[发明专利]基于脉搏色素谱分析的心输出无创检测系统及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种医疗检测设备，尤其是基于脉搏色素谱分析的心输出参数的无创检测系统及检测方法。

背景技术

按照临床定义，心输出(Cardiac output，CO)是指单侧心室在单位时间(min)内向循环系统所泵入的总血量，其单位为L/min。心输出是对心脏及其周围组织进行功能性评价的一项重要心血流动力学参数。此外，通过心输出指标还可以进一步推导出心脏血液循环的容积、流量、压力和阻力等其他参数。由此可见，心输出在急、危重心脏疾病和肝病的病情评估与手术监测中具有明确的应用意义。

当前，医学临床上心输出测量的“金标准”，是采用肺静脉穿刺插管的“热稀释法”。它的具体操作步骤是：首先由锁骨下静脉穿刺置入Swan-Ganz导管，进入右心房、右心室和肺动脉；向右心房快速而平稳地注入温度已知的指示剂，使之与血液混合后发生温度的变化；利用导管前方的热敏传感器，记录该混合液体的温度传导时间曲线；最后，根据Stewart-Hamilton热量守恒方程，计算得到心输出的数值。

热稀释法具有准确度高和重复性好的优点，但是作为一种有创伤测量方法，容易引起并发症而导致患者死亡。此外，在临床操作时必须将导管及时移除以避免感染，这使得测量时间受到限制。

CN2451037Y公开了一种“经左心插管心输出量测定导管”：将导管以逆血流方向插入左心室，使导管前端的热敏电阻位于主动脉处；注入生理盐水，使之与左心室的血液一起被泵入主动脉；由热敏电阻感知混合液体的温度变化量，再通过外接的测量仪器，计算出心输出量的数值。使用该导管虽然可以直接测出左心室的排血量，但其采用的是一种有创伤和非连续的检测方法，操作过程复杂、安全性差，易发生感染，同时也给患者和操作人员带来压力。

CN103315730A公开了一种“确定有效肺容量和心输出量的方法”：通过测定呼吸期内的吸入和呼出气流量，以及呼气CO2含量，确定肺泡二氧化碳分数与动脉血CO2含量；根据CO2动力学参数，建立并求解超定方程组，从而得到心输出量的数值。该方法虽然是一种无创和连续的检测手段，但其操作过程繁琐，解析计算复杂，而且测量结果容易受到肺内分流的影响，这些因素导致其在心输出测量上的准确度不高。

CN101176663A公开了一种“脉搏波心输出测量装置”：通过压力传感器检测脉搏波信号，对其进行放大、滤波和交、直流分量的分离处理；由交流分量估算出舒张期脉搏波按指数衰减的时间常数T和平均动脉压力MAP，进一步可解算出心输出的数值。该装置虽然实现了心输出参数的无创检测，但其测量精度有限。此外，如果脉搏波传感器的放置方式不当，也容易引起皮肤损伤。

根据以上分析可知，现有的心输出测量法大多为有创或微创的测量方法，其操作工序复杂，测量时间受限，医护人员不易控制，患者容易感染，且测量精度不高。在目前已公开的专利中，尚没有根据ICG色素与血红蛋白Hb的近红外光谱吸光特性，通过建立色素谱曲线和进行分析计算，实现心输出参数无创测量的技术方法及系统的相关描述。

发明内容

本发明的目的是针对现有心输出测量方法存在的有创伤、非连续，以及操作复杂、精度低的缺点，根据ICG色素和血红蛋白Hb在近红外区的吸收光谱特性，提供一种基于脉搏色素谱分析实现的心输出无创检测系统及检测方法。

将作为稀释和排泄试验指示剂的吲哚氰绿(Indocyannie green,简写为ICG)色素通过静脉注入人体，同时在805nm和940nm这两个特征吸光波长点上，从手指末端连续采集脉搏波信号。人体动脉血液中的主要吸光物质是以氧合血红蛋白O2Hb与还原血红蛋白RHb形式存在的血红蛋白Hb，以及注入的ICG色素。根据这些吸光物质在近红外区的光谱特性曲线，依据朗伯—比尔定律，对采集到的双波长脉搏波信号进行交、直流成分分析，绘制随时间变化的ICG色素谱曲线，以此建立ICG色素与血液循环系统中稀释与排泄的数学模型，进一步可推导出心输出参数的数值。该无创检测方法对于临床心血管疾病的诊断与治疗，以及急、危重心脏病与肝病的手术风险评估等，具有重要应用价值。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于脉搏色素谱分析的心输出无创检测系统，是由计算机经微控制器和光源驱动电路与指夹式光电脉搏波传感器连接，指夹式光电脉搏波传感器传感器经单波长信号分离电路分别连接微控制器和交流成分提取电路，交流成分提取电路与微控制器链接构成。