[发明专利]采用传递函数分段定位主动脉狭窄的无创检测方法及系统

权利要求书

1.采用传递函数分段定位主动脉狭窄的无创检测方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤一：将压力传感器放置在待检测者的颈动脉处，将待充气袖带分别捆绑在待检测的一路或多路四肢动脉上，其中两路上肢主动脉的捆绑位置为左、右肱动脉处，两路下肢主动脉的捆绑位置为左、右脚踝动脉处；

步骤二：利用压力传感器测量颈动脉血压波形，并采用气泵对待充气袖带充气，采用示波法测量捆绑有待充气袖带的一路或多路四肢动脉上的血压波形；

步骤三：利用快速傅立叶变换，根据步骤二测得的波形得到颈动脉和一路或多路四肢动脉上的血压波形的频谱；

步骤四：以颈动脉血压波形频谱作为近似升主动脉血压频谱，并利用升主动脉血压频谱分别除以测得的一路或多路四肢动脉上的血压波形频谱得到一个或多个传递函数；

步骤五：根据实测的传递函数的模和相角与传递函数的理论标准参考曲线的相似性判断该路四肢动脉是否发生狭窄和狭窄出现的区域和程度；判断中央动脉是否发生狭窄，必须安装颈动脉传感器和一路下肢动脉传感器。

2.根据权利要求1所述的采用传递函数分段定位主动脉狭窄的无创检测方法，其特征在于：动脉树中升主动脉到四肢动脉的传递函数模和相角的理论标准参考曲线的计算是通过以下步骤得到：

步骤1：将单个动脉段的特征阻抗Z₀和传播常数γ可表示为：

Z0=ρc0πr2(1-σ2)-1/2(1-F10)-1/2---(1)]]>

γ=jωc0(1-σ2)1/2(1-F10)-1/2---(2)]]>

其中，F₁₀＝2J₁(αj^3/2)/(αj^3/2J₀(αj^3/2))，J₀和J₁为零阶和一阶贝赛尔函数，v为血液的动粘滞度；ω为角频率；σ为动脉壁的泊松比；c₀为脉搏波波速，其定义为：

c0=EhρD---(3)]]>

其中，h为动脉壁厚；D为动脉内直径；ρ为血液密度，取1.05gm/cm³；E为动脉壁的静态杨氏模量；

步骤2：动脉壁可视为粘弹性材料，其运动可产生应力和位移的相位差φ，在考虑动脉壁粘性时，波速将由c₀变为c₀e^jφ/2，将φ表示为角频率的函数：

φ＝φ₀(1-e^-kω)                        (4)

其中，φ₀为φ的渐近值，φ₀和k一般取为15°和2;

步骤3：将波速c₀e^jφ/2代入公式(1)和(2)，得到考虑动脉壁粘弹性时的特征阻抗和传播常数：

Z0=ρc0πr2(1-σ2)-1/2(1-F10)-1/2ejφ/2---(5)]]>

γ=jωc0(1-σ2)1/2(1-F10)-1/2e-jφ2---(6)]]>

由定义，输入阻抗是从动脉某点看入动脉系统的后负荷，在频域上，输入阻抗可表示为血压和血流波形经傅立叶变换后各对应频率的比值，长度、特征阻抗和终端阻抗为l、Z₀和Z_L的动脉，其输入阻抗为：

Zinput=Z0[(ZL-Z0)e-γr+(ZL+Z0)e+γl(Z0-ZL)e-γl+(ZL+Z0)e+γr]---(7)]]>

定义反射系数为：

Γ=ZL-Z0ZL+Z0---(8)]]>

则输入阻抗可写为：

Zinput=Z0[1+Γe-2γl1-Γe-2γl]---(9)]]>

步骤4：在五段动脉模型中，动脉段的连接包括二分叉和未分叉连接两种情况，若父动脉段后连接分叉的两段子动脉段1和2，且子动脉段1和2的输入阻抗为和得到分叉时父动脉段的终端阻抗为：

ZL=Zinput1Zinput2Zinput1+Zinput2---(10)]]>

当父动脉段后连接为未分叉的子动脉1，且子动脉1的输入阻抗为则未分叉时父动脉的终端阻抗为：

ZL=Zinput1---(11)]]>

步骤5：根据传输线理论，血压的脉动从动脉段的入口传播到出口可通过传播系数和反射系数计算，长度为l的动脉段，若入口处（近心端）的血压为P_proximal，则出口处（远心端）的血压为：

P_distal＝P_proximal(1+Γ)/(e^γl+Γe^-γl)                    (12)

该动脉段i的传递函数为：

TFi=PdistalPproximal=1+Γeγl+Γe-γl---(13)]]>

动脉树中升主动脉到四肢动脉中任意一只的传递函数的理论标准参考线的计算公式为：

TF=Πi={1,2,...5}TFi---(14)]]>

其中，i代表从升主动脉到四肢动脉中任意一只所经过的动脉段号。