hào)包絡(luò)(曲線1)對(duì)應(yīng)的值和血壓信號(hào)曲線(曲線2)對(duì)應(yīng)的值，以血流包絡(luò)的值為橫坐標(biāo)、血壓曲線的值為縱坐標(biāo)，建立流速—血壓對(duì)應(yīng)關(guān)系的座標(biāo)系，并將血流—血壓關(guān)系點(diǎn)(血流值，血壓值)描繪在流速-血壓座標(biāo)中，得到如圖12所示的流速-血壓圖；G、將這些血流—血壓關(guān)系點(diǎn)做線性回歸，得到擬合的直線，計(jì)算出該直線在血壓軸(X軸)上的截矩，該截距即為一個(gè)心動(dòng)周期的腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓CCPr。
為了數(shù)據(jù)的精確性，步驟G包括以下處理G1、分別將每個(gè)高相關(guān)性心動(dòng)周期的血流—血壓關(guān)系點(diǎn)做線性回歸，得到擬合的第一至第四直線；G2、分別計(jì)算第一至第四直線在血壓軸上的截矩，獲得第一至第四腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓；G3、對(duì)第一至第四腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓取平均值，得到腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓CCP。
按照步驟A至C得到血流信號(hào)包絡(luò)和血壓信號(hào)曲線之后，第二種方法包括如下步驟D、選取一個(gè)心動(dòng)周期，用傅立葉變換法計(jì)算出該心動(dòng)周期中血壓的基波振幅和血流流速波的基波振幅；并計(jì)算該心動(dòng)周期中血壓時(shí)間平均值和血流流速波的時(shí)間平均值；E、采用下式計(jì)算出該心動(dòng)周期的周期腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓CCPf＝ABP0-CBFV0×ABP1/CBFV1
其中CCPf為一個(gè)心動(dòng)周期的周期腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓，ABP1為血壓的基波振幅，CBFV1為血流流速波的基波振幅，ABP0為血壓時(shí)間平均值，CBFV0為血流流速波的時(shí)間平均值；F、選取M個(gè)心動(dòng)周期，重復(fù)步驟D至步驟E，計(jì)算出M個(gè)(例如6個(gè))CCPf，G、剔除最高和最低CCPf，將剩余的CCPf取平均值，即為腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓CCP。
利用第一、二種方法得到腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓CCP后，再利用下式就可以計(jì)算獲得腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)下限(Lower limit of cerebra1autoregulation，LLCA)，LLCA＝平均動(dòng)脈壓-CCPPC系統(tǒng)將最終顯示臨界關(guān)閉壓和自動(dòng)調(diào)節(jié)下限，因此本發(fā)明方法和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)功能臨床無(wú)創(chuàng)檢測(cè)和監(jiān)護(hù)。
應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明所述的腦血流調(diào)節(jié)功能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)及檢測(cè)腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓的方法，上述針對(duì)較佳實(shí)施例的描述過(guò)于具體，并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍的限制，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種腦血流調(diào)節(jié)功能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征在于包括一信號(hào)采集系統(tǒng)，所述信號(hào)采集系統(tǒng)用于同步采樣獲取經(jīng)顱多普勒信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)的模擬信號(hào)，并將所述經(jīng)顱多普勒信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)；經(jīng)接口與所述信號(hào)采集系統(tǒng)連接的一信號(hào)處理/顯示系統(tǒng)，所述信號(hào)處理/顯示系統(tǒng)包括信號(hào)處理模塊以及顯示模塊；所述信號(hào)處理/顯示系統(tǒng)用于對(duì)同步獲取的經(jīng)顱多普勒及連續(xù)動(dòng)脈血壓數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，得到腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓信號(hào)，并將腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓信號(hào)顯示出來(lái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腦血流調(diào)節(jié)功能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述的信號(hào)采集系統(tǒng)包括至少一用于采集經(jīng)顱多普勒信號(hào)的TCD模塊，至少一用于采集連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)的BP模塊，所述TCD模塊及BP模塊各包括至少一信號(hào)采集通路；分別與各信號(hào)采集通路輸出端相連的多個(gè)采樣保持電路，所述采樣保持電路在一與時(shí)鐘脈沖同步的采樣控制信號(hào)的控制下，對(duì)各采集通路輸出的的信號(hào)進(jìn)行同步采樣；多通道或多片A/D轉(zhuǎn)換器，所述A/D轉(zhuǎn)換器入端分別與采樣保持電路輸出端相連，用于將采樣輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和輸出數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生告知A/D轉(zhuǎn)換已完成的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)；一與接口通訊連接的控制模塊，該模塊利用主時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始信號(hào)以及A/D讀取控制信號(hào)，所述A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始信號(hào)控制A/D轉(zhuǎn)換器開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完成且控制模塊收到A/D轉(zhuǎn)換完成信號(hào)后，所述控制模塊發(fā)出的A/D讀取控制信號(hào)控制A/D轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的腦血流調(diào)節(jié)功能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述采樣控制信號(hào)由控制模塊產(chǎn)生。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腦血流調(diào)節(jié)功能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述的信號(hào)采集系統(tǒng)包括至少一用于采集經(jīng)顱多普勒信號(hào)的TCD模塊，至少一用于采集連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)的BP模塊，所述TCD模塊及BP模塊各包括至少一信號(hào)采集通路；分別與各信號(hào)采集通路輸出端相連的多個(gè)采樣保持電路，所述采樣保持電路在一與時(shí)鐘脈沖同步的采樣控制信號(hào)的控制下，對(duì)各采集通路輸出的的信號(hào)進(jìn)行同步采樣；一A/D轉(zhuǎn)換器，用于將采樣輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和輸出數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生告知A/D轉(zhuǎn)換已完成的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)；一多路信號(hào)選擇器，所述多路信號(hào)選擇器入端分別與各采樣保持電路輸出端連接，所述多路信號(hào)選擇器的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的入端相連；一與接口通訊連接的控制模塊，該模塊利用主時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始信號(hào)、A/D讀取控制信號(hào)以及通道選擇控制信號(hào)；所述通道選擇控制信號(hào)控制多路信號(hào)選擇器實(shí)現(xiàn)信號(hào)選擇，將采樣輸出的模擬信號(hào)依次送到A/D轉(zhuǎn)換器；所述A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始信號(hào)控制A/D轉(zhuǎn)換器開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完成且控制模塊收到A/D轉(zhuǎn)換完成信號(hào)后，所述控制模塊發(fā)出的A/D讀取控制信號(hào)控制A/D轉(zhuǎn)換器依次輸出數(shù)據(jù)
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的腦血流調(diào)節(jié)功能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述采樣控制信號(hào)由控制模塊產(chǎn)生。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腦血流調(diào)節(jié)功能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述的信號(hào)采集系統(tǒng)包括至少一用于采集經(jīng)顱多普勒信號(hào)的TCD模塊，至少一用于采集連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)的BP模塊，所述TCD模塊及BP模塊各包括至少一信號(hào)采集通路；分別與各信號(hào)采集通路輸出端相連的多個(gè)采樣保持電路，所述采樣保持電路對(duì)各采集通路輸出的的信號(hào)進(jìn)行同步采樣；多通道或多片A/D轉(zhuǎn)換器，所述A/D轉(zhuǎn)換器入端分別與采樣保持電路輸出端相連，用于將采樣輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；一與接口通訊連接的控制模塊，該模塊用于產(chǎn)生主時(shí)鐘信號(hào)及A/D轉(zhuǎn)換控制信號(hào)，所述主時(shí)鐘信號(hào)及A/D轉(zhuǎn)換控制信號(hào)作用于A/D轉(zhuǎn)換器，控制該A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；該模塊還產(chǎn)生采樣控制信號(hào)，所述采樣控制信號(hào)用于控制每一采樣保持電路同步獲取經(jīng)顱多普勒信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)的一個(gè)采樣點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腦血流調(diào)節(jié)功能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述的信號(hào)采集系統(tǒng)包括至少一用于采集經(jīng)顱多普勒信號(hào)的TCD模塊，至少一用于采集連續(xù)動(dòng)脈血壓的BP模塊，所述TCD模塊及BP模塊各包括至少一信號(hào)采集通路；分別與各信號(hào)采集通路輸出端相連的多個(gè)采樣保持電路，所述所述采樣保持電路對(duì)各采集通路輸出的的信號(hào)進(jìn)行同步采樣；一A/D轉(zhuǎn)換器，用于將采樣輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；一多路信號(hào)選擇器，所述多路信號(hào)選擇器入端分別與各采樣保持電路輸出端連接，所述多路信號(hào)選擇器的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的入端相連；一與接口通訊連接的控制模塊，該模塊用于產(chǎn)生主時(shí)鐘信號(hào)及A/D轉(zhuǎn)換控制信號(hào)，所述主時(shí)鐘信號(hào)及A/D轉(zhuǎn)換控制信號(hào)作用于A/D轉(zhuǎn)換器，控制該A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；該模塊還產(chǎn)生采樣控制信號(hào)，所述采樣控制信號(hào)用于控制每一采樣保持電路同步獲取經(jīng)顱多普勒信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)的一個(gè)采樣點(diǎn)；以及還產(chǎn)生通道選擇控制信號(hào)，所述通道選擇控制信號(hào)控制多路信號(hào)選擇器實(shí)現(xiàn)信號(hào)選擇，將采樣輸出的模擬信號(hào)依次送到A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7任一權(quán)利要求所述的腦血流調(diào)節(jié)功能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述控制模塊采用CPLD實(shí)現(xiàn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的腦血流調(diào)節(jié)功能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述的A/D轉(zhuǎn)換器輸出端與CPLD連接，A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)經(jīng)CPLD緩存后輸出至處理/顯示系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的腦血流調(diào)節(jié)功能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述處理/顯示系統(tǒng)采用PC系統(tǒng)。
11.一種檢測(cè)腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓的方法，包括如下步驟A、同步采集經(jīng)顱多普勒信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)，使各信號(hào)通道的采樣點(diǎn)相同；B、將同步采樣獲取的經(jīng)顱多普勒信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，得到對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)后緩存輸出；C、根據(jù)經(jīng)顱多普勒數(shù)字信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓數(shù)字信號(hào)，得到按照心動(dòng)周期律動(dòng)的血流信號(hào)包絡(luò)和血壓信號(hào)曲線；D、在同一時(shí)段內(nèi)選擇M個(gè)連續(xù)完整的心動(dòng)周期，其中M為大于等于1的正整數(shù)；E、在所述M個(gè)連續(xù)完整的心動(dòng)周期內(nèi)，分別選取N個(gè)血流信號(hào)包絡(luò)和血壓信號(hào)曲線相關(guān)系數(shù)大的高相關(guān)性心動(dòng)周期，其中1≤N≤M，N為正整數(shù)；F、在每個(gè)高相關(guān)性心動(dòng)周期內(nèi)取至少兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)，并找出同一時(shí)間點(diǎn)上血流信號(hào)包絡(luò)對(duì)應(yīng)的值和血壓信號(hào)曲線對(duì)應(yīng)的值，在反映流速-血壓對(duì)應(yīng)關(guān)系的座標(biāo)系中得到至少兩個(gè)血流-血壓關(guān)系點(diǎn)；G、將血流-血壓關(guān)系點(diǎn)做線性回歸，得到擬合的直線，計(jì)算直線在血壓軸上的截矩，獲得腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于所述步驟E包括如下處理E1、平移血流信號(hào)包絡(luò)或血壓信號(hào)曲線，直至一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)對(duì)應(yīng)的血流信號(hào)包絡(luò)和血壓信號(hào)曲線的相關(guān)系數(shù)最大，該心動(dòng)周期為高相關(guān)性心動(dòng)周期；E2、重復(fù)步驟E1，直至找出N個(gè)高相關(guān)性心動(dòng)周期。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述M等于6，所述N等于4，所述步驟G包括如下處理G1、分別將每個(gè)高相關(guān)性心動(dòng)周期的血流-血壓關(guān)系點(diǎn)做線性回歸，得到擬合的第一至第四直線；G2、分別計(jì)算第一至第四直線在血壓軸上的截矩，獲得第一至第四腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓；G3、對(duì)第一至第四腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓取平均值，得到腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓。
14.一種檢測(cè)腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓的方法，包括如下步驟A、同步采集經(jīng)顱多普勒信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)，使各信號(hào)通道的采樣點(diǎn)相同；B、將同步采樣獲取的經(jīng)顱多普勒信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，得到對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)后緩存輸出；C、根據(jù)經(jīng)顱多普勒數(shù)字信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓數(shù)字信號(hào)，得到按照心動(dòng)周期律動(dòng)的血流信號(hào)包絡(luò)和血壓信號(hào)曲線；D、選取一個(gè)心動(dòng)周期，用傅立葉變換法計(jì)算出該心動(dòng)周期中血壓的基波振幅和血流流速波的基波振幅；并計(jì)算該心動(dòng)周期中血壓時(shí)間平均值和血流流速波的時(shí)間平均值；E、采用下式計(jì)算出該心動(dòng)周期的周期腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓CCPf＝ABP0-CBFV0×ABP1/CBFV1其中CCPf為一個(gè)心動(dòng)周期的周期腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓，ABP1為血壓的基波振幅，CBFV1為血流流速波的基波振幅，ABP0為血壓時(shí)間平均值，CBFV0為血流流速波的時(shí)間平均值。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于所述方法包括如下步驟F、選取M個(gè)心動(dòng)周期，重復(fù)步驟D至步驟E，計(jì)算出M個(gè)周期腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓，其中M≥3，G、剔除最高和最低周期腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓，將剩余的周期腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓取平均值，即為腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓。
16.根據(jù)權(quán)利要求11至15任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述步驟A包括如下步驟A1、采集經(jīng)顱多普勒信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)，設(shè)置與一時(shí)鐘脈沖同步的采樣控制信號(hào)；A2、用所述采樣控制信號(hào)控制各信號(hào)通道對(duì)經(jīng)顱多普勒信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)進(jìn)行同步采樣，使各信號(hào)通道的采樣點(diǎn)相同。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于當(dāng)獲得所述腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓后，用以下公式計(jì)算腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)下限腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)下限＝平均動(dòng)脈壓-腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓。
全文摘要
一種腦血流調(diào)節(jié)功能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)及檢測(cè)腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓的方法，腦血流調(diào)節(jié)功能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)包括一信號(hào)采集系統(tǒng)，以及經(jīng)接口與信號(hào)采集系統(tǒng)連接的信號(hào)處理/顯示系統(tǒng)，所述信號(hào)采集系統(tǒng)用于同步采樣獲取經(jīng)顱多普勒信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)的模擬信號(hào)，并將所述經(jīng)顱多普勒信號(hào)及連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)；所述信號(hào)處理/顯示系統(tǒng)用于對(duì)同步獲取的經(jīng)顱多普勒及連續(xù)動(dòng)脈血壓數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，得到腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓信號(hào)，并將腦循環(huán)臨界關(guān)閉壓信號(hào)顯示出來(lái)。該方法和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)功能臨床無(wú)創(chuàng)檢測(cè)和監(jiān)護(hù)。
文檔編號(hào)A61B5/0476GK1883383SQ20061006123
公開(kāi)日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2006年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月21日
發(fā)明者陳思平, 黃如訓(xùn), 高慶春, 曾益民, 汪凱, 王筱毅 申請(qǐng)人:深圳市德力凱電子有限公司, 深圳大學(xué)