心血管動力學(xué)參數(shù)測量原理和臨床應(yīng)用

前言

　　人體的血液循環(huán)系統(tǒng)包括動力系統(tǒng)與管路系統(tǒng)兩部分。動力系統(tǒng)為心臟，管路系統(tǒng)為血管。心臟與血管組合成人體心腦血管系統(tǒng)，心臟是此系統(tǒng)的動力器官，其基本作用是推動血液在血管中循環(huán)流動。血管是運送血液的管道，血液在心臟和血管中不斷流動，循環(huán)往復(fù)，形成血液循環(huán)。血液循環(huán)的主要功能是在于保證機體內(nèi)外環(huán)境間和機體各部間的物質(zhì)交換和運輸，以維持新陳代謝的正常進行，它是人體生命的基礎(chǔ)。心臟和血管是給人體各器官提供血液以維持生命的不可分割的整體。任何部位的病變、損壞及功能異常都要影響到整體系統(tǒng)，不同程度地會給血液循環(huán)造成障礙。　　動脈硬化是動脈的一種非炎癥性、退行性和增生性的病變，可引起動脈的增厚、變硬和失去彈性。動脈粥樣硬化是造成腦出血、腦血栓、心肌梗塞、心絞痛、心力衰竭、早搏等病癥的主要原因。據(jù)美國心臟學(xué)會報告，心腦血管疾病死亡占全球人口死亡構(gòu)成已從1992年的25％增至目前的33％?？梢哉f，動脈硬化導(dǎo)致的疾病已成為人類的第一殺手?！　「哐獕汉蛣用}硬化是引起各種心腦血管疾病的主要原因。然而，這個潛在的危險因素在其早期可以絲毫沒有自覺癥狀，因此，往往會被人們忽視而錯過早期治療的機會。應(yīng)該說，即使是對最輕微的、未引起任何癥狀的高血壓和動脈硬化進行治療，也應(yīng)當(dāng)被視為一種最有效的預(yù)防措施，但關(guān)鍵問題是如何在病人發(fā)病初期方便、準(zhǔn)確而又無痛苦地檢查和診斷出這種無明顯癥狀的動脈硬化病癥?！　”緯ㄟ^對心血管系統(tǒng)理論知識和長期的實驗研究，以作者和合作單位研制的國產(chǎn)動脈硬化檢測儀YF／XGYD采集的肱和橈動脈脈搏波為基準(zhǔn)，根據(jù)示波法原理和彈性腔理論建立了動脈血管模型，利用脈搏波曲線與袖帶壓之間的關(guān)系，總結(jié)了心血管動力學(xué)參數(shù)測量計算方法，主要為收縮壓（SBP）、舒張壓（DBP）、平均壓（mean arterial pressure，MAP）、脈壓（PP）、心率（HR）、脈搏波傳播速度（pulse wave velocity，PWV）、大動脈順應(yīng)性指數(shù)（C1）、小動脈順應(yīng)性指數(shù)（C2）、動脈硬化指數(shù)（arterial stiffness index，ASI）和踝臂指數(shù)（ankle-brachial index，ABI）等，并且通過大量病例分析和臨床測試，證實了各算法的有效性和可靠性。其次，除了心血管，腦血管循環(huán)系統(tǒng)也是不可忽略的。本書詳細介紹了作者應(yīng)用電阻抗原理測量腦血流的理論、儀器和臨床研究，希望讀者關(guān)注動脈彈性的發(fā)展要以心腦血管作為整體考慮。

內(nèi)容概要

本書以表征動脈彈性的心血管動力學(xué)參數(shù)測量為出發(fā)點，詳細介紹了臨床上應(yīng)用廣泛的典型心血管動力學(xué)參數(shù)：收縮壓、舒張壓、平均壓、脈壓、心率、脈搏波傳播速度、大動脈順應(yīng)性指數(shù)、小動脈順應(yīng)性指數(shù)、動脈硬化指數(shù)和踝臂指數(shù)的測量原理和計算方法，并突出了臨床應(yīng)用效果和每個參數(shù)的臨床診斷特點。為緊跟國際發(fā)展趨勢，還詳細介紹了腦血流測量原理、動脈力學(xué)計算數(shù)值方法和全身血管的整體模擬方法等新領(lǐng)域的研究成果?！　”緯鴮χ铝τ跀?shù)字化醫(yī)療儀器開發(fā)和生物醫(yī)學(xué)工程研究的人員、信號測量和處理專業(yè)的理工科高年級本科生和研究生、心腦血管內(nèi)科醫(yī)務(wù)人員及從事醫(yī)療設(shè)備維護的工程技術(shù)人員有一定幫助和參考作用。

書籍目錄

前言 第1章 緒論 　1.1 血壓測量技術(shù)的研究現(xiàn)狀 　1.2 動脈彈性測量技術(shù)的研究現(xiàn)狀 　1.3 其他心血管動力學(xué)參數(shù)檢測的意義 　1.4 本書的主要研究內(nèi)容和臨床意義 　　1.4.1 動脈硬化形成的病理過程和臨床意義 　　1.4.2 本書研究的主要心血管動力學(xué)參數(shù) 第2章 脈搏波傳播特性和血管彈性腔理論 　2.1 脈搏波傳播特性 　　2.1.1 脈搏波的基本特征 　　2.1.2 脈搏波傳播理論 　　2.1.3 脈搏波信號特點 　2.2 彈性腔模型理論 　2.3 示波法原理 　2.4 電阻抗波動原理和電阻抗波動法 第3章 心血管動力學(xué)參數(shù)測量儀器設(shè)計 　3.1 硬件系統(tǒng)的總體設(shè)計 　　3.1.1 模擬信號的檢測 　　3.1.2 模擬信號處理電路的設(shè)計 　　3.1.3 數(shù)字電路和電機的充放氣回路的設(shè)計 　3.2 軟件系統(tǒng)的總體設(shè)計 　　3.2.1 LabVIEW開發(fā)軟件簡介 　　3.2.2 系統(tǒng)軟件的總體方案 　　3.2.3 系統(tǒng)軟件的界面設(shè)計 　　3.2.4 數(shù)據(jù)庫 第4章 脈搏波信號處理和特征提取 　4.1 常用信號處理方法 　4.2 脈搏波的處理 　　4.2.1 滑動平均濾波處理 　　4.2.2 巴特沃思濾波 　　4.2.3 合理檢查去除奇異波處理 　4.3 脈搏波特征主要提取方法 　　4.3.1 波峰和波谷的提取 　　4.3.2 起跳點的提取 第5章 常規(guī)心血管動力學(xué)參數(shù)計算 　5.1 血壓 　　5.1.1 平均壓 　　5.1.2 收縮壓和舒張壓 　　5.1.3 脈壓 　5.2 心率 　5.3 左心室收縮時間 　5.4 心輸出量與每搏輸出量 　　5.4.1 有創(chuàng)檢測方法 　　5.4.2 無創(chuàng)檢測方法 　　5.4.3 Kubicek改進方法 　　5.4.4 三種方法檢測每搏輸出量的對比分析 　5.5 外周阻力的計算 　5.6 臨床測試結(jié)果統(tǒng)計和分析 　　5.6.1 統(tǒng)計方法 　　5.6.2 血壓與心率測試結(jié)果的分析 　　5.6.3 每搏輸出量Meeb-Rubner公式法和胸阻抗法測量對比實驗 　　5.6.4 每搏輸出量測試結(jié)果的分析 　　5.6.5 外周阻力與血壓測試數(shù)據(jù)的對比分析 第6章 PWV參數(shù)檢測及臨床研究 　6.1 PWV的形成機理及臨床意義 　6.2 PWV算法的提取 　6.3 影響PWV的因素 　6.4 臨床測試結(jié)果統(tǒng)計和分析 　　6.4.1 相關(guān)分析 　　6.4.2 分組平均數(shù)分析 　　6.4.3 線性回歸分析 　　6.4.4 重復(fù)性分析 第7章 ASI參數(shù)檢測及臨床研究 　7.1 ASI的評價原理 　7.2 ASI算法的提取 　7.3 影響ASI的因素和ASI的修正 　7.4 ASI臨床測試 第8章 動脈順應(yīng)性指數(shù)的數(shù)學(xué)模型和計算方法研究 第9章 基于四肢脈搏波的ABI測量和臨床應(yīng)用 第10章 心血管動力學(xué)參數(shù)與超聲圖像學(xué)比較研究 第11章 腦血管血流檢測與研究 第12章 動脈流體力學(xué)數(shù)值計算方法和動物模型 第13章 心血管系統(tǒng)整體數(shù)學(xué)模型及仿真研究參考文獻

章節(jié)摘錄

　　該方法的缺點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①依賴人的聽覺、視覺及協(xié)調(diào)程度，有一定的主觀性，并難以標(biāo)準(zhǔn)化；②電子儀器完全模擬人的行為比較困難，且血壓測量值易受環(huán)境噪聲干擾；③無法直接測量出動脈平均壓，只能用近似公式進行估算?！　。?）示波法。20世紀(jì)70年代后，隨著微處理芯片及集成壓力傳感器的出現(xiàn)，示波法逐漸得到了廣泛的臨床應(yīng)用。該方法也需要用袖帶阻斷動脈血流，但在放氣過程中，不是檢測柯氏音，而是檢測袖帶內(nèi)氣體的振蕩波。這些振蕩波起源于血管壁的搏動，理論計算和實踐均已經(jīng)證明此振蕩波與動脈收縮壓、平均壓及舒張壓有一定函數(shù)關(guān)系?！　∈静ǚǖ膬?yōu)點是：①排除了操作者主觀因素影響，亦不受環(huán)境噪聲干擾；②可以精確測量出動脈平均壓，示波法是血壓無創(chuàng)測量方法中唯一能測量平均壓的方法；③重復(fù)性、一致性比較好，準(zhǔn)確性比較高。　　其主要缺點是：①易受外界振動的影響，如人為的振動袖帶、氣管的振動和人的身體運動等；②易受放氣速度和氣管的剛性度影響?！　∧壳?，示波法已成為一種被廣泛接受和有效的自動無創(chuàng)血壓檢測方法。本書對血壓的測量也采用了示波法技術(shù)，并對其進行了改進，這將在第2章和第5章給予介紹?！　。?）超聲法。超聲法也需要用袖帶阻斷動脈血流，其原理是利用超聲波對血流和血管壁運動的多普勒效應(yīng)來檢測收縮壓和舒張壓。在測量過程中，在上臂袖帶下安放一個超聲傳感器（傳感器8MHz的振蕩源加到發(fā)送晶片，由此產(chǎn)生8Mt{z的超聲波），傳感器發(fā)出的超聲波遇到運動著的血管壁時，其回波發(fā)生頻移，回波由超聲傳感器接收晶片接收后，經(jīng)放大和鑒頻電路檢波得到正比于頻偏的信號，它與血管壁運動速度和血流速度成正比，此值再由聲頻放大器放大，最后得到一個聲頻輸出?！　≡谘鼙蛔钄嗥陂g，血管壁靜止不動，所以無頻移產(chǎn)生，這時，無聲頻輸出。反之，當(dāng)血管未被阻斷時，由于血流和血管壁運動大，會產(chǎn)生較大的頻移信號，因而能檢測出聲頻輸出。　　超聲法的優(yōu)點是：適用范圍廣，既適用于成人，也適用于嬰兒和低血壓患者，同時還可以用于噪聲很強的環(huán)境。缺點是：在測量過程中，哪怕是受試者不自覺的身體活動也會引起傳感器和血管之間超聲波途徑的變化，從而影響測量結(jié)果。　?。?）雙袖帶法。雙袖帶法是由Dobbeleer于1965年提出的，基本原理是：當(dāng)血液流過一根被部分阻斷的動脈時，其流速與動脈被阻斷的程度有關(guān)。當(dāng)動脈被充氣袖帶阻斷于收縮壓時，流速最慢；當(dāng)袖帶內(nèi)壓力接近舒張壓時，其流速最快。這樣，在收縮壓狀態(tài)下，流經(jīng)袖帶下血管的血流在兩袖帶中就會有一定的時間差，據(jù)此就可測出血壓的數(shù)值。

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