功能參數(shù)的計(jì)算方法，其特 征在于，所述的四肢肱動脈和踝動脈搏波需進(jìn)行波形平均，其平均的是四肢壓力傳感器提 取的壓力脈搏波分量，波形平均的步驟，包括:首先讀取波形數(shù)據(jù)，標(biāo)定完整的波形求出周 期，然后對波形進(jìn)行周期和幅值歸一化處理，使脈搏波單波數(shù)據(jù)具有統(tǒng)一的幅值和長度，并 求得平均波形。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的四肢血壓脈搏波的心臟血管功能參數(shù)的計(jì)算方法，其特征在 于，所述的非線性脈搏波理論，建立四肢血壓、血流量兩個基本血流動力學(xué)參量和四肢脈搏 波之間的關(guān)系式，并根據(jù)人體心臟血管系統(tǒng)的固有特征參數(shù)或者幾何參數(shù)，推導(dǎo)出四肢血 壓脈搏數(shù)據(jù)、血流量與心臟血管功能參數(shù)的關(guān)系式并進(jìn)行計(jì)算。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于四肢血壓脈搏波的心臟血管功能參數(shù)的計(jì)算方法，其特 征在于，在上位機(jī)和下位機(jī)中依次按以下步驟實(shí)現(xiàn)的： 步驟(1 )，上位機(jī)和下位機(jī)初始化： 上位機(jī)輸入:被測者的個人信息，包括性別、年齡、身高、體重、肩寬既往病史信息； 下位機(jī)檢測:被測者肱動脈和踝動脈四肢的脈搏波和血壓； 上位機(jī)記錄:被測者肱動脈和踝動脈四肢的脈搏波波形和血壓壓力值； 步驟(2)，上位機(jī)自動檢測、記錄、保存四肢的脈搏波波形圖，對得到的波形圖利用周期 和幅值歸一化處理進(jìn)行波形平均，然后按下式計(jì)算分別得到一個心動周期內(nèi)被測者的四肢 平均動脈壓Pmf，平均動脈壓為一個心動周期內(nèi)四肢分別對應(yīng)的動脈壓力的平均值；T為一個心動周期，f?為四肢的標(biāo)號，f = 1，2，3，4分別表示右上肢、左上肢、右下肢、左下 肢，P (t)f為一個心動周期內(nèi)不同時刻各采樣點(diǎn)對應(yīng)的脈壓值，f = 1，2，3，4。 步驟(3)，按下式計(jì)算波形因子kf，f=1，2,3,4;Pdf為舒張壓，Psf為收縮壓，均為四肢肱動脈和踝動脈的實(shí)際測量值，f=l，2,3,4; 步驟(4)，按下式計(jì)算肱動脈和踝動脈壓力脈搏波的傳播速度c(t)f:其中： P(t)f為一個心動周期內(nèi)不同時刻各采樣點(diǎn)對應(yīng)的脈壓值，f= 1，2，3，4; P為血液密度，P=1.05*10-3kg/cm3; bf為脈搏波波形參數(shù)，按下式計(jì)算，f= 1，2，3，4:a為與速度剖面有關(guān)的參數(shù)，a= 0.57; 步驟(5)按下式計(jì)算肱動脈和踝動脈壓力脈搏波的空間壓力梯度F(t)f，從而得到一個 心動周期內(nèi)不同時刻的壓力梯度；:f其中：為一個心動周期內(nèi)不同時刻壓力對時間的導(dǎo)數(shù)，clf(f=l，2,3,4)為四肢動脈內(nèi)的 血液脈搏波的傳播速度，為四肢動脈內(nèi)脈搏波的角頻率，，bmr，bmi為四肢動脈 內(nèi)脈搏波的系數(shù)，m= 1，2，3……，按下式遞推得出：卩》為平均動脈壓，P為血壓在動脈內(nèi)坐標(biāo)Z和時間t的函數(shù)，其傅立葉形式為：幅值和頻率由實(shí)測波形獲得； 步驟(6)，按下式計(jì)算一個心動周期內(nèi)不同時刻肱動脈和踝動脈四肢的血流量Q(t)f;其中： Mt)f為血流量隨時間變化的一次冪系數(shù)；e(t)f為血流量隨時間變化的二次冪系數(shù);A(t)f為一個心動周期內(nèi)血管半徑隨時間變化的函數(shù)，主要描述一個心動周期內(nèi)血管彈性收 縮擴(kuò)張的動態(tài)過程，Q(t)f為一個心動周期內(nèi)不同時刻肱動脈和踝動脈各采樣點(diǎn)對應(yīng)的血 流量值，f=l，2,3,4; 入(t)f用下式表示，f=l，2,3,4:f其中： a為生理?xiàng)l件下人體修正系數(shù)，是計(jì)算A(t)f時涉及一個心動周期內(nèi)血流量隨時間變化 時的非線性脈搏波傳播系數(shù)，a= 0.57; 0為生理?xiàng)l件下人體修正系數(shù)，是計(jì)算A(t)f時一個心動周期內(nèi)血管半徑隨時間變化時 的非線性脈搏波傳播系數(shù)，與血管半徑彈性擴(kuò)張有關(guān)，0 = 0.1.173; Y為血液運(yùn)動粘度，為血液動力粘度與血液密度的比值； 扮為正常生理?xiàng)l件下血管在體長度與血管受力平衡時長度的比值，fo= 〇. 57; 為血管受力平衡時半徑與未變形時血管半徑比值，&m= 1.105;a2為生理?xiàng)l件下人體修正系數(shù)，&2 _=V'〇.9: e(t)f用下式表示，（f=l，2,3,4):其中： 屯為血管中自然狀態(tài)下的半錐角，中=1° ; 說為生理?xiàng)l件下人體修正系數(shù)，是計(jì)算e(t)f時一個心動周期內(nèi)血管半徑隨時間變化時 的非線性脈搏波傳播系數(shù)，與血管半徑彈性收縮有關(guān)，說=_1.5; A(t)f用下式表示，f=l，2,3,4:5其中： Rm = 0.042 + 0.000625(1 + 0,36\^)v1ii其中： G為被測者年齡，h為被測者身高，1為被測者肩寬，均為實(shí)測值； 步驟(7)，按下式并利用預(yù)估-修正的方法計(jì)算肱動脈和踝動脈四肢血流量Q(t)f的預(yù)估 值和修正值Q(t) (n+i)f，f= 1，2，3，4從而分析計(jì)算出一個心動周期內(nèi)不同時刻四肢 分別對應(yīng)的血流量數(shù)值解； Q⑴&+l)f=Q⑴nf+TG(Q⑴ 心 Q(t)〇1+以=Q(t)址屮T[G(Q^nt,Tnf) +G(⑴Q?n+ 1)f,Tfw^ n表示時間序列號，n= 1,2 ,......N表示(n+1)時刻的四肢血流量預(yù)估值，Q (t)(n+1)f表示(n+1)時刻的四肢血流量修正值，G(Q(t)，W為中間函數(shù)，而^ =(n-1)Att為時間量綱，N為一個心動周期T內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)，在數(shù)值上等于一個心動周期T內(nèi)的采樣時刻數(shù)； 步驟(8)，按下式計(jì)算一個心動周期內(nèi)不同時刻的人體血流量Q(t) Q(t) 其中： ^義義義是以^也^冰^^認(rèn)的修正參數(shù)力為常數(shù)項(xiàng)一為常數(shù)項(xiàng)^參數(shù)的 數(shù)值解通過醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)中的非線性回歸方法確定； 步驟(9)，血流量的誤差判定按下式迭代計(jì)算判斷誤差：其中： Q(t)〇為健康人群的血流量的參考值;迭代計(jì)算血流量的相對誤差應(yīng)滿足誤差率小于 5%，若不符合應(yīng)重復(fù)上述步驟，至誤差判定小于5%;如果執(zhí)行上述操作后誤差仍然大于 5%，則修正血流量擬合公式的回歸系數(shù)，直至； 步驟(10 )，按下式計(jì)算一個心動周期內(nèi)的人體平均血流量Qm:步驟（11 )，按照下式計(jì)算心臟功能血流參數(shù):心搏出量SV、心輸出量CO、心搏指數(shù)SI、心 臟指數(shù)CI和總血容量BV;BV= 2.65*BSA(L)其中： HR為心率，由實(shí)際測量獲得;BSA為表示人體總表面積，按下式計(jì)算：BSA(m2)=0.0061H(cm)+0.0128W(kg)-0.1592 其中： H和W分別為身高和體重，由實(shí)際測量獲得； 步驟(12)，按下式計(jì)算外周血管的血管參數(shù):外周阻力TPR和順應(yīng)性C兩個參數(shù)：其中： Ps為右上肢肱動脈收縮壓，Pd為右上肢肱動脈舒張壓，均有由實(shí)際測量獲得。Pm為平均 動脈壓，按下式計(jì)算步驟（13)，按下式計(jì)算微循環(huán)的血流參數(shù):血流半更新率ALK、血流半更新時間ALT和血 液平均滯留時間TM參數(shù)：步驟(14)，按下式計(jì)算心臟做功參數(shù):心臟平均功率MPP、心臟每搏運(yùn)動功SKE; MPP=Pm*Qm(mj)(mj)其中： Ts為收縮間期，S為主動脈瓣口面積2.5-3.5cm2，P為血液密度，P= 1.05*10-3kg/cm3，Ps為右上肢肱動脈收縮壓。
【專利摘要】一種基于四肢血壓脈搏的心臟血管功能參數(shù)的計(jì)算方法，屬于生物力學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。利用脈搏波傳感器和血壓傳感器檢測四肢的動脈血壓和壓力脈搏波，實(shí)現(xiàn)心臟功能，動脈網(wǎng)硬化程度、心臟和血管功能的血流參數(shù)的無創(chuàng)同步檢測。其步驟是，先采集四肢肱動脈和踝動脈的血壓和脈搏波信息，對采集的一系列脈搏波進(jìn)行波形平均，分別獲取四肢肱動脈和踝動脈的平均波形?；诓ㄐ畏治霁@取的波形特征參量和非線性脈搏波理論，建立四肢脈搏波與壓力梯度、血流量之間的關(guān)系，然后在血流量和四肢脈搏血壓數(shù)據(jù)信息基礎(chǔ)上，計(jì)算獲得心臟血管功能參數(shù)。本發(fā)明將為心臟血管系統(tǒng)提供一種經(jīng)常性、無創(chuàng)傷、易操作、快輸出、價格低廉的檢測手段。
【IPC分類】A61B5/021, A61B5/02
【公開號】CN105726000
【申請?zhí)枴緾N201610064419
【發(fā)明人】喬愛科, 宋曉瑞, 李高陽
【申請人】北京工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2016年1月29日