基于多道传感器的血管壁动态信息检测系统

　　0　引　言

　　如何早期地发现和诊断血管壁弹性功能和几何形态的变化是目前临床医学诊断中的难题之一^[1]。现代医学研究发现,人体心血管疾病的发生与人体血管的弹性功能和几何形态有着紧密的联系。当某种病变一旦在血管里形成,必然会改变该血管的几何形态和力学弹性性质^[2]。高血压和动脉粥样硬化等心血管疾病仅是血管壁已发生病变后的标志^[3]。

　　血管壁实质为一富有弹性的腔道组织,在内外压力的激励下,会产生某种与心血管功能状态密切相关的信号。从这一生物医学工程学的基本原理出发,本文^[4]率先提出了血管壁动态信息中“血管壁压力位移波”的理论概念,并由此设计出了一种能够早期地无创检测人体血管性疾病的新方法。同时,研发完成了“人体血管壁无创动态信息计算机检测系统”。通过临床检测证实了“血管壁压力位移波”理念提出的科学性和“人体血管壁无创动态信息计算机检测系统”的可行性。

　　1　血管壁的无创动态信息

　　现有血管壁的无创诊断方法(如,多普勒超声、CT和MRI的血管检测以及放射性核素检测等形态学定性诊断方法)不仅操作方法复杂、费用高和精度较差,而且,绝大多数只能进行形态学的定性诊断^[5]。血管壁的无创动态信息是指在一定的条件下,于人体的体外利用无创检测技术而获得的与人体血管壁的运动状态和弹性功能有关的多种医学信息参量的总称。由于血管壁的运动状态是与心脏的射血等相关运动紧密联系的,因此,最能反映其真实情况的应该是它的无创动态信息。

　　为了在讨论血管壁的无创动态信息时能够有别于前人已提出的动脉脉搏波、压力波、流速波和直径波等信息概念^[3],本文作者特定义:在附加外压力按照一定规律变化(可能是按照线性递减规律变化,也可能是按照特殊的恒定不变的规律变化等)的作用下,利用计算机无创医学检测技术于人体外而实时采集所获得的血管壁运动位移x(t)随时间变化的信息为“血管壁压力位移波”(pressure dis-placementwave ofvascularwal,l PDWVW),简称为压力位移波(pressure displacementwave, PDW)。PDW中的运动位移x(t)为压力递减曲线上的偏离值(条件:空载的压力递减曲线为直线)。

　　根据文献[6]前期的研究已经知道,在常规的袖带式血压检测过程中,采用可充放气的血压袖带缚住手臂充气达到一定的附加外压力,直至完全阻断肱动脉或桡动脉,然后,再按照线性递减规律变化均匀地放完气。如果在均匀放气的过程中用压力传感器获得肱动脉或桡动脉处的袖带内压力信号,这个信号就是本文作者定义的PDW。它除了实时反映出袖带内部的气体压力外,还包含了血管壁运动状态和弹性功能对测量血压、血管硬化指数和血管顺应性等心血管动力学参数很有价值的脉动信号。