一种测量脉搏波传播速度的方法及系统的制作方法_3

文档序号:9555223阅读:来源:国知局
eteeth)等无线传输方式在主机与探头之间传输信号。但直流电 无法传输,电源(电池)必须设置在探头上。
[0068] (3)多普勒信号处理器(包括选频放大器,调制器,带通滤波器和信号处理器)采 用64K字的CY7C1021分别作为外扩程序存储器和外扩数据存储器。外扩数据存储器可存 储数秒采样数据(2000Hz采样率)以供超声频率的运算操作。DSP2407A内嵌有16路AD采 样通道,其采样率可通过对DSP的定时器进行编程控制。采样模块对超声频移信号进行实 时排序采样。采用DSP的三个可编程控制的通用10管脚作为模数转换器DAC0832的数字 高位输入控制,并将超声频移信号作为DAC的参考电压。另设有串口跳线选择,方便算法调 试。
[0069] (4) A/D转换电路。
[0070] 如不采用现存超声信号处理器中的A/D转换电路,也可采用但不限于MAX1911的 12位集成电路作为A/D转换电路,电路内设置参考超声频率和时钟。A/D转换受单片机(中 央控制-处理单元)的控制,后者通过片选口和读写口启动A/D转换,转换完毕由单片机分 两次读出转换数据的低8位和高4位。
[0071] (5)生理信息处理单元,采用但不限于AT89S52作为操作控制和数据处理的中央 单元。它是一种低功耗、高性能CM0S8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器;片 上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8位 CPU和在系统可编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供灵活有效的解决 方案。AT89S52具有以下标准功能:8k字节Flash,256字节RAM,32位I/O口线,看门狗定 时器,2个数据指针,三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口, 片内晶振及时钟电路。另外,AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电 模式。空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保 护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复 位为止。
[0072] (6)显示器
[0073] 采用能显示图形的液晶触摸屏,内含中英文字和选用图形,通过编程方式让计算 血压值和24小时动态血压图形显示出来。
[0074] (7)与微机连接方式
[0075] 可采用有线连接或无线连接方式(如blue tooth技术),将主机数据信号传输到 计算机,作进一步处理,归类,制图和存储。
[0076] (8)声光提示/报警电路
[0077] 将蜂鸣器与单板机的INTO口连接来组成。当条件不合适时(比如测量部位的皮 肤温度过高或接触不良),蜂鸣器发声,提示暂时停止发射超声波。检测完成时,提示可以结 束。当操作失误时,自动报警。
[0078] (9)其它零件,如按键,电源开关,插座,插头,接线等均无特殊要求,可买现成产 品组装。
[0079] (10)采用可充电电池作为电源
[0080] 通过以下的具体实施例对本发明的应用效果作进一步的描述。
[0081] 受检者A,男,65岁,身高1. 64米,可以看出桡动脉在扩张周期即将结束和收缩期 即将开始时,由于血管停止运动造成的两个多普勒频移信号零值点。在下降支末尾处,由于 血管停止收缩,多普勒信号再次出现零值,直到因为重博波的到来,多普勒信号才又开始上 升。从该零值起始点到结束点(重博波开始点)之间的时间差,经测量大约为0.0619秒。 连续测量35个脉搏波形之后,计算得到Δt的平均值为0. 0672秒。取λ= 〇. 38,带入公 式PWV:PWV=L/At=λΗ/At中,计算得到该受检者从主动脉到左手腕部所历经的动脉 长度上的脉搏波传播速度为9. 37m/s。
[0082] 受检者B,男,89岁,年轻时身高1. 73米,在下降支末尾处,由于血管停止收缩,多 普勒信号出现零值。从该零值起始点到结束点(重博波开始点)之间的时间差,经测量大 约为0. 0452秒。连续测量35个脉搏波形之后,计算得到Δt的平均值为0. 0542秒。取λ=0.38,带入公式?¥¥:?¥¥ = 17&七=人!1/&1:中,计算得到该受检者从主动脉到左手腕 部所历经的动脉长度上的脉搏波传播速度为12. 49m/s。
[0083] 受检者C,女,50岁,年轻时身高1. 65米。连续测量35个脉搏波形之后,计算得到 At的平均值为0· 0834秒。取λ= 〇· 38,带入公式PWV:PWV=L/At=λΗ/At中,计算 得到该受检者从主动脉到左手腕部所历经的动脉长度上的脉搏波传播速度为7. 62m/s。
[0084] 受检者D,男,12岁,身高1. 55米,连续测量20个脉搏波形之后,计算得到Δt的 平均值为〇· 0982秒。取λ= 〇· 38,带入公式PWV:PWV=L/At=λΗ/At中,计算得到 该受检者从主动脉到左手腕部所历经的动脉长度上的脉搏波传播速度为5. 99m/s。
[0085] 临床测量统计1455人后,得到正常人脉搏波传播速度按年龄段的分布如下表所 示(单位m/s):
[0086]
[0087] 可以看出,随年龄增大,脉搏波传播速度将递增,预示着血管硬化程度和血压的增 高。按本发明方法,4位受检者测量和计算的结果完全符合上述临床统计规律。受检者B因 为年近90,脉搏波速度高达12. 49m/s,也在情理之中。
[0088] 本发明的工作原理:
[0089] 本发明采用有别于压电式传感的脉搏波测量技术,采用多普勒超声的方法直接测 量动脉血管因血流充盈和收缩导致的直径变化。该方法与采用普通超声测量血管尺寸的方 法有本质区别。其原理如下:当进入人体的超声波达到血管表面时,如果超声波的频率足够 高,以至于血管直径可以等于或大于超声波波长,则在管壁表面上会产生反射。如果管壁静 止不动,则反射波的频率与发射波相同。根据接受到的上下血管表面反射的波时间差以及 超声波在人体组织中的传播速度,可以计算出血管直径。但即便在阻断的情况下,人体动脉 仍然会产生周期性的搏动,这就要求准确选择在两次搏动之间的静息时间间隔进行血管尺 寸的超声波测量,以避免动脉搏动的干扰,但两次搏动间的静息时间很短,且较大尺寸的静 脉也会产生同样强度的反射。这些都增加了测量的难度。本发明却正好要利用动脉的搏动 来达到检测的目的。当频率足够高的超声波达到动脉表面时,由于动脉的搏动,导致反射回 波的频率与发射波的频率不一致,二者之间的差称为多普勒频移。搏动速度(即管壁在某 一时刻向上弹起或向下回缩的速度)越大,频移越大。如果管壁在某一时刻运动的方向和 发射超声方向相反,反射回波的频率大于发射波频率,多普勒频移值为正,反之为负。由于 血管搏动速度一般不太高,将多普勒频移信号直接放大后就能被人耳听到。频移值越大,听 到的声音音调就越高。频移值越小,声音就越低沉。必须指出,多普勒超声仪在某一时刻接 受到的反射回波频移信号的幅值或强度,并不是该时刻频移值的大小或音调的高低,而是 在该时刻接受到的所有频移信号强度的总和,是声波强度概念。正因为如此,一般技术人员 很难想到利用多普勒超声能够测量出脉搏波波形图,用多普勒超声得到的是多普勒信号强 度-时间图,而多普勒信号强度并非脉搏跳动的幅值。一个简单的证据就是,血管只要停止 搏动,多普勒信号就为零,但此时血管直径并非为零。所以根本无法用多普勒超声测量血管 的直
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