專利名稱：一種在線相對血容量檢測裝置及其檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備技術(shù)，特別是涉及一種在線相對血容量檢測裝置及其檢測方法。
背景技術(shù)：
近年來，世界各國急、慢性腎衰竭患者的數(shù)量逐年增加，其有效的治療方式主要是維持性血液透析。血透技術(shù)已經(jīng)相對成熟，而進(jìn)一步提高血液透析的質(zhì)量成為腎衰竭患者治療的發(fā)展方向之一。血液透析的主要目的之一是清除透析間期潴留的水分，使透析結(jié)束時(shí)患者達(dá)到干體重。所謂“干體重”是指透析后患者體內(nèi)水恢復(fù)正常容量狀態(tài)所對應(yīng)的體重，水負(fù)荷 過高或過低均會使患者的生存質(zhì)量下降，清除體液不足會導(dǎo)致患者長期容量負(fù)荷過重，增加心腦血管并發(fā)癥的發(fā)病率，清除體液過多又會導(dǎo)致透析過程中不良事件發(fā)生率增高。透析患者的干體重是一個(gè)動態(tài)變化的數(shù)據(jù)，因而如何準(zhǔn)確地評估透析患者的干體重是提高血液透析質(zhì)量的重要前提之一。臨床上對干體重進(jìn)行精確評估存在相當(dāng)大的困難，以至于有大約25%的血液透析患者存在干體重方面的問題，導(dǎo)致透析并發(fā)癥的增加。為了對干體重進(jìn)行評估，臨床有多種方法，包括臨床評估法、血容量監(jiān)測法、超聲測定下腔靜脈寬度(IVC)、血漿標(biāo)志物測定法等。上述方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，在常規(guī)應(yīng)用中多因操作繁瑣而受到限制。超聲測定下腔靜脈寬度在1989年Cheriex發(fā)現(xiàn)超聲測定下腔靜脈直徑(VCD)與平均右房壓高度相關(guān)，因此提出可以利用超聲測定VCD來估計(jì)透析患者的干體重。由于VCD受呼吸影響，一般米用平靜呼氣末被體表面積矯正后下腔靜脈直徑(nVCD=VCD/體表面積)，目前推薦，透析患者正常容量狀態(tài)的判斷標(biāo)準(zhǔn)是nV⑶的范圍在8. O 11. 5mm/m2,小于8.0 mm/m2為低容量狀態(tài)，大于11. 5mm/m2則為高容量狀態(tài)。nV⑶作為容量標(biāo)志存在一定的局限性第一，它主要反映血管內(nèi)容積，不能反映全部血容量狀態(tài)。第二，透析結(jié)束即刻測定nV⑶往往導(dǎo)致干體重的低估，推薦透析后至少兩小時(shí)再測定，故臨床應(yīng)用有一定困難。第三，明顯心肺疾患影響靜脈回流，均不適合測定nV⑶來評價(jià)干體重。第四，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)外液分布不呈比例，如毛細(xì)血管通透性增加，亦會影響nVCD值。故，現(xiàn)有技術(shù)中的測試方法均因操作復(fù)雜而受到限制。因此，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種操作簡單、重復(fù)性好、測試精確的在線相對血容量檢測裝置及其檢測方法以克服現(xiàn)有技術(shù)不足甚為必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種在線相對血容量檢測裝置及其檢測方法，該在線相對血容量檢測裝置及其檢測方法具有實(shí)時(shí)、便捷、操作簡單、重復(fù)性好、檢測精確的特點(diǎn)。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)。
一種在線相對血容量檢測裝置，設(shè)置有處理器、計(jì)時(shí)器、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、過零檢測電路以及設(shè)置于透析血路管的動脈壺兩側(cè)的超聲波發(fā)射探頭和超聲波接收探頭；
所述處理器設(shè)置為MSP430單片機(jī)，所述計(jì)時(shí)器具體設(shè)置為TDC — GP2計(jì)時(shí)器；
所述處理器設(shè)置有用于輸出命令信號的第一輸出端、用于輸出計(jì)時(shí)等待信號的第二輸出端、用于接收傳播時(shí)間的第二輸入端和用于接收傳播結(jié)束信號的第一輸入端；
所述計(jì)時(shí)器設(shè)置有命令輸入端、脈沖輸出端、等待輸入端、開始計(jì)時(shí)輸入端、停止計(jì)時(shí)輸入端、計(jì)算結(jié)果輸出端；
所述過零檢測電路設(shè)置有用于輸送傳播結(jié)束信號的第一輸出端和用于輸送停止計(jì)時(shí)信號的第二輸出端； 所述超聲波發(fā)射電路設(shè)置有輸入端、控制輸出端和反饋輸出端；
所述處理器的第一輸出端與所述計(jì)時(shí)器的命令輸入端連接，所述處理器的第二輸出端與所述計(jì)時(shí)器的等待輸入端連接，所述計(jì)時(shí)器的脈沖輸出端與所述超聲波發(fā)射電路的輸入端連接，所述超聲波發(fā)射電路的輸出端與所述超聲波發(fā)射探頭連接，所述超聲波接收探頭與所述超聲波接收電路的輸入端連接，所述超聲波接收電路的輸出端與所述過零檢測電路的輸入端連接，所述超聲波發(fā)射電路的反饋輸出端與所述計(jì)時(shí)器的開始計(jì)時(shí)輸入端連接，所述過零檢測電路的第一輸出端與所述處理器的第一輸入端連接，所述過零檢測電路的第二輸出端與所述計(jì)算器的停止計(jì)時(shí)輸入端連接，所述計(jì)算器的輸出端與所述處理器的第二輸入端連接；
所述處理器輸出命令信號至所述計(jì)時(shí)器的命令輸入端，所述計(jì)時(shí)器的脈沖輸出端輸出脈沖信號至所述超聲波發(fā)射電路的輸入端使所述超聲波發(fā)射電路開始工作，所述超聲波發(fā)射電路的控制輸出端驅(qū)動所述超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波，同時(shí)所述超聲波發(fā)射電路的反饋輸出端輸出計(jì)時(shí)反饋信號至所述計(jì)時(shí)器的開始計(jì)時(shí)輸入端使所述計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)；所述超聲波發(fā)射探頭發(fā)射的超聲波經(jīng)過動脈壺內(nèi)液體傳播后被所述超聲波接收探頭接收，所述超聲波接收探頭將所接收的超聲波信號輸入至所述超聲波接收電路，所述超聲波接收電路將所述超聲波信號進(jìn)行過濾放大處理后將處理后的信號輸送至所述過零檢測電路；
所述過零檢測電路的第一輸出端輸出傳播結(jié)束信號至所述處理器的第一輸入端使所述處理器等待接收所述計(jì)時(shí)器輸送的傳播時(shí)間信號，同時(shí)所述過零檢測電路輸出停止計(jì)時(shí)信號至所述計(jì)時(shí)器，所述計(jì)時(shí)器的計(jì)算器計(jì)算超聲波在所述動脈壺中的傳播時(shí)間并將所述傳播時(shí)間輸入至所述處理器的第二輸入端，所述處理器根據(jù)所述傳播時(shí)間計(jì)算獲得相對血容量且所述處理器根據(jù)如下公式計(jì)算相對血容量
RBV (t) = T-^-'xlQ0%
I.
其中，t為當(dāng)前血容量情況下超聲波在動脈壺之間的傳播時(shí)間，即計(jì)算器計(jì)算獲得的傳播時(shí)間；
t。為初始血容量情況下超聲波在動脈壺之間的傳播時(shí)間。上述計(jì)時(shí)器設(shè)置有脈沖發(fā)生單元、計(jì)時(shí)單元和算術(shù)邏輯單元；
所述脈沖發(fā)生單元的輸入端與所述命令輸入端連接，所述脈沖發(fā)生單元的輸出端與所述脈沖輸出端連接；
所述計(jì)時(shí)單元設(shè)置有第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端和輸出端，所述第一輸入端與所述等待計(jì)時(shí)輸入端連接，所述第二輸入端與所述停止計(jì)時(shí)輸入端連接，所述第三輸入端與所述開始計(jì)時(shí)輸入端連接，所述輸出端與所述算術(shù)邏輯單元的輸入端連接，所述算術(shù)邏輯單元的輸出端與所述計(jì)算結(jié)果輸出端連接。上述超聲波發(fā)射電路設(shè)置有初態(tài)聲強(qiáng)反饋輸出端，所述超聲波接收電路設(shè)置有終態(tài)聲強(qiáng)反饋輸出端，所述處理器設(shè)置有初態(tài)聲強(qiáng)輸入端、終態(tài)聲強(qiáng)輸入端；
所述初態(tài)聲強(qiáng)反饋輸出端與所述初態(tài)聲強(qiáng)輸入端連接，所述終態(tài)聲強(qiáng)反饋輸出端與所述終態(tài)聲強(qiáng)輸入端連接；
所述處理器根據(jù)如下公式計(jì)算獲得超聲波在血液中的超聲衰減系數(shù)
權(quán)利要求
1.一種在線相對血容量檢測裝置，其特征在于 設(shè)置有處理器、計(jì)時(shí)器、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、過零檢測電路以及設(shè)置于透析血路管的動脈壺兩側(cè)的超聲波發(fā)射探頭和超聲波接收探頭； 所述處理器設(shè)置為MSP430單片機(jī)，所述計(jì)時(shí)器設(shè)置為TDC — GP2計(jì)時(shí)器； 所述處理器設(shè)置有用于輸出命令信號的第一輸出端、用于輸出計(jì)時(shí)等待信號的第二輸出端、用于接收傳播時(shí)間的第二輸入端和用于接收傳播結(jié)束信號的第一輸入端； 所述計(jì)時(shí)器設(shè)置有命令輸入端、脈沖輸出端、等待輸入端、開始計(jì)時(shí)輸入端、停止計(jì)時(shí)輸入端、計(jì)算結(jié)果輸出端； 所述過零檢測電路設(shè)置有用于輸送傳播結(jié)束信號的第一輸出端和用于輸送停止計(jì)時(shí)信號的第二輸出端； 所述超聲波發(fā)射電路設(shè)置有輸入端、控制輸出端和反饋輸出端； 所述處理器的第一輸出端與所述計(jì)時(shí)器的命令輸入端連接，所述處理器的第二輸出端與所述計(jì)時(shí)器的等待輸入端連接，所述計(jì)時(shí)器的脈沖輸出端與所述超聲波發(fā)射電路的輸入端連接，所述超聲波發(fā)射電路的輸出端與所述超聲波發(fā)射探頭連接，所述超聲波接收探頭與所述超聲波接收電路的輸入端連接，所述超聲波接收電路的輸出端與所述過零檢測電路的輸入端連接，所述超聲波發(fā)射電路的反饋輸出端與所述計(jì)時(shí)器的開始計(jì)時(shí)輸入端連接，所述過零檢測電路的第一輸出端與所述處理器的第一輸入端連接，所述過零檢測電路的第二輸出端與所述計(jì)時(shí)器的停止計(jì)時(shí)輸入端連接，所述計(jì)時(shí)器的輸出端與所述處理器的第二輸入端連接； 所述處理器輸出命令信號至所述計(jì)時(shí)器的命令輸入端，所述計(jì)時(shí)器的脈沖輸出端輸出脈沖信號至所述超聲波發(fā)射電路的輸入端使所述超聲波發(fā)射電路開始工作，所述超聲波發(fā)射電路的控制輸出端驅(qū)動所述超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波，同時(shí)所述超聲波發(fā)射電路的反饋輸出端輸出計(jì)時(shí)反饋信號至所述計(jì)時(shí)器的開始計(jì)時(shí)輸入端使所述計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)；所述超聲波發(fā)射探頭發(fā)射的超聲波經(jīng)過動脈壺內(nèi)液體傳播后被所述超聲波接收探頭接收，所述超聲波接收探頭將所接收的超聲波信號輸入至所述超聲波接收電路，所述超聲波接收電路將所述超聲波信號進(jìn)行過濾放大處理后將處理后的信號輸送至所述過零檢測電路； 所述過零檢測電路的第一輸出端輸出傳播結(jié)束信號至所述處理器的第一輸入端使所述處理器等待接收所述計(jì)時(shí)器輸送的傳播時(shí)間信號，同時(shí)所述過零檢測電路輸出停止計(jì)時(shí)信號至所述計(jì)時(shí)器，所述計(jì)時(shí)器計(jì)算超聲波在所述動脈壺中的傳播時(shí)間并將所述傳播時(shí)間輸入至所述處理器的第二輸入端，所述處理器根據(jù)所述傳播時(shí)間計(jì)算獲得相對血容量且所述處理器根據(jù)如下公式計(jì)算相對血容量
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在線相對血容量檢測裝置，其特征在于所述計(jì)時(shí)器設(shè)置有脈沖發(fā)生單元、計(jì)時(shí)單元和算術(shù)邏輯單元； 所述脈沖發(fā)生單元的輸入端與所述命令輸入端連接，所述脈沖發(fā)生單元的輸出端與所述脈沖輸出端連接； 所述計(jì)時(shí)單元設(shè)置有第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端和輸出端，所述第一輸入端與所述等待計(jì)時(shí)輸入端連接，所述第二輸入端與所述停止計(jì)時(shí)輸入端連接，所述第三輸入端與所述開始計(jì)時(shí)輸入端連接，所述輸出端與所述算術(shù)邏輯單元的輸入端連接，所述算術(shù)邏輯單元的輸出端與所述計(jì)算結(jié)果輸出端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在線相對血容量檢測裝置，其特征在于所述超聲波發(fā)射電路設(shè)置有初態(tài)聲強(qiáng)反饋輸出端，所述超聲波接收電路設(shè)置有終態(tài)聲強(qiáng)反饋輸出端，所述處理器設(shè)置有初態(tài)聲強(qiáng)輸入端、終態(tài)聲強(qiáng)輸入端； 所述初態(tài)聲強(qiáng)反饋輸出端與所述初態(tài)聲強(qiáng)輸入端連接，所述終態(tài)聲強(qiáng)反饋輸出端與所述終態(tài)聲強(qiáng)輸入端連接； 所述處理器根據(jù)如下公式計(jì)算獲得超聲波在血液中的超聲衰減系數(shù)
4.根據(jù)權(quán)利要求I或者2或3所述的在線相對血容量檢測裝置，其特征在于所述超聲波發(fā)射探頭發(fā)射的超聲波頻率設(shè)置為2-5MHZ。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的在線相對血容量檢測裝置，其特征在于還設(shè)置有顯示裝置、輸入裝置及通信接口； 所述處理器設(shè)置有用于輸出結(jié)果的第三輸出端、用于接收外部輸入信息的第三輸入端及用于與通信接口連接的通信端； 所述顯示裝置與所述處理器的第三輸出端連接，所述輸入裝置與所述處理器的第三輸入端連接，所述通信接口與所述通信端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的在線相對血容量檢測裝置，其特征在于所述顯示裝置設(shè)置為IXD顯示器，所述輸入裝置設(shè)置為鍵盤。
7.一種在線相對血容量檢測方法，采用如權(quán)利要求I至6任意一項(xiàng)所述的在線相對血容量檢測裝置檢測，其特征在于包括如下步驟， (O開啟所述在線血容量檢測裝置，所述處理器和所述計(jì)時(shí)器完成初始化設(shè)置； (2)所述處理器的第一輸出端輸出命令信號至所述計(jì)時(shí)器的命令輸入端，所述計(jì)時(shí)器的脈沖輸出端輸出脈沖信號至所述超聲波發(fā)射電路的輸入端使所述超聲波發(fā)射電路開始工作，所述超聲波發(fā)射電路的控制輸出端驅(qū)動所述超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波，同時(shí)所述超聲波發(fā)射電路的反饋輸出端輸出計(jì)時(shí)反饋信號至所述計(jì)時(shí)器的開始計(jì)時(shí)輸入端使所述計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)； (3)所述超聲波發(fā)射探頭發(fā)射的超聲波經(jīng)過動脈壺內(nèi)的液體傳播后被所述超聲波接收探頭接收，所述超聲波接收探頭將所接收的超聲波信號輸入至所述超聲波接收電路； (4 )所述超聲波接收電路對所述超聲波信號進(jìn)行過濾放大處理后將處理后的信號輸送至所述過零檢測電路； (5)所述過零檢測電路的第一輸出端輸出傳播結(jié)束信號至所述處理器的第一輸入端使所述處理器等待接收所述計(jì)時(shí)器輸送的傳播時(shí)間信號，同時(shí)所述過零檢測電路輸出停止計(jì)時(shí)信號至所述計(jì)時(shí)器； (6)所述計(jì)時(shí)器計(jì)算超聲波在所述動脈壺中的傳播時(shí)間并將所述傳播時(shí)間輸入至所述處理器的第二輸入端，所述處理器計(jì)算獲得相對血容量，所述處理器根據(jù)如下公式計(jì)算相對血容量
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的在線相對血容量檢測方法，其特征在于所述處理器根據(jù)所述傳播時(shí)間計(jì)算獲得相對血容量，具體的還進(jìn)行去除系統(tǒng)電路延遲因子影響處理，其過程是，處理器將計(jì)算器計(jì)算獲得的傳播時(shí)間與電路延遲影響因子相減后得到實(shí)際傳播時(shí)間，再根據(jù)所述相對血容量公式計(jì)算獲得相對血容量值； 其中，電路延遲影響因子在進(jìn)行血液透析前進(jìn)行測量得到，具體測量方法是 當(dāng)動脈壺的直徑為dl時(shí)可以測得超聲波在動脈壺血液中的傳播時(shí)間τ 1，再次測量時(shí)改變靜脈壺的直徑為d2，其余的變量保持不變，測得超聲波在動脈壺血液中的傳播時(shí)間τ 2,根據(jù)公式τ = (dl* τ 2_d2* τ I) /(dl_d2)計(jì)算得到電路延遲時(shí)間τ。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的在線相對血容量檢測方法，其特征在于所述超聲波發(fā)射電路的聲強(qiáng)反饋輸出端輸出初態(tài)聲強(qiáng)信息至所述處理器的初態(tài)聲強(qiáng)輸入端，所述過濾放大電路的終態(tài)聲強(qiáng)反饋輸出端將終態(tài)聲強(qiáng)信息輸送至所述處理器的終態(tài)聲強(qiáng)輸入端，所述處理器計(jì)算獲得超聲波衰減系數(shù)且所述處理其根據(jù)如下公式獲得超聲波衰減系數(shù)
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的在線相對血容量檢測方法，其特征在于所述處理器的處理結(jié)果通過所述顯示裝置進(jìn)行顯示。
全文摘要
一種在線相對血容量檢測裝置及檢測方法，裝置設(shè)置有處理器、計(jì)時(shí)器、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、過零檢測電路以及設(shè)置于動脈壺兩側(cè)的超聲波發(fā)射探頭和超聲波接收探頭；處理器設(shè)置為MSP430單片機(jī)，計(jì)時(shí)器具體設(shè)置為TDC—GP2計(jì)時(shí)器。該在線血容量檢測裝置及檢測方法通過測定超聲波在血液中的傳播時(shí)間準(zhǔn)確及時(shí)計(jì)算相對血容量，通過超聲波發(fā)射探頭和超聲波接收探頭設(shè)置于動脈壺兩側(cè)測量，具有非侵入的特點(diǎn)，此外還具有實(shí)時(shí)、便捷、可重復(fù)、測試結(jié)果精確的特點(diǎn)，可以輔助醫(yī)護(hù)人員實(shí)時(shí)檢測透析患者的相對血容量，從而有效判斷透析患者的干體重。
文檔編號A61M1/14GK102697522SQ20121017842
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月1日
發(fā)明者夏武兵, 范江紅, 蔣順忠 申請人:貝恩醫(yī)療設(shè)備(廣州)有限公司