專利名稱：人體動脈硬化無損檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機電類，特別是涉及一種基于脈搏波傳遞速度和脈搏波形理論的儀器或者系統(tǒng)，它通過在仰平臥人體四肢相關(guān)部位或者任意指定部位安置傳感器測量脈搏波傳遞的時間以及分析脈搏波波形，結(jié)合臂踝血壓指數(shù)判斷動脈阻塞狀況并利用心音傳感器的測量參數(shù)進行人體動脈彈性水平評價，與此同時測算出四肢的收縮壓、舒張壓、平均壓、脈壓、心率、波形上升時間、脈搏波體積記錄、心電波形、心音波形、收縮時間間隔等。
背景技術(shù)：
近年來，隨著人類對自身血管病變的深入認識，大家逐漸意識到血管壁病變以及其發(fā)生發(fā)展所致的管腔病變才是心肌梗死、中風(fēng)等多種心血管并發(fā)癥的直接原因。只有通過對血管病變進行早期檢測、早期發(fā)現(xiàn)和合理干預(yù)才能從根本上降低其致殘和致死率。心血管疾病是累及全身的病變，因此，整體干預(yù)血管病變才是降低各種心血管事件和改善患者遠期預(yù)后的根本措施。傳統(tǒng)動脈病變的檢查主要是采用血管造影和血管內(nèi)超聲兩種方法。但這兩種方法都是對病人患病中期、晚期的診斷，而且是有創(chuàng)傷性檢查，不但費用高，而且有一定的危險性，不適合常規(guī)篩查，因此動脈硬化的無創(chuàng)傷早期檢測、早期診斷、早期控制成為當(dāng)代醫(yī)學(xué)科教及社會發(fā)展的主題，也是社會向醫(yī)療科研人員提出的一項重要課題。目前，心血管診斷除了臨床外，主要依靠醫(yī)療器械。心電和心音是檢測心血管疾病的兩種不同的手段，心電主要應(yīng)用于心率失常及心肌缺血的定性與定量的分析診斷以及檢驗心血管藥物的療效。心音圖能夠有效的彌補心臟聽診的不足，將心臟聽診不能記錄的心音信號或不容易分辨的信號用數(shù)據(jù)、圖形的形式記錄下來，供醫(yī)生分析使用。心音圖結(jié)合心電圖，能夠有效提高心血管疾病的鑒別和診斷水平，對于剖析心血管功能，確定治療方案， 判斷病理以及研究某些疾病的機理都提供了很有價值的科學(xué)依據(jù)，其應(yīng)用日益廣泛。血壓是血液在血管內(nèi)流動時對血管壁產(chǎn)生的壓力，作為人體重要的生理參數(shù)，血壓能夠反映出人體心臟和血管的功能狀況，因而成為臨床上診斷疾病，觀察治療效果，進行疾病愈后恢復(fù)狀況判斷的重要依據(jù)。隨著人們對人體生理信號特征認識的不斷深入以及大量新技術(shù)應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，科學(xué)工作者提出了利用脈搏波特征參數(shù)連續(xù)測量血壓的方法。隨著心臟的間歇性收縮和舒張，血流壓力，血流速度和血流量的脈動以及血管壁的變形和振動在血管系統(tǒng)中的傳播，統(tǒng)稱為脈搏波或脈搏波在血管中的傳播。脈搏波呈現(xiàn)出的形態(tài)、強度、速率和節(jié)律等信息在很大程度上反映出人體心血管系統(tǒng)中許多生理和病理的血流特征。脈搏波是一種以低頻成分為主的生理信號，可通過人體體表動脈，如頸動脈、 肱動脈和橈動脈等處被檢測出。脈搏波傳遞時間PTT (Pulse Transmit Time)是指動脈脈搏從心臟收縮開始傳到某一分支動脈血管之間的時間差。該方法是基于流體力學(xué)中管網(wǎng)內(nèi)壓力的傳遞速度與各點壓力之間存在某種函數(shù)關(guān)系的原理，將收縮壓與脈搏傳遞時間建立一組相關(guān)數(shù)學(xué)函數(shù)，據(jù)此計算出收縮壓，并進一步估算出平均壓和舒張壓。
脈搏波速度PWV(Pulse Wave Velocity)通常由脈搏波傳播時間計算得到。在動脈的開始端(鎖骨下動脈)和結(jié)束端(股動脈)檢測脈搏，可以計算出兩個信號之間的時間差，已知主動脈的長度(用胸骨上切跡和腹股溝之間的距離估計)，即可計算出主動脈脈搏波速度。一般來說，血壓升高，脈搏沿動脈的傳播速度增加。檢測到相關(guān)的脈搏波波形后， 加以校正可得到絕對、連續(xù)的血壓測量結(jié)果。對脈搏波的測量可以通過將壓力檢測探頭置于動脈脈動最明顯處，下壓血管，當(dāng)動脈表面被壓平時，管壁的周向就被平衡掉，探頭所記的壓力就是真實的動脈內(nèi)壓力。通過脈搏波傳導(dǎo)時間來計算收縮壓和舒張壓。英國生產(chǎn)的BP-50型全自動血壓測量儀就采用了這一原理。具體方法是利用心電R波的峰值為起始點，測量R波觸發(fā)后脈搏波傳導(dǎo)到手指末端所需的時間，再利用所建立的收縮壓和舒張壓的回歸方程，將傳導(dǎo)時間換算為收縮壓和舒張壓。從理論上講，只要脈搏波和心血管血液流動規(guī)律的關(guān)系得到很好的認識和解決， 利用脈搏波方法來檢測診斷人體血管血流動力學(xué)參數(shù)是較恰當(dāng)?shù)幕蛘哒f是最好的途徑。動脈硬化是全身性疾病，當(dāng)患者因血管狹窄或阻塞導(dǎo)致脈搏波速度降低，即使動脈有相當(dāng)?shù)挠不潭?，PWV (脈搏波傳導(dǎo)速度)的數(shù)值有可能仍表現(xiàn)正常，只有結(jié)合ABI進行綜合評估， 才能準(zhǔn)確的檢查出多種血管病變的患者。ABI (腳踝上臂血壓比)是判斷由粥樣動脈硬化引起的下肢動脈狹窄、阻塞的指標(biāo)。通過同步測量四肢的血壓，再由腳踝收縮壓除以上臂收縮壓中較高的值，得出結(jié)果。根據(jù)ABI，可以判斷下肢動脈的狹窄、阻塞情況。對于阻塞性動脈硬化癥(ASO)的診斷和手術(shù)后的觀察比較合適。此外，通過觀察左右上臂血壓差，可以檢測出大動脈炎癥和鎖骨下動脈狹窄等上肢動脈的異常情況。ABI作為診斷阻塞性動脈硬化癥(ASO)的指標(biāo)被普遍使用，其判斷標(biāo)準(zhǔn)是由 AHA(美國心臟學(xué)會)1993年制定的
0.9<ABI<1.3 正常
ABK0.9有動脈阻塞的可能性
A B 150.8動脈阻塞的可能性極高
0.5<ABI<0.8 至少有一處動脈阻塞 ABK0.5有多處存在動脈阻塞
ABI>1.3有血管鈣化的疑似對靜息ABI值處于臨界點并伴有間歇性跛行的患者，可做運動負荷試驗，以便進一步確診。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于準(zhǔn)確有效的檢測人體早期動脈彈性水平的同時并能避免創(chuàng)傷給人們帶來的痛苦，研制一種基于脈搏波傳播速度結(jié)合臂踝血壓指數(shù)判斷動脈阻塞狀況并利用心音傳感器的測量參數(shù)進行人體動脈彈性水平評價的儀器。本發(fā)明以下列技術(shù)方案來實現(xiàn)人體動脈硬化無損檢測儀，它包括心電傳感器、心電預(yù)處理模塊、心電初級濾波模塊、單片機控制下的A/D轉(zhuǎn)換模塊、心音傳感器、心音預(yù)處理模塊、心音初級濾波模塊、血壓傳感器、血壓信號放大模塊，其特征是心電傳感器和心音傳感器分別連接各自的預(yù)處理模塊，然后預(yù)處理模塊再連接各自的初級濾波模塊，最后各自連接單片機，所述單片機還與血壓信號放大模塊以及微型計算機連接，血壓信號放大模塊連接血壓傳感器。心電傳感器，使用腕夾固定在腕部，用于采集心電信號；心電預(yù)處理模塊與心電傳感器相連接，該模塊將采集到的微弱心電信號進行放大；心電初級濾波模塊與心電預(yù)處理模塊相連，以過濾心電信號的噪聲；單片機控制下的A/D轉(zhuǎn)換模塊將心電模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；心音傳感器，放置在胸廓外心尖部位，用于采集心音信號；心音預(yù)處理模塊與心音傳感器相連接，心音預(yù)處理模塊放大所采集到的初始心音信號；心音初級濾波模塊與心音預(yù)處理模塊相連，用以過濾心音信號的噪聲；單片機控制A/D轉(zhuǎn)換模塊將心音模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；血壓傳感器，首先將袖帶固定在四肢指定部位或者任意部位，通過橡膠導(dǎo)管將氣壓壓強傳送到傳感器，以便采集血壓信號、脈搏傳遞速度和脈搏波波形；血壓信號放大模塊與血壓傳感器相連接，血壓信號放大模塊放大所采集到的血壓信號；單片機對血壓信號做數(shù)據(jù)采集，上述多路不同信號被同時輸入到微型計算機，人體動脈硬化無損檢測儀的隨機軟件將計算心電信號和血壓信號之間的時間差以及腳踝上臂血壓比，結(jié)合心音信號，通過分析脈搏波波形，精確判斷動脈硬化程度同時測算四肢的收縮壓、舒張壓、平均壓、脈壓、心率、波形上升時間、脈搏波體積記錄、心電波形、心音波形、收縮時間間隔等。計算機軟件除了具有上述功能外，還可以進行身份識別、采集身高、體重、年齡和性別數(shù)據(jù)、存儲個人疾病史、測試追蹤等內(nèi)容和統(tǒng)計學(xué)處理。
所述人體動脈硬化無損檢測儀的可視部分包括一個人體動脈硬化無損檢測儀主機盒，四套袖帶及膠皮導(dǎo)管，兩個檢測心電的傳感器以及腕夾，一個檢測心音信號的傳感器，一臺微型計算機和一臺打印機，特征是使用普通非特制的微型計算機和打印機，數(shù)據(jù)信號的采集、二次濾波降噪以及數(shù)據(jù)計算都通過安裝在微型計算機上的軟件實現(xiàn)。
可以將血壓傳感器放置在任意已知動脈血管長度的部位檢測局部并推知全身的血管彈性狀況。與其他的設(shè)計思想或者成型產(chǎn)品不同的其中一點是，本發(fā)明考慮到微型計算機的普及程度以及它的通用性，將人體動脈硬化無損檢測儀的大部分功能交由微型計算機的軟件實現(xiàn)，縮小了人體動脈硬化無損檢測儀的體積，降低了成本，使其在醫(yī)院、社區(qū)和家居環(huán)境都可以使用。軟件界面友好，操作簡單，功能多樣，沒有打印機的情況下，可以存儲診斷報告，連接打印機可以打印精美的診斷結(jié)果。
本發(fā)明作為一種方法是基于上述人體動脈硬化無損檢測儀實現(xiàn)的，脈搏的傳輸有一定的速度，而速度的大小與血管系統(tǒng)的彈性成反比，即血管系統(tǒng)的彈性越大，脈搏的傳播速度越低，反之亦然。人體血管系統(tǒng)的長度與身高成正比，符合一定的規(guī)律。因此在人體指定部位采集脈搏波的傳播速度，并結(jié)合臂踝血壓指數(shù)判斷動脈阻塞狀況并利用心音傳感器的測量參數(shù)，在人體參數(shù)數(shù)據(jù)庫的標(biāo)定下，即可判斷人體動脈彈性水平，有效地預(yù)防早期的動脈硬化。依據(jù)本方案設(shè)計制作的設(shè)備成本低、維護簡便、操作簡單，測試時間短，被測試者沒有任何不適的感覺。


圖1人體動脈硬化無損檢測儀結(jié)構(gòu)示意圖
1-1人體動脈硬化無損檢測儀1-2心電傳感器1-3袖帶1-4心音傳感器1_5微型計算機1-6網(wǎng)絡(luò)組件1-7打印機
圖2被檢測者袖帶的固定部位
A1、A2、A3、A4是袖帶的固定部位
圖3心電傳感器和腕夾
3-1傳感器3-2導(dǎo)線具體實施方式
下面結(jié)合圖例進一步說明人體動脈硬化無損檢測儀的工作情況。
實施例1 人體動脈硬化無損檢測儀的基本結(jié)構(gòu)示意如圖1所示，人體動脈硬化無損檢測儀與微型計算機之間通過USB接口進行連接，然后將心音傳感器和心電傳感器通過專用導(dǎo)線與人體動脈硬化無損檢測儀的主機盒連接，微型計算機可以選擇連接本地打印機和網(wǎng)絡(luò)打印機，所測數(shù)據(jù)提供網(wǎng)絡(luò)檢索。被檢測者取仰平臥姿勢，袒露受檢部位。在系統(tǒng)開機狀態(tài)下，將心音傳感器放置在胸廓外心尖部位，且用輕便沙袋壓住。
實施例2 對人體進行檢測的操作如圖2所示，兩只袖帶固定在左右上臂處，另兩只袖帶固定在左右腳腕處。血壓傳感器位于主機盒內(nèi)，通過導(dǎo)氣膠管與袖帶相連，血壓傳感器將袖帶氣壓轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號。把心電傳感器用腕夾固定在手腕部。
實施例3 如圖3所示傳感器部位貼緊已經(jīng)抹了水或?qū)щ姼嗟钠つw。
開始檢測前，被檢測者需要做幾次深呼吸，做到心平氣和，呼吸均勻。開始檢測時， 充氣泵給四只袖帶充氣，約10秒鐘，設(shè)備自動識別出被檢測者的最高收縮壓，在預(yù)測出的最高收縮壓的基礎(chǔ)上再追加10 20mmHg的壓強后停止充氣，然后放氣，這樣，被檢測者不會有不舒適的感覺，經(jīng)傳感器采集信號、傳輸、放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)分析，約3 5分鐘檢測工作全部結(jié)束。所存儲數(shù)據(jù)可以隨時被調(diào)用出來進行檢測報告打印或者數(shù)據(jù)檢索， 也可以通過網(wǎng)絡(luò)組件進行遠程數(shù)據(jù)共享。
權(quán)利要求
1.一種人體動脈硬化無損檢測儀，它包括心電傳感器、心電預(yù)處理模塊、心電初級濾波模塊、單片機控制下的A/D轉(zhuǎn)換模塊、心音傳感器、心音預(yù)處理模塊、心音初級濾波模塊、血壓傳感器、血壓信號放大模塊，其特征是心電傳感器和心音傳感器分別連接各自的預(yù)處理模塊，然后預(yù)處理模塊再連接各自的初級濾波模塊，最后各自連接單片機，所述單片機還與血壓信號放大模塊以及微型計算機連接，血壓信號放大模塊連接血壓傳感器。
2.按照權(quán)利要求1所述的人體動脈硬化無損檢測儀，其特征是一個人體動脈硬化無損檢測儀主機盒通過膠皮導(dǎo)管連接四套袖帶，通過導(dǎo)線連接兩個檢測心電的傳感器，通過導(dǎo)線連接一個檢測心音信號的傳感器，以及連接一臺微型計算機和一臺打印機。
3.按照權(quán)利要求2所述的人體動脈硬化無損檢測儀，它的特征是使用普通非特制的微型計算機利打印機，數(shù)據(jù)信號的采集、二次濾波降噪以及數(shù)據(jù)計算都通過安裝在微型計算機上的軟件實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于脈搏傳遞速度和脈搏波形理論的儀器，包括一個動脈硬化檢測儀主機盒，四套袖帶及膠皮導(dǎo)管，兩個檢測心電的傳感器、導(dǎo)線以及輔助的腕夾，一個檢測心音信號的傳感器，一臺微型計算機和一臺打印機，其特征是心電傳感器和心音傳感器分別連接各自的預(yù)處理模塊，然后預(yù)處理模塊再連接各自的初級濾波模塊，最后各自連接單片機，所述單片機還與血壓信號放大模塊以及微型計算機連接，血壓信號放大模塊連接血壓傳感器。本發(fā)明減少了硬件開銷，縮小了體積，降低了成本，醫(yī)院、社區(qū)和家居環(huán)境都可以使用。軟件界面友好，操作簡單，功能多樣，沒有打印機的情況下，可以存儲診斷報告。
文檔編號A61B5/0205GK102512147SQ20111044276
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者王培勇, 邢瑜 申請人:王培勇