专利名称：动脉硬化检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机电类，特别是涉及一种基于脉搏传递速度和脉搏波形理论的仪器或者系统，它通过 在仰平卧人体四肢相关部位或者任意指定部位安置传感器测量脉搏传递的时间以及分析脉搏波波形，结合 臂踝血压指数判断动脉阻塞状况并利用心音传感器的测量参数进行人体动脉弹性水平评价，与此同时测算 出四肢的收縮压、舒张压、平均压、脉压、心率、波形上升时间、脉搏波体积记录、心电波形、心音波形、 收縮时间间隔等。
背景技术：
近年来，随着人类对自身血管病变的深入认识，大家逐渐意识到血管壁病变以及其发生发展所致的管 腔病变才是心肌梗死、中风等多种心血管并发症的直接原因。只有通过对血管病变进行早期检测、早期发 现和合理干预才能从根本上降低其致残和致死率。心血管疾病是累及全身的病变，因此，整体干预血管病 变才是降低各种心血管事件和改善患者远期预后的根本措施。对动脉弹性降低和僵硬度增加这一亚临床血 管病变的深入认识和早期检测动脉弹性状况，有助于我们尽早采取积极有效的预防措施、改善饮食结构， 及时调整生活方式，辅助以更具针对性的药物并检测、评价其治疗效果，从而有效地控制心血管病的发病 率和死亡率。
传统动脉病变的检査主要是采用血管造影和血管内超声两种方法。但这两种方法都是对病人患病中 期、晚期的诊断，而且是有创伤性检査，不但费用高，而且有一定的危险性，不适合常规筛査，因此动脉 硬化的无创伤早期检测、早期诊断、早期控制成为当代医学科教及社会发展的主题，也是社会向医疗科研 人员提出的一项重要课题。
心脏疾病是造成病残和死亡的主流疾病，在发达国家中，心血管系统疾病已成为最为常见的疾病和致 死的重要原因，而随着我国人口老龄化的发展趋势，心血管疾病的比例也一年比一年高。目前，心血管诊 断除了临床外，主要依靠医疗器械。心电和心音是检测心血管疾病的两种不同的手段，心电主要应用于心 率失常及心肌缺血的定性与定量的分析诊断以及检验心血管药物的疗效。心音图能够有效的弥补心脏听诊 的不足，将心脏听诊不能记录的心音信号或不容易分辨的信号用数据、图形的形式记录下来，供医生分析 使用。心音图结合心电图，能够有效提高心血管疾病的鉴别和诊断水平，对于剖析心血管功能，确定治疗 方案，判断病理以及研究某些疾病的机理都提供了很有价值的科学依据，其应用日益广泛。
血压是血液在血管内流动时对血管壁产生的压力，作为人体重要的生理参数，血压能够反映出人体心 脏和血管的功能状况，因而成为临床上诊断疾病，观察治疗效果，进行疾病愈后恢复状况判断的重要依据。 随着人们对人体生理信号特征认识的不断深入以及大量新技术应用于生物医学工程领域，科学工作者提出 了利用脉搏波特征参数连续测量血压的方法。随着心脏的间歇性收縮和舒张，血流压力，血流速度和血流 量的脉动以及血管壁的变形和振动在血管系统中的传播，统称为脉搏波或脉搏波在血管中的传播。脉搏波 呈现出的形态、强度、速率和节律等信息在很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理和病理的血流特 征。脉搏波是一种以低频成分为主的生理信号，可通过人体体表动脉，如颈动脉、肱动脉和桡动脉等处被 检测出。
脉搏传递时间PTT(Pulse Transmit Time)是指动脉脉搏从心脏收縮开始传到某一分支动脉血管之间的时 间差。该方法是基于流体力学中管网内压力的传递速度与各点压力之间存在某种函数关系的原理，将收縮 压与脉搏传递时间建立一组相关数学函数，据此计算出收縮压，并进一步估算出平均压和舒张压。
脉搏波速度PWV (Pulse Wave Velocity)通常由脉搏波传播时间计算得到。在动脉的开始端(锁骨下动脉)和结束端(股动脉)检测脉搏，可以计算出两个信号之间的时间差，已知主动脉的长度(用胸骨上 切迹和腹股沟之间的距离估计)，即可计算出主动脉脉搏波速度。 一般来说，血压升高，脉搏沿动脉的传 播速度增加。检测到相关的脉搏波波形后，加以校正可得到绝对、连续的血压测量结果。
对脉搏波的测量可以通过将压力检测探头置于动脉脉动最明显处，下压血管，当动脉表面被压平时， 管壁的周向就被平衡掉，探头所记的压力就是真实的动脉内压力。通过脉搏波传导时间来计算收縮压和舒 张压。英国生产的BP—50型全自动血压测量仪就采用了这一原理。具体方法是利用心电R波的峰值为 起始点，测量R波触发后脉搏波传导到手指末端所需的时间，再利用所建立的收縮压和舒张压的回归方程， 将传导时间换算为收縮压和舒张压。
从理论上讲,只要脉搏波和心血管血液流动规律的关系得到很好的认识和解决，利用脉搏波方法来检 测诊断人体血管血流动力学参数是较恰当的或者说是最好的途径。动脉硬化是全身性疾病，当患者因血管 狭窄或阻塞导致脉搏波速度降低，即使动脉有相当的硬化程度，PWV (脉搏波传导速度)的数值有可能仍 表现正常，只有结合ABI进行综合评估，才能准确的检査出多种血管病变的患者。
ABI(脚踝上臂血压比)是判断由粥样动脉硬化引起的下肢动脉狭窄、阻塞的指标。通过同步测量四肢的 血压，再由脚踝收縮压除以上臂收縮压中较高的值，得出结果。根据ABI，可以判断下肢动脉的狭窄、阻 塞情况。对于阻塞性动脉硬化症(ASO)的诊断和手术后的观察比较合适。此外，通过观察左右上臂血压差， 可以检测出大动脉炎症和锁骨下动脉狭窄等上肢动脉的异常情况。
ABI作为诊断阻塞性动脉硬化症(ASO)的指标被普遍使用，其判断标准是由AHA(美国心脏学会)1993 年制定的
0.9<ABI<1.3 正常
ABI50.9 有动脉阻塞的可能性
ABI10.8 动脉阻塞的可能性极高
0.5￡ABI<0.8 至少有一处动脉阻塞
ABK0.5 有多处存在动脉阻塞
AB^l.3 有血管钙化的疑似
对静息ABI值处于临界点并伴有间歇性跛行的患者，可做运动负荷试验，以便进一步确诊。
实用新型内容
本实用新型是一种用于检测动脉硬化的电子系统，它包括心电传感器、心电预处理模块、心电初级滤 波模块、单片机控制下的A/D转换模块、心音传感器、心音预处理模块、心音初级滤波模块、血压传感器、 血压信号放大模块，其特征是心电传感器和心音传感器分别连接各自的预处理模块，然后预处理模块再连 接各自的初级滤波模块，最后各自连接单片机，所述单片机还与血压信号放大模块以及微型计算机连接， 血压信号放大模块连接血压传感器。心电传感器，使用腕夹固定在腕部，用于采集心电信号；心电预处理 模块与心电传感器相连接，该模块将采集到的微弱心电信号进行放大；心电初级滤波模块与心电预处理模 块相连，以过滤心电信号的噪声；单片机控制下的A/D转换模块将心电模拟信号转换成数字信号；心音传 感器，放置在胸廓外心尖部位，用于采集心音信号；心音预处理模块与心音传感器相连接，心音预处理模 块放大所采集到的初始心音信号；心音初级滤波模块与心音预处理模块相连，用以过滤心音信号的噪声； 单片机控制A/D转换模块将心音模拟信号转换成数字信号；血压传感器，首先将袖带固定在四肢指定部位 或者任意部位，通过橡胶导管将气压压强传送到传感器，以便采集血压信号、脉搏传递速度和脉搏波波形; 血压信号放大模块与血压传感器相连接，血压信号放大模块放大所采集到的血压信号；单片机对血压信号 做数据采集，上述多路不同信号被同时输入到微型计算机，动脉硬化检测仪的随机软件将计算心电信号和血压信号之间的时间差以及脚踝上臂血压比，结合心音信号，通过分析脉搏波波形，精确判断动脉硬化程 度同时测算四肢的收縮压、舒张压、平均压、脉压、心率、波形上升时间、脉搏波体积记录、心电波形、 心音波形、收縮时间间隔等。计算机软件除了具有上述功能外，还可以进行身份识别、采集身高、体重、 年龄和性别数据、存储个人疾病史、测试追踪等内容和统计学处理。
所述动脉硬化检测仪的可视部分包括一个动脉硬化检测仪主机盒，四套袖带及胶皮导管，两个检测心 电的传感器以及腕夹， 一个检测心音信号的传感器， 一台微型计算机和一台打印机，特征是使用普通非特 制的微型计算机和打印机，数据信号的采集、二次滤波降噪以及数据计算都通过安装在微型计算机上的软 件实现。
可以将血压传感器放置在任意己知动脉血管长度的部位检测局部并推知全身的血管弹性状况。与其他 的设计思想或者成型产品不同的其中一点是，本实用新型考虑到微型计算机的普及程度以及它的通用性， 将动脉硬化检测仪的大部分功能交由微型计算机的软件实现，縮小了动脉硬化检测仪的体积，降低了成本， 使其在医院、社区和家居环境都可以使用。软件界面友好，操作简单，功能多样，没有打印机的情况下， 可以存储诊断报告，连接打印机可以打印精美的诊断结果。
图1动脉硬化检测仪结构示意图
1-1动脉硬化检测仪1-2心电传感器1-3袖带1-4心音传感器1-5微型计算机1-6网络组件1-7打印机 图2被检测者袖带的固定部位
Al、 A2、 A3、 A4是袖带的固定部位 图3心电传感器和腕夹
3-l传感器3-2导线
具体实施方式
下面结合图例进一步说明动脉硬化检测仪的工作情况，如图1所示，动脉硬化检测仪与微型计算机之 间通过USB接口进行连接，然后将心音传感器和心电传感器通过专用导线与动脉硬化检测仪的主机盒连 接，微型计算机可以选择连接本地打印机和网络打印机，所测数据提供网络检索。被检测者取仰平卧姿势, 袒露受检部位。在系统开机状态下，将心音传感器放置在胸廓外心尖部位，且用轻便沙袋压住。如图2所 示，两只袖带固定在左右上臂处，另两只袖带固定在左右脚腕处。血压传感器位于主机盒内，通过导气胶 管与袖带相连，血压传感器将袖带气压转变为相应的电信号。把心电传感器用腕夹固定在手腕部，如图3 所示传感器部位贴紧已经抹了水或导电膏的皮肤。开始检测前，被检测者需要做几次深呼吸，做到心平气 和，呼吸均匀。开始检测时，充气泵给四只袖带充气，约IO秒钟，设备自动识别出被检测者的最高收縮 压，在预测出的最高收縮压的基础上再追加10 20mmHg的压强后停止充气，然后放气，这样，被检测者 不会有不舒适的感觉，经传感器采集信号、传输、放大、滤波、模数转换和数据分析，约3 5分钟检测工 作全部结束。所存储数据可以随时被调用出来进行检测报告打印或者数据检索，也可以通过网络组件进行 远程数据共享。
权利要求1. 一种动脉硬化检测仪，它包括心电传感器、心电预处理模块、心电初级滤波模块、单片机控制下的A/D转换模块、心音传感器、心音预处理模块、心音初级滤波模块、血压传感器、血压信号放大模块，其特征是心电传感器和心音传感器分别连接各自的预处理模块，然后预处理模块再连接各自的初级滤波模块，最后各自连接单片机，所述单片机还与血压信号放大模块以及微型计算机连接，血压信号放大模块连接血压传感器。
2. 按照权利要求1所述的动脉硬化检测仪，其特征是一个动脉硬化检测仪主机盒通过胶皮导管连接四套 袖带，通过导线连接两个检测心电的传感器，通过导线连接一个检测心音信号的传感器，以及连接一 台微型计算机和一台打印机。
3. 按照权利要求2所述的动脉硬化检测仪，它的特征是使用普通非特制的微型计算机和打印机，数据信 号的采集、二次滤波降噪以及数据计算都通过安装在微型计算机上的软件实现。
专利摘要本实用新型涉及一种基于脉搏传递速度和脉搏波形理论的仪器，包括一个动脉硬化检测仪主机盒，四套袖带及胶皮导管，两个检测心电的传感器、导线以及辅助的腕夹，一个检测心音信号的传感器，一台微型计算机和一台打印机，其特征是心电传感器和心音传感器分别连接各自的预处理模块，然后预处理模块再连接各自的初级滤波模块，最后各自连接单片机，所述单片机还与血压信号放大模块以及微型计算机连接，血压信号放大模块连接血压传感器。本实用新型减少了硬件开销，缩小了体积，降低了成本，医院、社区和家居环境都可以使用。软件界面友好，操作简单，功能多样，没有打印机的情况下，可以存储诊断报告。
文档编号A61B5/0205GK201267466SQ20082011861
公开日2009年7月8日 申请日期2008年5月29日 优先权日2008年5月29日
发明者王培勇 申请人:王培勇