专利名称：一种基于脉搏波的心血管弹性测试及动脉硬化早期预警系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于脉搏波的心血管弹性测试及动脉硬化早期预警系统，属于医疗器械技术领域。
背景技术：
随着人口年龄结构的老龄化，心血管疾病(CVD)已经成为当前最常见的疾病之一。在美国，因疾病致死的人群中有一半是由心血管疾病引起的，它是当今发达国家死亡率最高的重要疾病，在我国也是死亡率较高的一类疾病，世界卫生组织已将其列为21世纪危害人类健康的头号杀手。心血管疾病是心脏病的主要原因，可表现为多种病症，包括高血压、冠状动脉疾病(CAD)、周围动脉病、动脉硬化、动脉瘤、中风、肾病和视网膜病。根据美国心脏协会的报告，美国有5800万人患有心血管疾病，其中尤以高血压患者所占比率最高， 现象最为普遍。全世界死亡人数中，约有1/3死于此类疾病，很多病人由于没能及时发现病变延误治疗。因此，如何防治这类疾病，对心血管疾病的检测诊断正确与否，直接关系到测量者的生命和预后，已成为世界各国迫切需要解决的一项重大课题。动脉硬化是动脉的一种非炎症性、退行性和增生性的病变，可引起动脉增厚、变硬，失去弹性，其包括动脉粥样硬化、动脉中层钙化和小动脉硬化三种类型，其中，动脉粥样硬化是动脉硬化病中常见且最重要的一种。动脉硬化现代细胞和分子生物学技术显示，动脉粥样硬化病变都是具有平滑肌细胞内外脂质积累的特点。动脉粥样硬化可能通过以下机制导致血管壁弹性减退①内膜斑块，特别是纤维性斑块和钙化板块直接导致血管壁变僵硬，血管弹性下降；②内膜斑块形成增加了血管壁的厚度，致使弹性下降；③广泛内膜增厚及板块阻断了营养成分从管腔向管壁弥散，使管壁坏死、纤维化，进一步降低血管弹性。同时研究表明，动脉粥样硬化是造成脑出血、脑血栓、心肌梗塞、心绞痛、心力衰竭、早搏等病症的主要原因。据美国心脏学会报告，心血管疾病死亡占全球人口死亡构成已从1992年的 25%增至目前的33%。可以说，动脉硬化导致的疾病已成为人类的第一杀手。高血压和动脉硬化是引起各种心血管疾病的主要原因。然而，这个潜在的危险因素在其早期可以丝毫没有自觉症状，因此，往往会被人们忽视而错过早期治疗的机会。应该说，即使是对最轻型的未引起任何症状的高血压和动脉硬化进行治疗，也应当被视为最有效的预防措施；但关键问题是如何在病人发病初期方便、准确而又无痛苦地检查和诊断出这种无明显症状的动脉硬化病症，这是一个棘手的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种基于脉搏波的心血管弹性测试及动脉硬化早期预警系统。一种基于脉搏波的心血管弹性测试及动脉硬化早期预警系统，包括袖带、设置于袖带内的气泵、放气阀和压力传感器、微处理器；所述气泵在气泵驱动电路的驱动下，向袖带充气，压力传感器实时检测袖带的压力值，当达到预设置充气压力时，微处理器控制放气驱动电路打开放气阀，将袖带内气体按照预设置的速度排出；在此过程中，压力传感器连续采集袖带压力信号，并通过调理电路对压力信号进行处理，经过电容隔直流电路分离得到脉搏波信号和袖带压力信号，并分别送至微控制器中的两路A/D转换器进行处理；当脉搏波的振幅最大时，对应的袖带的压力就是动脉的平均压；动脉的收缩压对应于振幅包络线的第一个拐点，舒张压对应于包络线的第二个拐点，当脉搏波信号消失时，一次测量过程结束ο所述的预警系统，所述气泵选用深圳市时光电子有限公司的SC3301PM，放气阀选用深圳市时光电子有限公司的SC0520G，所述压力传感器用Freesale的MPXV5050GC6U ；所述微处理器选用LPC2387ARM微控制器，所述的预警系统，所述微处理器中包括血压处理模块、脉搏波处理模块和动脉硬化判断模块，脉搏波处理模块用于处理得到的脉搏波；血压处理模块用于根据脉搏波处理模块处理得到的脉搏波，经过进一步处理得到血压参数；动脉硬化判断模块用于计算获得动脉顺应性，进而根据动脉顺应性判断患者动脉硬化程度。通过该项目的研究，通过脉搏波测试高血压和动脉硬化的初期阶段，血压、血管弹性和血管阻力等一系列心血管血流参数的变化，及时检查出这些血流参数的变化，并对血流特征进行分析，再还没有自觉症状的情况下对高血压和动脉硬化这两个重要的心血管疾病潜在危险因素及早诊断出来，从而为心血管疾病的预防和治疗争取到宝贵时间。
图1为本发明系统的原理框图；图2为本发明微处理器内部功能架构。
具体实施例方式以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。参考图1和图2，基于脉搏波的心血管弹性测试及动脉硬化早期预警系统包括袖带、设置于袖带内的气泵、放气阀和压力传感器、微处理器；气泵在气泵驱动电路的驱动下， 向袖带充气，压力传感器实时检测袖带的压力值，当达到预设置充气压力时，微处理器控制放气驱动电路打开放气阀，将袖带内气体按照预设置的速度排出(例如，袖带的充气压力 200mmHg，袖带的放气压力为3mmHg/秒，采样频率40Hz。)；在此过程中，压力传感器连续采集袖带压力信号，并通过调理电路(例如，低通滤波、信号放大等电路)对压力信号进行处理，经过电容隔直流电路分离得到脉搏波信号和袖带压力信号，并分别送至微控制器中的两路A/D转换器进行处理；当脉搏波的振幅最大时，对应的袖带的压力就是动脉的平均压； 动脉的收缩压对应于振幅包络线的第一个拐点，舒张压对应于包络线的第二个拐点，当脉搏波信号消失时，一次测量过程结束。气泵选用了深圳市时光电子有限公司SC3301PM，放气阀用深圳市时光电子有限公司的 SCO52OG,压力传感器用 Freesale 的 MPXV5O5OGC6Utj微处理器选用LPC2387ARM微控制器，LPC2387ARM微控制器是基于一个支持实时仿真的16位/32位ARM7TDMI-S CPU,并带有512kB嵌入的高速Flash存储器，128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行。在对性能有严格要求的中断服务程序和DSP算法中，这种特性使器件的性能与在Thumb模式下相比提高了 30%。对代码规模有严格控制的应用，可使用16位Thumb模式将代码规模降低超过30%， 而性能的损失却很小。所述微处理器中包括血压处理模块、脉搏波处理模块和动脉硬化判断模块，脉搏波处理模块用于处理得到的脉搏波；血压处理模块用于根据脉搏波处理模块处理得到的脉搏波，经过进一步处理得到血压参数(根据记录的脉搏波和压力曲线，根据已有的计算血压的算法拟合法可以准确地计算出收缩压、舒张压、平均压、心率等参数，测量心率的方法 心率是心脏每分钟波动的次数，脉搏和心率是一致的，所以这里通过计算脉搏波的周期来计算出心率。在对血压算法的研究中，从定性法入手，采用差分算法，求出相邻脉搏波幅度的差值，差值最大的点即为突变点)；动脉硬化判断模块用于计算获得动脉顺应性，进而根据动脉顺应性判断患者动脉硬化程度。动脉顺应性是指血管壁的缓冲能力，是动脉血管壁的内在弹性特性，它是脉搏波传播速度的决定因素，也是左心室后负荷的一个主要决定因素。动脉顺应性的降低可能是早期血管损害的一个标志，可作为动脉搏动减弱的临床指标之一。研究发现，低动脉顺应性的心血管病人收缩期射血功能指标降低，舒张功能发生改变，血浆快速胰岛素水平升高，提示动脉顺应性是预测心血管并发症的一个有效指标。动脉顺应性(Compliance)是一个表征单位容积动脉管弹性特性的指标.它相当于动脉管段内血液压力改变一个单位时，所对应动脉体积的变化量，即可得到计算动脉顺应性的公式为C = Δ V/Δ P。对C= Δ V/Δ P进行推导，可以得到动脉顺应性C的计算公式其中Dtl为人平均血压时臂动脉的直径；L为袖带的有效宽度；dp/dtpp为压力脉搏波形微分后正负峰值间振幅的大小；tpp为正负峰值的时间间隔；SW(SyStolicwave)为在一个脉搏波形中完成的计算。使用时，肘部放于桌面或平台上，手心向上，袖带捆绑在手臂上，袖带中心与心脏保持水平。选择开始测量按键，微处理器将根据程序的设计开始自动测量并计算，当动脉顺应性值低于为0. 28mL/kPa时，进行预警。，并将测量结果显示在IXD上。应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换， 而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种基于脉搏波的心血管弹性测试及动脉硬化早期预警系统，其特征在于，包括 袖带、设置于袖带内的气泵、放气阀和压力传感器、微处理器；所述气泵在气泵驱动电路的驱动下，向袖带充气，压力传感器实时检测袖带的压力值，当达到预设置充气压力时，微处理器控制放气驱动电路打开放气阀，将袖带内气体按照预设置的速度排出；在此过程中，压力传感器连续采集袖带压力信号，并通过调理电路对压力信号进行处理，经过电容隔直流电路分离得到脉搏波信号和袖带压力信号，并分别送至微控制器中的两路A/D转换器进行处理；当脉搏波的振幅最大时，对应的袖带的压力就是动脉的平均压；动脉的收缩压对应于振幅包络线的第一个拐点，舒张压对应于包络线的第二个拐点，当脉搏波信号消失时，一次测量过程结束。
2.根据权利要求1所述的预警系统，其特征在于所述气泵选用深圳市时光电子有限公司的SC3301PM，放气阀选用深圳市时光电子有限公司的SC0520G，所述压力传感器用 Freesale的MPXV5050GC6U ；所述微处理器选用LPC2387ARM微控制器，
3.根据权利要求1所述的预警系统，其特征在于所述微处理器中包括血压处理模块、 脉搏波处理模块和动脉硬化判断模块，脉搏波处理模块用于处理得到的脉搏波；血压处理模块用于根据脉搏波处理模块处理得到的脉搏波，经过进一步处理得到血压参数；动脉硬化判断模块用于计算获得动脉顺应性，进而根据动脉顺应性判断患者动脉硬化程度。
全文摘要
本发明公开了基于脉搏波的心血管弹性测试及动脉硬化早期预警系统，包括袖带、设置于袖带内的气泵、放气阀和压力传感器、微处理器；所述气泵在气泵驱动电路的驱动下，向袖带充气，压力传感器实时检测袖带的压力值，当达到预设置充气压力时，微处理器控制放气驱动电路打开放气阀，将袖带内气体按照预设置的速度排出；在此过程中，压力传感器连续采集袖带压力信号，并通过调理电路对压力信号进行处理，经过电容隔直流电路分离得到脉搏波信号和袖带压力信号，并分别送至微控制器中的两路A/D转换器进行处理；当脉搏波信号消失时，一次测量过程结束。
文档编号A61B5/02GK102488499SQ20111033271
公开日2012年6月13日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者于霄, 张杨, 汤池, 漆家学, 焦腾, 王 华, 薛惠君 申请人:中国人民解放军第四军医大学