[发明专利]一种脑血管能量指标分析方法及仪器

说明书

[技术领域]

本发明涉及医疗技术领域中脑血管指标的分析，特别是一种脑血管系统能量指标分析方法以及根据该方法而设计的临床分析仪器。

[背景技术]

心脏的基本功能是将化学能转化为机械能，而血液在循环系统中又在不停地进行动能与势能的转化，所以对于特定循环系统(如体循环、肺循环等)血液所携带的能量进行分析可以在一定程度上反应该循环系统内血管床的状况。

血液动力学的能量指标最初被主要用于评价心脏功能，因为心室做功可分为两类：用于推动血液运动所做的心室外功，在心室收缩舒张过程中为克服自身能量损耗所做的心室内功。心室内功总是随着后负荷的增加而增加，通常远大于心室外功，而心室外功只有在合适的负荷下才能达到最大，并不总是随着后负荷的增大而增大。2003年，Cotter等人在文献中指出，在心脏受到最大刺激时所得到的外功可以定义为最大心脏能量输出(CPOmax)，可以作为反映心脏整体功能的直接指标，可作为诊断慢性心脏病患者时的有力指标，在急性心衰情况下可帮助选择合适的治疗办法。

心室外功可以根据能量储存形式的不同分为势能和动能，或根据血液的脉动特性分为定常流部分的稳定能和脉动特性部分所产生的振荡能，并可以进一步将总能量分为稳定势能、振荡势能、稳定动能以及振荡动能四部分。一般来说，稳定势能主要由血管外周阻力所决定，即主要由微循环的特性所决定，振荡势能则与动脉树的输入阻抗有关，取决于动脉树的几何尺寸和弹性特性，可反应动脉管壁的粘弹特性和血液本身的粘性。

1965年到1966年，WR.Milnor等人对狗进行动物实验，计算了肺静脉-心房的能量，发现78％的输入能量消耗在肺循环中，总动能占总输入能量的7％。他们同时还将能量指标用于肺血管床，通过计算入口端与出口端的能量，从而能到血流在狗的肺血管床的功率损耗，发现心悸亢进能增加35％的肺静脉血流量，而肺动脉的输入能则有小于5％的增幅。

Nichols等人在1977年对16人的体循环进行能量指标的研究，其中5人正常无心脏病(A组)，7人可能有冠状动脉疾病但血压正常(B组)，4人有冠心病且有高血压(C组)，主要计算了左心室外功的大小，得到C组的总能量最大，A组次之，B组最小，但对于总振荡能与总能量的比值，则C组最大，B组次之，A组最小。故，血流振荡能与总能量的比值也通常被作为血液流动中效率的指标，无论对于左心室还是右心室，在异常时该值都会显著大于正常状态下的该值。Zahka等人在1989年将能量指标用于对小鸡胚胎发育过程观察中对背部大动脉的血流状况观察发现，随着胚胎发育，血管床的结构变复杂，振荡能与总能量的比率也增加，即心室-动脉耦合系统效率下降。

1982年，Merillon等人对13名正常人与12名高血压患者进行研究，并计算了主动脉血流的输入阻抗、稳定能、振荡能以及振荡能与稳定能的比值。结果显示，当高血压病人进行降压至正常后，大多数病人的阻抗曲线恢复正常，但振荡能与稳定能的比值依然高于正常组，也就是说高血压病人中振荡能损失依然较高，说明主动脉壁依然较硬，或在对高血压病人降压后血流的脉动特性更加明显。他们在1984年又对11名正常人以及12名心脏病患者进行研究，发现在硝普钠输液过程中，心脏每搏输出量增加，而主动脉血流的波动也更大，稳定能和振荡能都上升。

Berger等人在1995年对左心室-动脉系统的耦合模型进行计算，发现在调节脉搏波速使之减少的情况下，左心室稳定能上升，振荡能出现双相响应，振荡能与总能量的比值基本一直减少。Burattini等人也在1999年通过对狗进行动物实验以及数学计算，认为血压的增加以及动脉总顺应性的减少会降低血流用于振荡能的消耗。

2002年，Hideaki Senzaki等人将能量指标用于临床上分析Fontan循环中的心室功，观察对象为17位有Fontan循环的病人，15位病人只有单侧心室并用Blalock-Taussig分流术维持肺循环，还有13人有正常的二心室循环。他们定义了单位前向血流量所消耗总能量(Wt/CIt)为观察指标。然后，他们发现二心室循环者的Wt/CIs所要比单心室循环低40％，这表明单心室循环中单位前向血流需要消耗更多的能量，其心室效率比较低。

可见，能量指标分析在肺静脉-心房系统，左心室-动脉系统等都有着广泛的应用。但目前尚无对脑循环系统进行能量指标的分析方法及仪器的相关研究及报道。