專(zhuān)利名稱(chēng)：測(cè)定透析通路的再循環(huán)率和/或再循環(huán)量的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療領(lǐng)域中血液透析的檢測(cè)技術(shù)，尤其涉及一種測(cè)定透析通路的再循 環(huán)率和/或再循環(huán)量的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
血液透析是指把患者的血液引出身體外，并通過(guò)一種凈化裝置除去其中某些致病 物質(zhì)，從而凈化血液以達(dá)到治療疾病的目的。維持性血液透析是終末期腎病患者的重要治 療措施之一。透析充分與否是影響透析患者生存質(zhì)量和預(yù)后的重要因素。透析通路包括 透析血管/內(nèi)瘺通路及透析儀管路，它是透析時(shí)連接體外循環(huán)和體內(nèi)心血管循環(huán)的重要結(jié) 構(gòu)，合適的透析通路是決定透析治療成敗的重要因素。但在實(shí)際血液透析過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)再 循環(huán)現(xiàn)象，再循環(huán)可明顯削弱血液透析的效率，影響透析的充分性。外周透析通路存在再循 環(huán)可能提示透析通路流量不足，其可引起血栓形成，從而使通路失敗的風(fēng)險(xiǎn)大大增加。血液透析的再循環(huán)一般包括心肺再循環(huán)和通路再循環(huán)，其中(1)心肺再循環(huán)經(jīng)過(guò)透析的部分血流不經(jīng)過(guò)全身組織，再次隨心輸出量(CO)回 到通路動(dòng)脈端進(jìn)入體外循環(huán)(Qb)。這部分血流量(Qa)與心輸出量(CO)的比值就被定義為 心肺再循環(huán)(CPR)。它可以用下面的公式表達(dá)R = Qb/(C0-Qa+Qb)。心肺再循環(huán)血流入透 析器大約需要2min。心肺再循環(huán)的量與透析參數(shù)和病人本身有關(guān)。透析器清除率、血管通 路流量以及心輸出量(CO)等都會(huì)影響CPR的量。CPR隨著通路流量的增加而增加。在高泵 速情況下，透析過(guò)程中心輸出量(CO)降低，相應(yīng)的可以加劇CPR。(PR—般在20% 30% 之間，最高可達(dá)50%。(2)通路再循環(huán)部分透析過(guò)的血液又回到體外循環(huán)管路的入口，即已透析過(guò)的 血液從靜脈針向動(dòng)脈針逆向流動(dòng)，這部分凈化過(guò)的逆流血流量(Qr)構(gòu)成了通路再循環(huán) (AR)。它可以表示為AR = Qr/Qb。通路再循環(huán)血在數(shù)秒內(nèi)流入透析器。引起AR的原因有 多種。一種是當(dāng)通路流量(Qa)達(dá)不到回路流量(Qb)要求時(shí)，形成了局部負(fù)壓，導(dǎo)致部分靜 脈側(cè)血液向動(dòng)脈側(cè)返流，一部分凈化過(guò)的體外循環(huán)血流(Qr)在通路之間形成短路；另一常 見(jiàn)原因是動(dòng)靜脈內(nèi)瘺穿刺針間距過(guò)小，或者穿刺于同一路血管，或者穿刺針的穿刺方向不 正確或相反。若排除以上情況仍有再循環(huán)，則應(yīng)考慮存在通路問(wèn)題，如血管解剖異?；蛲?下游段出現(xiàn)狹窄等。這些通路問(wèn)題使血液回流時(shí)阻力增加導(dǎo)致發(fā)生通路再循環(huán)。檢測(cè)透析通路再循環(huán)是制定合理的透析處方的重要先決條件。檢測(cè)再循環(huán)可能發(fā) 現(xiàn)血管狹窄，及時(shí)對(duì)血管狹窄采取血管成型術(shù)等干預(yù)措施，可能延長(zhǎng)透析通路的使用壽命。 現(xiàn)有再循環(huán)檢測(cè)方法包括了尿素法和非尿素的稀釋方法。其中尿素法包括三針尿素法和雙 針尿素法等，非尿素的稀釋方法包括生理鹽水稀釋技術(shù)、超聲稀釋技術(shù)、熱稀釋技術(shù)、電導(dǎo) 率技術(shù)、紅細(xì)胞壓積稀釋技術(shù)、光稀釋法/光濃度法、基于血清鉀離子的稀釋法、碳酸氫根 法、透析前葡萄糖注射法等等。從本質(zhì)上講，所有量化和測(cè)量透析通路再循環(huán)的方法都是基于指示劑稀釋原理。 其都是在循環(huán)血流中注射一種示蹤劑或者制造一個(gè)物理變化，隨著示蹤劑的完全稀釋?zhuān)?br> 4注射點(diǎn)的下游用傳感器檢測(cè)到的示蹤劑濃度就是一種與血流量相關(guān)的結(jié)果。由于再循環(huán)是 流量的比值，那么再循環(huán)的測(cè)定一般來(lái)說(shuō)就可以轉(zhuǎn)化成濃度的比值了。尿素在血液透析中 受控去除的過(guò)程，可以視為示蹤劑稀釋的一種重要的特例。各種稀釋技術(shù)中，如果只有一個(gè) 傳感器，則需要兩次注射示蹤劑；如果有兩個(gè)傳感器，則只需要一次注射。再循環(huán)的測(cè)定要 求能按需求頻率進(jìn)行而且不干擾透析治療。并且，用于再循環(huán)檢測(cè)的合適的示蹤劑必須無(wú) 毒、穩(wěn)定且能夠停留在血液中。但是，現(xiàn)有測(cè)定透析通路中再循環(huán)的技術(shù)普遍存在步驟繁瑣、耗時(shí)、耗力，不適用 于準(zhǔn)確快速應(yīng)對(duì)大量的透析患者的缺陷，所以有必要加以改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種測(cè)定透析通路的再循環(huán)率和/或再 循環(huán)量的方法和系統(tǒng)，其可以快速、準(zhǔn)確、大批量地測(cè)定透析通路的再循環(huán)率和再循環(huán)量。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種測(cè)定透析通路的再循環(huán)率和/或再循環(huán)量的 方法，所述方法包括A、在包含透析血管/內(nèi)瘺通路及透析儀管路的透析通路上注射造影劑；B、提取所述透析通路上的造影劑的超聲造影回波信號(hào)或多普勒信號(hào)并生成相應(yīng) 的時(shí)間強(qiáng)度曲線；C、根據(jù)所述超聲造影回波信號(hào)或多普勒信號(hào)的時(shí)間強(qiáng)度曲線的參數(shù)，計(jì)算所述透 析通路的再循環(huán)率和/或再循環(huán)量。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述步驟A中在緊鄰內(nèi)瘺靜脈端的透析儀管路的輸出管路段 彈丸式(bolus injection)注射預(yù)定量的所述造影劑。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述步驟B進(jìn)一步包括B1、提取所述透析通路上的造影劑的超聲造影回波信號(hào)或多普勒信號(hào)；B2、對(duì)所述超聲造影回波信號(hào)或多普勒信號(hào)進(jìn)行伽馬函數(shù)或類(lèi)伽馬函數(shù)的關(guān)聯(lián)及 擬合，生成所述超聲造影回波信號(hào)或多普勒信號(hào)的時(shí)間強(qiáng)度曲線。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述超聲造影回波信號(hào)和多普勒信號(hào)包括超聲背向散射回波 信號(hào)、多普勒頻移信號(hào)或者多普勒頻移音頻信號(hào)；所述步驟B1中同時(shí)或分次提取所述造影 劑在透析血管/內(nèi)瘺通路和透析儀管路的靜脈端段或輸出管路段、動(dòng)脈端段或輸入管路段 產(chǎn)生的超聲背向散射回波信號(hào)、多普勒頻移信號(hào)或多普勒頻移音頻信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述超聲背向散射回波信號(hào)在感興趣區(qū)域造影圖像或全幅造 影圖像中提??；所述感興趣區(qū)域造影圖像是指局限于超聲儀器對(duì)所述透析血管/內(nèi)瘺通路 和透析儀管路的超聲成像截面上所顯示的靜脈端段或輸出管路段、動(dòng)脈端段或輸入管路段 的圖像區(qū)域；所述全幅造影圖像是指超聲儀器對(duì)所述透析血管/內(nèi)瘺通路和透析儀管路的 超聲成像截面上所顯示的全部圖像。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述步驟C進(jìn)一步包括C1、在所述透析血管/內(nèi)瘺通路和透析儀管路的靜脈端段或輸出管路段、動(dòng)脈端 段或輸入管路段上產(chǎn)生所述時(shí)間強(qiáng)度曲線中至少一參數(shù)的至少一個(gè)值或比值作為第一 值；C2、測(cè)量透析血管/內(nèi)瘺通路和透析儀管路的靜脈端段或輸出管路段、動(dòng)脈端段或輸入管路段的截面積或內(nèi)徑比值作為第二值；C3、將所述第一值和第二值相乘或相除后得到第三值，并將所述第三值與所述透 析通路的流量和/或流速及其比率之間建立對(duì)應(yīng)關(guān)系得出所述透析通路的再循環(huán)率和/或 再循環(huán)量。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述第一值是指所述造影劑在透析血管/內(nèi)瘺通路和透析儀 管路的靜脈端段產(chǎn)生超聲造影回波信號(hào)與伽馬函數(shù)或類(lèi)伽馬函數(shù)關(guān)聯(lián)及擬合后，所計(jì)算透 析血管/內(nèi)瘺通路和透析儀管路的靜脈端段或輸出管路段、動(dòng)脈端段或輸入管路段的時(shí)間 強(qiáng)度曲線下面積及其比值，平均通過(guò)時(shí)間及其比值，平均渡越時(shí)間及其比值，達(dá)峰時(shí)間及其 比值，半降時(shí)間及其比值，上升斜率及其比值以及下降斜率及其比值。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述第二值是指由超聲儀器對(duì)透析血管/內(nèi)瘺通路的超聲成 像截面的測(cè)量得到所述透析血管/內(nèi)瘺通路的截面積或內(nèi)徑與所述透析儀管路的輸出管 路段的截面積或內(nèi)徑的比值；或者所述透析儀管路的輸出管路段的截面積或內(nèi)徑與所述透 析儀管路的輸入管路段的截面積或內(nèi)徑的比值。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種實(shí)現(xiàn)上述方法的測(cè)定透析通路的再循環(huán)率和/或再循 環(huán)量的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括超聲造影劑注射裝置，用于在包含透析血管/內(nèi)瘺通路及透析儀管路的透析通路 上注射造影劑；超聲信號(hào)提取裝置，用于提取所述透析通路上的造影劑的超聲造影回波信號(hào)或多 普勒信號(hào)并生成相應(yīng)的時(shí)間強(qiáng)度曲線；再循環(huán)計(jì)算裝置，與所述超聲信號(hào)提取裝置通信連接，用于根據(jù)所述超聲造影回 波信號(hào)或多普勒信號(hào)的時(shí)間強(qiáng)度曲線的參數(shù)，計(jì)算所述透析通路的再循環(huán)率和/或再循環(huán)量。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括一超聲儀器，所述超聲信號(hào)提取裝置和/或 所述再循環(huán)計(jì)算裝置內(nèi)嵌或者外接于所述超聲儀器。本發(fā)明通過(guò)在透析通路上注射造影劑，提取造影劑的超聲造影回波信號(hào)或多普勒 信號(hào)并生成時(shí)間強(qiáng)度曲線，根據(jù)該時(shí)間強(qiáng)度曲線的參數(shù)計(jì)算透析通路的再循環(huán)率和/或再 循環(huán)量?，F(xiàn)有技術(shù)測(cè)定透析通路再循環(huán)的方法采用的是輸注某種介質(zhì)來(lái)稀釋紅細(xì)胞，從而 降低超聲波的傳播速度以計(jì)算透析通路的再循環(huán)。與現(xiàn)有技術(shù)截然不同的是，本發(fā)明所使 用的超聲造影劑能顯著增強(qiáng)和提高透析通路的超聲聲波反射強(qiáng)度和聲學(xué)界面，而不影響超 聲波的傳播速度，其能夠快速、準(zhǔn)確、大批量地測(cè)定透析通路的再循環(huán)率和/或再循環(huán)量。


圖1是本發(fā)明測(cè)定透析通路的再循環(huán)率和/或再循環(huán)量的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例中測(cè)定透析通路的再循環(huán)率和/或再循環(huán)量的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖；圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例中測(cè)定透析通路的再循環(huán)率和/或再循環(huán)量的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖；圖4是本發(fā)明測(cè)定透析通路的再循環(huán)率和/或再循環(huán)量的方法流程圖；圖5是本發(fā)明優(yōu)選測(cè)定透析通路的再循環(huán)率和/或再循環(huán)量的方法流程圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。圖1示出了本發(fā)明測(cè)定透析通路的再循環(huán)率和/或再循環(huán)量的系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)， 所述系統(tǒng)100至少包括超聲造影劑注射裝置10、超聲信號(hào)提取裝置20以及再循環(huán)計(jì)算裝置 30，其中超聲造影劑注射裝置10，用于在包含透析血管/內(nèi)瘺通路(即透析血管內(nèi)瘺和/ 或血管通路)及透析儀管路的透析通路上注射造影劑。超聲造影劑主要是一類(lèi)各種生物兼 容膜材料(例如白蛋白、磷脂、聚合物等)包裹的微氣泡，它由惰性氣體組成，超聲造影劑最 大的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有腎毒性。超聲造影技術(shù)對(duì)微泡非常敏感，血液中只要有一個(gè)微泡，就可被超 聲探頭及其成像敏銳探測(cè)到。優(yōu)選的是，超聲造影劑注射裝置10在在緊鄰內(nèi)瘺靜脈端的透 析儀管路的輸出管路段上彈丸式注射(Bolus Techniques)預(yù)定量的造影劑。彈丸式注射可 在注射點(diǎn)形成一個(gè)高而窄的脈沖。這個(gè)示蹤劑脈沖隨著血流向下傳遞，首先被體外循環(huán)的 血流混合，接著是通路血流，最后被來(lái)自全身所有組織的靜脈血混合。通過(guò)心臟之后，一部 分已經(jīng)稀釋的示蹤劑最終回到通路。在這個(gè)過(guò)程中，這個(gè)脈沖越來(lái)越延遲、變寬、變小。一 些循環(huán)之后，示蹤劑就會(huì)均勻的分散在整個(gè)血容量中。示蹤劑從彈丸式注射進(jìn)入靜脈回路， 經(jīng)過(guò)上述過(guò)程再次回到通路需要15-25s，示蹤劑通過(guò)內(nèi)瘺只需要10-15s。超聲信號(hào)提取裝置20，用于提取透析通路上的造影劑的超聲造影回波信號(hào)或多普 勒信號(hào)并生成相應(yīng)的時(shí)間強(qiáng)度曲線。所述多普勒信號(hào)是在超聲儀器中將多普勒取樣容積置 于透析血管/內(nèi)瘺通路和透析儀管路的靜脈端段或輸出管路段、動(dòng)脈端段或輸入管路段提 取的多普勒增強(qiáng)信號(hào)。所述超聲造影回波信號(hào)或多普勒信號(hào)包括超聲背向散射回波信號(hào)、 多普勒頻移信號(hào)或者多普勒頻移音頻信號(hào)。更具體的是，超聲信號(hào)提取裝置20同時(shí)或分次 提取造影劑在透析血管/內(nèi)瘺通路和透析儀管路的靜脈端段或輸出管路段、動(dòng)脈端段或輸 入管路段產(chǎn)生的超聲背向散射回波信號(hào)、多普勒頻移信號(hào)或多普勒頻移音頻信號(hào)。并且，超 聲信號(hào)提取裝置20對(duì)超聲造影回波信號(hào)或多普勒信號(hào)進(jìn)行伽馬(Gamma)函數(shù)或類(lèi)伽馬函 數(shù)的關(guān)聯(lián)及擬合，生成超聲造影回波信號(hào)或多普勒信號(hào)的時(shí)間強(qiáng)度曲線。超聲信號(hào)提取裝 置20可以是由超聲探頭及相應(yīng)處理程序模塊構(gòu)成。再循環(huán)計(jì)算裝置30，與超聲信號(hào)提取裝置20通信連接，用于根據(jù)超聲造影回波信 號(hào)或多普勒信號(hào)的時(shí)間強(qiáng)度曲線的參數(shù)，計(jì)算透析通路的再循環(huán)率和/或再循環(huán)量。具體 而言，首先，再循環(huán)計(jì)算裝置30在透析血管/內(nèi)瘺通路和透析儀管路的靜脈端段或輸出管 路段、動(dòng)脈端段或輸入管路段上產(chǎn)生時(shí)間強(qiáng)度曲線中至少一參數(shù)的至少一個(gè)值或比值作為 第一值；接著，再循環(huán)計(jì)算裝置30測(cè)量透析血管/內(nèi)瘺通路和透析儀管路的靜脈端段或輸 出管路段、動(dòng)脈端段或輸入管路段的截面積或內(nèi)徑比值作為第二值；然后，再循環(huán)計(jì)算裝置 30將第一值和第二值相乘或相除后得到第三值，并將第三值與透析通路的流量和/或流速 及其比率之間建立對(duì)應(yīng)關(guān)系得出透析通路的再循環(huán)率和/或再循環(huán)量。所述截面可以是橫 截面或者縱截面，可通過(guò)取樣容積和深度來(lái)確定，或基于自動(dòng)邊界限定或其他解剖學(xué)器官 特征來(lái)確定。再循環(huán)計(jì)算裝置30可以是處理程序模塊或者具有處理程序模塊的計(jì)算機(jī)，且
7再循環(huán)計(jì)算裝置30可與超聲信號(hào)提取裝置20合為一體設(shè)置。本發(fā)明測(cè)定透析通路的再循環(huán)率和/或再循環(huán)量的系統(tǒng)100還包括一超聲儀器 40，超聲儀器40是指具備造影成像技術(shù)、頻譜多普勒檢測(cè)功能、能量多普勒成像功能和/或 彩色多普勒成像功能的超聲裝置，所述超聲信號(hào)提取裝置20和/或再循環(huán)計(jì)算裝置30內(nèi) 嵌或者外接于超聲儀器40。本發(fā)明測(cè)定透析通路的再循環(huán)率和/或再循環(huán)量的系統(tǒng)100的第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)如 圖2所示，所述超聲信號(hào)提取裝置20和再循環(huán)計(jì)算裝置30內(nèi)嵌于超聲儀器40中。其中， 超聲信號(hào)提取裝置20可以由超聲探頭及相應(yīng)處理程序模塊構(gòu)成，可用于造影成像的脈沖 發(fā)射和回波成像存儲(chǔ)和回放。再循環(huán)計(jì)算裝置30由處理程序模塊構(gòu)成。本發(fā)明測(cè)定透析通路的再循環(huán)率和/或再循環(huán)量的系統(tǒng)100的第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)如 圖3所示，所述超聲信號(hào)提取裝置20和再循環(huán)計(jì)算裝置30外接于超聲儀器40，由超聲信 號(hào)提取裝置20與超聲儀器40通信連接，而再循環(huán)計(jì)算裝置30與超聲信號(hào)提取裝置20通 信連接。超聲信號(hào)提取裝置20和再循環(huán)計(jì)算裝置30可以是具有處理程序模塊的獨(dú)立計(jì)算 機(jī)，其通過(guò)視頻、射頻或音頻信號(hào)線通過(guò)超聲儀器40自身的視頻、射頻或音頻輸出端口連 接，同時(shí)或分別采集造影圖像、射頻或多普勒頻移音頻信號(hào)。超聲信號(hào)提取裝置20和再循 環(huán)計(jì)算裝置30也可直接讀取超聲儀器40自存的超聲造影后的造影圖像、射頻或多普勒頻 移音頻信號(hào)，并自動(dòng)轉(zhuǎn)換為時(shí)間強(qiáng)度曲線。在透析通路的再循環(huán)測(cè)定過(guò)程中，將超聲儀器40的超聲探頭置于透析血管/內(nèi)瘺 通路及透析管路上，經(jīng)透析儀管路的輸出管路段彈丸式注射超聲造影劑，在超聲儀器40的 成像截面進(jìn)行定位，施加超聲脈沖；經(jīng)由固定超聲探頭同時(shí)或分次提取造影劑在透析血管 /內(nèi)瘺通路和透析儀管路的靜脈端段或輸出管路段、動(dòng)脈端段或輸入管路段產(chǎn)生的造影回 波信號(hào)，這種信號(hào)的提取可以是探測(cè)局部的視頻信號(hào)強(qiáng)化的動(dòng)態(tài)變化序列，也可以是探測(cè) 局部的射頻信號(hào)強(qiáng)化的動(dòng)態(tài)變化序列，也可是能量多普勒顯像的動(dòng)態(tài)變化序列對(duì)應(yīng)的視頻 信號(hào)或射頻信號(hào)，也可是多普勒頻譜增強(qiáng)的動(dòng)態(tài)變化序列，也可是多普勒頻移音頻信號(hào)增 強(qiáng)的動(dòng)態(tài)變化序列。上述提取視頻信號(hào)或射頻信號(hào)或多普勒頻移信號(hào)包括超聲儀器40在 特定造影成像模式或彩色多普勒模式、能量多普勒模式或超聲多普勒頻譜方式所形成的視 頻信號(hào)、射頻信號(hào)、多普勒頻移信號(hào)或多普勒頻移音頻信號(hào)。本發(fā)明提出一種無(wú)創(chuàng)性測(cè)定透析通路的再循環(huán)率和/或再循環(huán)量的方案，通過(guò)注 射超聲造影劑微泡達(dá)到增強(qiáng)、增多透析管路內(nèi)的超聲聲波反射強(qiáng)度以及聲學(xué)界面，從而超 聲掃查能快速準(zhǔn)確對(duì)透析血管/內(nèi)瘺通路及透析儀管路同時(shí)顯像、定位。超聲造影技術(shù)是 繼CT (計(jì)算機(jī)斷層掃描)、MRI (核磁共振成像)等的造影增強(qiáng)后出現(xiàn)的一種新穎的醫(yī)學(xué)影 像成像技術(shù)。它和CT、MRI —樣都是經(jīng)靜脈注射造影劑，從而形成臟器的明顯強(qiáng)化來(lái)達(dá)到對(duì) 比成像的目的。因此，與之相應(yīng)的感興趣區(qū)域的圖像像素的強(qiáng)度隨時(shí)間的變化也部分反映 了造影劑在局部組織灌注的稀釋過(guò)程，這一過(guò)程可用指示劑稀釋原理分析，并可用于計(jì)算 組織灌注。但CT、MRI的造影劑并非完全意義的血池造影劑，它們都要進(jìn)入血管外間隙。超 聲造影劑與之相比，在進(jìn)行灌注定量研究領(lǐng)域存在以下優(yōu)勢(shì)①血池造影；②可被打破。第 二特征是其他造影技術(shù)所沒(méi)有，為超聲造影劑的灌注定量研究提供了良好的物理基礎(chǔ)。圖4示出了本發(fā)明測(cè)定透析通路的再循環(huán)率和/或再循環(huán)量的方法流程，其通過(guò) 如圖1 3中的系統(tǒng)100實(shí)現(xiàn)，具體包括步驟如下
步驟S401，在包含透析血管/內(nèi)瘺通路及透析儀管路的透析通路上注射造影劑， 本步驟具體由超聲造影劑注射裝置10實(shí)現(xiàn)。步驟S402，提取透析通路上的造影劑的超聲造影回波信號(hào)或多普勒信號(hào)并生成相 應(yīng)的時(shí)間強(qiáng)度曲線，本步驟具體由超聲信號(hào)提取裝置20實(shí)現(xiàn)。步驟S403，根據(jù)超聲造影回波信號(hào)或多普勒信號(hào)的時(shí)間強(qiáng)度曲線的參數(shù)，計(jì)算透 析通路的再循環(huán)率和/或再循環(huán)量，本步驟具體由再循環(huán)計(jì)算裝置30實(shí)現(xiàn)。圖5示出了本發(fā)明優(yōu)選的測(cè)定透析通路的再循環(huán)率和/或再循環(huán)量的方法流程， 其通過(guò)如圖1 3中的系統(tǒng)100實(shí)現(xiàn)，具體包括步驟如下步驟S501，在緊鄰內(nèi)瘺靜脈端的透析儀管路的輸出管路段彈丸式注射預(yù)定量的造 影劑，所述彈丸式注射是指小于一秒內(nèi)將超聲造影劑注入管路內(nèi)和以固定時(shí)間長(zhǎng)度注入的 方式，本步驟具體由超聲造影劑注射裝置10實(shí)現(xiàn)。步驟S502，提取透析通路上的造影劑的超聲造影回波信號(hào)或多普勒信號(hào)，本步驟 具體由超聲信號(hào)提取裝置20實(shí)現(xiàn)。超聲信號(hào)提取裝置20可同時(shí)或分次提取造影劑在透析 血管/內(nèi)瘺通路和透析儀管路的靜脈端段或輸出管路段、動(dòng)脈端段或輸入管路段產(chǎn)生的超 聲背向散射回波信號(hào)、多普勒頻移信號(hào)或多普勒頻移音頻信號(hào)。優(yōu)選的是，超聲背向散射回 波信號(hào)是在超聲圖像(如二維超聲圖像)上勾畫(huà)感興趣區(qū)域造影圖像或者提權(quán)全幅造影 圖像中提取。感興趣區(qū)域造影圖像是指局限于超聲儀器對(duì)透析血管/內(nèi)瘺通路和透析儀 管路的超聲成像截面上所顯示的靜脈端段或輸出管路段、動(dòng)脈端段或輸入管路段的圖像區(qū) 域；全幅造影圖像是指超聲儀器對(duì)透析血管/內(nèi)瘺通路和透析儀管路的超聲成像截面上所 顯示的全部圖像。步驟S503，自動(dòng)或在手動(dòng)控制下，對(duì)超聲造影回波信號(hào)或多普勒信號(hào)進(jìn)行伽馬函 數(shù)或類(lèi)伽馬函數(shù)的關(guān)聯(lián)及擬合，生成超聲造影回波信號(hào)或多普勒信號(hào)的時(shí)間強(qiáng)度曲線，本 步驟具體由超聲信號(hào)提取裝置20實(shí)現(xiàn)。步驟S504，在透析血管/內(nèi)瘺通路和透析儀管路的靜脈端段或輸出管路段、動(dòng)脈 端段或輸入管路段上產(chǎn)生時(shí)間強(qiáng)度曲線中至少一參數(shù)的至少一個(gè)值或比值作為第一值。所 述第一值是指造影劑在透析血管/內(nèi)瘺通路和透析儀管路的靜脈端段產(chǎn)生超聲造影回波 信號(hào)與伽馬函數(shù)或類(lèi)伽馬函數(shù)關(guān)聯(lián)及擬合后，所計(jì)算透析血管/內(nèi)瘺通路和透析儀管路的 靜脈端段或輸出管路段、動(dòng)脈端段或輸入管路段的時(shí)間強(qiáng)度曲線下面積及其比值，平均通 過(guò)時(shí)間及其比值，平均渡越時(shí)間及其比值，達(dá)峰時(shí)間及其比值，半降時(shí)間及其比值，上升斜 率及其比值以及下降斜率及其比值等。步驟S505，測(cè)量透析血管/內(nèi)瘺通路和透析儀管路的靜脈端段或輸出管路段、動(dòng) 脈端段或輸入管路段的截面積或內(nèi)徑比值作為第二值。所述第二值是指由超聲儀器對(duì)透析 血管/內(nèi)瘺通路的超聲成像截面的測(cè)量得到透析血管/內(nèi)瘺通路的截面積或內(nèi)徑與透析儀 管路的輸出管路段的截面積或內(nèi)徑的比值；或者透析儀管路的輸出管路段的截面積或內(nèi)徑 與透析儀管路的輸入管路段的截面積或內(nèi)徑的比值。步驟S506，將第一值和第二值相乘或相除后得到第三值。步驟S507，將第三值與透析通路的流量和/或流速及其比率之間建立對(duì)應(yīng)關(guān)系即 可得出透析通路的再循環(huán)率和/或再循環(huán)量。上述步驟S504至S507均由再循環(huán)計(jì)算裝置30實(shí)現(xiàn)。
以下，具體舉出兩個(gè)實(shí)例來(lái)描述本發(fā)明計(jì)算透析通路的再循環(huán)率和再循環(huán)量的方 法一、積分法與透析器直接相連的靜脈端、動(dòng)脈端導(dǎo)管流量沒(méi)有進(jìn)入體內(nèi)時(shí)，應(yīng)是絕對(duì)相等，因 為導(dǎo)管內(nèi)的流量是由透析器的泵決定。從靜脈端體外部分的導(dǎo)管彈丸注射一定量造影劑， 如存在通路再循環(huán)(即從內(nèi)瘺的靜脈端向動(dòng)脈端流動(dòng))，則可在內(nèi)瘺的動(dòng)脈端的體外部位 的導(dǎo)管內(nèi)測(cè)得再循環(huán)過(guò)來(lái)的造影劑強(qiáng)度變化。這樣就有通路再循環(huán)內(nèi)的血流量Qr占透析器流量Qb的比值，即通路再循環(huán)R = Qr/Qb可以 根據(jù)兩個(gè)不同部位的時(shí)間強(qiáng)度曲線的分析計(jì)算獲得。假設(shè)造影劑數(shù)量為時(shí)間函數(shù)Mv(t)，在 靜脈端體外導(dǎo)管部位取樣容積(全部充滿(mǎn)血液)的均質(zhì)血流容積為V，與樣本組織的取樣容 積體積相等，Cv(t)為均質(zhì)血流內(nèi)造影劑氣泡的濃度隨時(shí)間變化的函數(shù)，則Mv(t) = QbXCv(t)(1)類(lèi)似的在動(dòng)脈端的造影劑數(shù)量為Ma (t)，造影劑濃度為Ca(t)，R為單位時(shí)間內(nèi)同一 大小取樣容積的動(dòng)脈端的反流過(guò)來(lái)的血流容積占靜脈端管腔內(nèi)血流容積V的比率(R即為 通路再循環(huán)比率)，因此動(dòng)脈端內(nèi)反流流量應(yīng)為RXQb。Ma(t) = RXQbXCa(t)(2)(2)/(1)后以時(shí)間進(jìn)行積分得
rMa{t)dt fCa{t)dt
J-CO一 尺 4-C30
￡Mv(t)dt [lCv{t)dt(3)
假定注射后微泡迅速混合，血液及微氣泡是從靜脈端反流到達(dá)測(cè)定動(dòng)脈端時(shí)，其 靜脈端及動(dòng)脈端濃度相等，則根據(jù)質(zhì)量守恒定律有Ca (t)dt = Cv (t)dt— fMvm
X(4)Ma(t)及虬⑴不是直接測(cè)量的，需要由視頻強(qiáng)度Ia(t)及Iv(t)取代，根據(jù)假設(shè)取 樣容積v內(nèi)的指示劑視頻強(qiáng)度與取樣部位的單位容積的微泡含量成線性關(guān)系，由此分別得 出，靜脈端和動(dòng)脈端的視頻強(qiáng)度關(guān)系式Mv(t) = VXIv(t) X “(5)Ma(t) = VXIa(t) X
(6)
￡Ma(t)dt _ [jam
rMv{t)dt rim
J-coJ—cc 常數(shù)“和“在同深度及部位上相等，則有(6)/(5)并以時(shí)間進(jìn)行積分得
R 二令--(,公式(7)即為通路的再循環(huán)率的計(jì)算公式，也就是靜脈端和動(dòng)脈端造影時(shí)間強(qiáng)度 曲線的曲線下面積比。二、通過(guò)時(shí)間法本方法通過(guò)測(cè)定超聲造影劑通過(guò)超聲截面的平均通過(guò)時(shí)間計(jì)算再循環(huán)比率和再 循環(huán)量。即可測(cè)定透析血管/內(nèi)瘺通路上與透析管路上的平均通過(guò)時(shí)間，也可通過(guò)測(cè)定動(dòng) 脈端段與靜脈端段的通過(guò)時(shí)間差值計(jì)算得到透析血管/內(nèi)瘺通路上的平均通過(guò)時(shí)間。直接測(cè)定推導(dǎo)截面超聲聲束的寬度d，則在對(duì)上述透析管路的橫截面上，注射超聲造影劑后造影 劑均要通過(guò)的長(zhǎng)度為d的，造影劑通過(guò)長(zhǎng)度為d的距離所需時(shí)間為T(mén)，透析管路的直徑為D， 則透析管路的流量Q應(yīng)為Q = (d/T) X 3i X (D/2)2(8)在透析血管/內(nèi)瘺通路上的流量為Qr = (d/Tr) X 3i X (Dr/2)2(9)在透析管路內(nèi)瘺靜脈端段上的流量為Qb = (d/Tv) X 3i X (Dv/2)2(10)則透析再循環(huán)率為兩者的比值(9)/(10)Qr/Qb = (Tv/Tr) X (Dr/Dv)(11)由式11可知再循環(huán)率實(shí)際就是透析血管/內(nèi)瘺通路與透析管路之間截面積或內(nèi) 徑及造影劑平均通過(guò)時(shí)間比值。間接測(cè)定推導(dǎo)因應(yīng)再循環(huán)發(fā)生順序，造影劑自靜脈端注射，后再通過(guò)透析血管/ 內(nèi)瘺通路，再到透析管路的動(dòng)脈端段。則動(dòng)脈端段和靜脈端段的透析通路平均通過(guò)時(shí)間的 差值等于造影劑通過(guò)透析血管/內(nèi)瘺通路總共所花的時(shí)間。設(shè)定彈丸式注射入透析管路靜脈端段的造影劑通過(guò)超聲截面長(zhǎng)度d所需時(shí)間為 Tv，造影劑通過(guò)透析血管/內(nèi)瘺通路的時(shí)間為T(mén)，造影劑過(guò)了內(nèi)瘺通路后進(jìn)入透析管路動(dòng)脈 端段而后再通過(guò)超聲截面長(zhǎng)度d，所獲得的平均通過(guò)時(shí)間為T(mén)a。透析管路無(wú)論動(dòng)脈端還是 靜脈端，由于管徑都相等，流量都相等(都由透析泵的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定)。如沒(méi)有內(nèi)瘺再循環(huán)通路 存在，動(dòng)脈端段和靜脈端段在超聲截面上的造影強(qiáng)化信號(hào)的通過(guò)時(shí)間必然相等。但由于有 透析血管/內(nèi)瘺通路的存在而導(dǎo)致了動(dòng)脈端段的通過(guò)時(shí)間的延長(zhǎng)，延長(zhǎng)的時(shí)間就是等于造 影劑通過(guò)透析血管/內(nèi)瘺通路所花的總時(shí)間。因此造影劑通過(guò)血管內(nèi)瘺的總時(shí)間是動(dòng)脈端 段和靜脈端段造影劑平均通過(guò)時(shí)間的差值。這時(shí)，可通過(guò)超聲成像明確獲知透析血管/內(nèi)瘺通路的長(zhǎng)度L，和血管內(nèi)瘺內(nèi)徑D。 則血管通路的流量為Qr = (L/(Ta-Tv))X ji X(D/2)2。透析管路的流量Qb是固定值。則 兩者的比值就算出準(zhǔn)確的再循環(huán)率。本發(fā)明并不限于上述兩個(gè)具體實(shí)施例，通過(guò)采集其他凡能因造影劑而形成超聲回 波信號(hào)增強(qiáng)的方法，均可用于透析再循環(huán)的測(cè)定。綜上所述，本發(fā)明通過(guò)在透析通路上注射造影劑，提取造影劑的超聲造影回波信
11號(hào)或多普勒信號(hào)并生成時(shí)間強(qiáng)度曲線，根據(jù)該時(shí)間強(qiáng)度曲線的參數(shù)計(jì)算透析通路的再循環(huán) 率和/或再循環(huán)量?，F(xiàn)有技術(shù)測(cè)定透析通路再循環(huán)的方法采用的是輸注某種介質(zhì)來(lái)稀釋紅 細(xì)胞，從而降低超聲波的傳播速度以計(jì)算透析通路的再循環(huán)。與現(xiàn)有技術(shù)截然不同的是，本 發(fā)明所使用的超聲造影劑能顯著增強(qiáng)和提高透析通路的超聲聲波反射強(qiáng)度和聲學(xué)界面，而 不影響超聲波的傳播速度，其能夠快速、準(zhǔn)確、大批量地測(cè)定透析通路的再循環(huán)率和/或再 循環(huán)量。 當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟 悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變 形都應(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
一種測(cè)定透析通路的再循環(huán)率和/或再循環(huán)量的方法，其特征在于，所述方法包括A、在包含透析血管/內(nèi)瘺通路及透析儀管路的透析通路上注射造影劑；B、提取所述透析通路上的造影劑的超聲造影回波信號(hào)或多普勒信號(hào)并生成相應(yīng)的時(shí)間強(qiáng)度曲線；C、根據(jù)所述超聲造影回波信號(hào)或多普勒信號(hào)的時(shí)間強(qiáng)度曲線的參數(shù)，計(jì)算所述透析通路的再循環(huán)率和/或再循環(huán)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟A中在緊鄰內(nèi)瘺靜脈端的透析儀 管路的輸出管路段彈丸式注射預(yù)定量的所述造影劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟B進(jìn)一步包括B1、提取所述透析通路上的造影劑的超聲造影回波信號(hào)或多普勒信號(hào)；B2、對(duì)所述超聲造影回波信號(hào)或多普勒信號(hào)進(jìn)行伽馬函數(shù)或類(lèi)伽馬函數(shù)的關(guān)聯(lián)及擬 合，生成所述超聲造影回波信號(hào)或多普勒信號(hào)的時(shí)間強(qiáng)度曲線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述超聲造影回波信號(hào)和多普勒信號(hào)包 括超聲背向散射回波信號(hào)、多普勒頻移信號(hào)或者多普勒頻移音頻信號(hào)；所述步驟B 1中同 時(shí)或分次提取所述造影劑在透析血管/內(nèi)瘺通路和透析儀管路的靜脈端段或輸出管路段、 動(dòng)脈端段或輸入管路段產(chǎn)生的超聲背向散射回波信號(hào)、多普勒頻移信號(hào)或多普勒頻移音頻 信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述超聲背向散射回波信號(hào)在感興趣區(qū) 域造影圖像或全幅造影圖像中提??；所述感興趣區(qū)域造影圖像是指局限于超聲儀器對(duì)所述 透析血管/內(nèi)瘺通路和透析儀管路的超聲成像截面上所顯示的靜脈端段或輸出管路段、動(dòng) 脈端段或輸入管路段的圖像區(qū)域；所述全幅造影圖像是指超聲儀器對(duì)所述透析血管/內(nèi)瘺 通路和透析儀管路的超聲成像截面上所顯示的全部圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟C進(jìn)一步包括C1、在所述透析血管/內(nèi)瘺通路和透析儀管路的靜脈端段或輸出管路段、動(dòng)脈端段或 輸入管路段上產(chǎn)生所述時(shí)間強(qiáng)度曲線中至少一參數(shù)的至少一個(gè)值或比值作為第一值；C2、測(cè)量透析血管/內(nèi)瘺通路和透析儀管路的靜脈端段或輸出管路段、動(dòng)脈端段或輸 入管路段的截面積或內(nèi)徑比值作為第二值；C3、將所述第一值和第二值相乘或相除后得到第三值，并將所述第三值與所述透析通 路的流量和/或流速及其比率之間建立對(duì)應(yīng)關(guān)系得出所述透析通路的再循環(huán)率和/或再循 環(huán)量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一值是指所述造影劑在透析血管 /內(nèi)瘺通路和透析儀管路的靜脈端段產(chǎn)生超聲造影回波信號(hào)與伽馬函數(shù)或類(lèi)伽馬函數(shù)關(guān) 聯(lián)及擬合后，所計(jì)算透析血管/內(nèi)瘺通路和透析儀管路的靜脈端段或輸出管路段、動(dòng)脈端 段或輸入管路段的時(shí)間強(qiáng)度曲線下面積及其比值，平均通過(guò)時(shí)間及其比值，平均渡越時(shí)間 及其比值，達(dá)峰時(shí)間及其比值，半降時(shí)間及其比值，上升斜率及其比值以及下降斜率及其比 值。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二值是指由超聲儀器對(duì)透析血管 /內(nèi)瘺通路的超聲成像截面的測(cè)量得到所述透析血管/內(nèi)瘺通路的截面積或內(nèi)徑與所述透 析儀管路的輸出管路段的截面積或內(nèi)徑的比值；或者所述透析儀管路的輸出管路段的截面積或內(nèi)徑與所述透析儀管路的輸入管路段的截面積或內(nèi)徑的比值。
9.一種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1 8任一項(xiàng)所述方法的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括 超聲造影劑注射裝置，用于在包含透析血管/內(nèi)瘺通路及透析儀管路的透析通路上注射造影劑；超聲信號(hào)提取裝置，用于提取所述透析通路上的造影劑的超聲造影回波信號(hào)或多普勒 信號(hào)并生成相應(yīng)的時(shí)間強(qiáng)度曲線；再循環(huán)計(jì)算裝置，與所述超聲信號(hào)提取裝置通信連接，用于根據(jù)所述超聲造影回波信 號(hào)或多普勒信號(hào)的時(shí)間強(qiáng)度曲線的參數(shù)，計(jì)算所述透析通路的再循環(huán)率和/或再循環(huán)量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括一超聲儀器，所述超聲 信號(hào)提取裝置和/或所述再循環(huán)計(jì)算裝置內(nèi)嵌或者外接于所述超聲儀器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種測(cè)定透析通路的再循環(huán)率和/或再循環(huán)量的方法，包括在包含透析血管/內(nèi)瘺通路及透析儀管路的透析通路上注射造影劑；提取所述透析通路上的造影劑的超聲造影回波信號(hào)或多普勒信號(hào)并生成相應(yīng)的時(shí)間強(qiáng)度曲線；根據(jù)所述超聲造影回波信號(hào)或多普勒信號(hào)的時(shí)間強(qiáng)度曲線的參數(shù)，計(jì)算所述透析通路的再循環(huán)率和/或再循環(huán)量。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種測(cè)定透析通路的再循環(huán)率和/或再循環(huán)量的系統(tǒng)。借此，本發(fā)明可以快速、準(zhǔn)確、大批量地測(cè)定透析通路的再循環(huán)率和再循環(huán)量。
文檔編號(hào)A61M1/14GK101920049SQ200910107958
公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2009年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月11日
發(fā)明者周翔 申請(qǐng)人:四川大學(xué)華西醫(yī)院