[发明专利]测量心脏血流输出量的方法和装置

说明书

发明领域

本发明涉及采用侵入式和非侵入式间接技术以连续方式确定搏出量，即从左心室(LSV)排出的血量，从右心室(RSV)排出的血量，从而确定心脏输出Q，即搏出量乘以心率(HR)，以能在各种临床状况下以及在测功计测试过程中获得这一重要的血动力参数。

现有技术

心脏血流量Q的测量，现今广为采用的侵入式方法是热稀释法(TDM)、菲克氏法(FM)以及采用在主动脉或肺动脉中测得的动脉压力信号p(t)的方法，称为脉搏外形法(PCM)。

这种采用信号压力的方法并不十分可靠，因而须作校准。这通常是TDM。现时用这种方法得不到可靠的结果。

PCM法是Herd的原始概念(Herd J.A.等，1864)和Frank的称为Windkassel(德文“气室”)理论(Franck O. 1930)的理论导出的，PCM法还是基于在左心室(LSV)排出的血量或右心室(RSV)排出的血量和压力曲线p(t)下的面积之间存在的关系。

用来计算心搏量的基本关系式是SV＝A/Z0，其中A是压力曲线p(t)下的面积(见图A1)，单位为[mmHg/t]，Z0是血流阻抗，单位为[mmHg/cm/t]，它取决于动力阻力以及动脉管壁的柔顺性。LSV是以[Cm³]为单位测量的(见图A1)，因此如心率以每分钟搏动数测量，则Q＝LSV×HR是以l/min表示的心脏血流量。这里我们回想动脉压对时间的曲线由LSV的大小和血管阻抗所决定。因而，脉搏外形法力图将这两种分离开来加以分析；但该方法不能确定这两种贡献作为独立的时变量。

许多研究试图用Windkassel理论，只从压力波形和从在主动脉或肺动脉波传输有关的特性来确定LSV(Romington J.W等，1948；Warner H.R等，1953；Herd J.A等1966；Kouchoukos N.T等，1970)。

继而在若干年中应用Franck的原始概念，并已经能以连续方式从主动脉或肺动脉中压力信号的测量来估算LSV(McDonald D.A等，1974；Wesseling K.H等，1976；Tajimi T.等1983；Wesseling K.H.等，1993)。

然而在具体应用到各种可能的临床状况中，脉搏外形法对计算血流阻抗普通地需要”校准“。校准一般采用上述另两种方法即热稀释法和菲克氏法中的一种，或者采用主动脉直径的主动脉参数和病人的年龄、性别、身高和体重的线性回归法。

不同的是，校准和回归因子都会有误差，使得从中得出的方法不精确，并且在任何情况下回归分析只能根据有限受验人数得到。因而只能作为被研究量的平均值而非真实实测量来接受。

事实上，用热稀释法和菲克氏法估算的心脏血量总是与用其他诊断技术得到的临床参数不一致，并且这主要发生在患者有某些心脏病如心脏扩大、心血管病和心脏纤颤的病人中。

举例说，考虑在心室的张开和闭合点之间所研究的主动脉中两个可能的信号。这些信号一般呈现相同的面积但不同的形式，并有到达心脏收缩点的不同时刻。

因此传统的脉搏外形法将产生基于校准阻抗所估算的相同正确的测量(相同的积分)。但显然从不同形式的信号必将得出不同的阻抗，这是不能估计的。

因而现今采用的侵入式技术的限制是：a)因临床疾病而使心脏血流量估计中获得的精度差；b)因病人的病理状况而一般无实用性；以及c)在例如测功计测试期间不能施用所述侵入式技术。

发明范围

本发明的第一范围是以连续方式获得的测量比采用现有侵入式和非侵入式技术获得的测量更可信赖。

本发明的第二范围是通过引入专用公式中的变化给出大体上与传感器施加点无关的测量，而不需要任何事先的测量校准。

发明内容

为达到上述目的，本发明采用的方法是从以侵入方式在升主动脉、肺动脉和股动脉、肱动脉和桡动脉中测得的，或以非侵入方式例如用环套计从手指的小动脉测得的压力信号直接得到心脏血流量。按照该方法，通过将信号比作弹性管道中液流的信号并设杨氏模量不变(特定取值为1)，根据信号的谐振点计算压力的阻抗。以此方法能计算心脏血流量而无须再用各种校准，但只需根据对压力波的分析及其特性。

较好的是通过所记录的压力信号对时间的一阶和二阶导数的分析来计算液力阻抗。

按照本发明的又一个方面，考虑到在信号可能记录的各点所述压力值的衰减，还由用来计算LSV的平均压力值作校正。