[发明专利]心脏力学功能检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及心脏功能检测的医疗设备领域，尤其是涉及一种心脏力学功能检测系统。

背景技术

目前，心脏功能检测方法主要包括对心率、心输出量等心脏功能指标的检测，对心脏的力学性能检测的方法还是少之又少。常用心脏功能检测的方式通常分为创伤性检测和无创伤性检测两大类。

创伤性检测方式包括心脏导管技术，例如冠状动脉造影术；另外，还有FICK氧消耗量法、Swan-Ganz导管及热稀释法。上述创伤性检测方式均会对检测对象造成较大伤害，如冠状动脉造影术会有一定的死亡率和并发症(如心肌梗死、血管或心脏穿破或恶性心率失常等)；FICK氧消耗量法则需要采集检测对象的静脉血和动脉血的样本，不能多次重复检查。

无创伤性检测方式包括心电图、心阻抗图、超声心冲击图、心音图、放射性核素显影、X射线计算机断层成像(X-CT)和磁共振断层扫描(MRI)等，虽然上述检测方式无危险性可重复检查，但是心电图、心阻抗图、超声心冲击图和心音图检测需要将传感器直接放置在检测对象的相应部位，与人体发生直接接触，会使检测对象产生心理负担，很难保证人体机能的自然性，因此易导致心功能检测结果与检测对象的实际情况出现偏差。并且，这些检测方式由于受到设备本身结构的限制，很难实现长时间的心脏检测和日常监护，造成心脏疾病的漏检；同时，检测对象的大幅运动也会导致传感器的脱落或损伤等问题。放射性核素显影、X射线计算机断层成像(X-CT)和磁共振断层扫描(MRI)检测方式对检测对象会有一定的辐射危害，并且价格相对昂贵。

脉搏波是家庭中常用的心血管功能无创检测方法，包括压电法和光电法。压电法使用压敏元件，通过测量血液循环引起的血管壁变形和振动，提取脉搏波信号。它需要将压敏元件以适当的紧固力固定在测量脉搏波的部位上，紧固力的不同会造成脉搏波信号有差别。光电法使用光敏元件测量血管容积脉搏波，通常将光电式脉搏传感器夹在人体指尖，但是强光环境会影响测量结果的正确性，另外当人体手指温度过低导致指尖处动脉血流减少也可使测量不准。

综上可知，现有的心脏功能检测方式，无论是创伤性检测还是无创伤性检测，均会对患者造成影响且不适于长期检测，并且临床上尚未有可无创检测心脏力学特性的系统。

心脏射血造成的重力变化信号在医学上称作心冲击信号(Ballistocardiogram，BCG)。González等在Proceedings of the 29th Annual International Conference of the IEEE EMBS(第29届国际电子电工协会生物医学年会)上发表Heart Rate Detection from an Electronic Weighing Scale(利用电子秤检测心律)，该文中提出利用电子体重计测量BCG信号，并从信号中计算得到心率，检测误差为±0.6次/分；但是人很难保持一个固定的站立姿势较长时间，身体的不自觉移动或颤动会对BCG信号产生很大的影响，另外他们的工作也仅仅局限于获得心率而已。Koivistoinen等在Proceedings of the 26th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology society(第26届国际电子电工协会生物医学年会)上发表A new method for measuring the ballistocardiogram using EMFi sensors in a normal chair(利用在普通椅子上的压电薄膜进行心冲击图检测的新方法)。文中提出在椅子的靠背和坐垫上安装压电薄膜(EMFi)传感器，测量这两处的压力变化获得BCG信号。但是在椅子靠背的心冲击图信号受呼吸影响很大，而且BCG信号主要集中在竖直方向，所以靠背上传感器得到的BCG信号的稳定性和可靠性较差。在坐垫上的压电薄膜传感器，它输出的压力信号受人坐的位置和面积及负载影响；另外压电薄膜传感器输出的信号不能直接换算出压力的大小，需要另一个压力传感器同时进行校正。

本发明克服了上述两者的缺点，设计了均匀分布三个及以上压力传感器组成的压力传感器平台，一方面均匀分布的三个及以上的压力传感器减少了平台自身在测量时的振动，另一方面三个及以上压力传感器的输出信号按照极性并联在一起，输出信号是各个传感器信号的平均可以减少测量时的噪声。测量时检测对象放松和平稳呼吸坐于或站于压力传感器平台上，系统便可检测到心冲击信号并显示出来，本系统获得的信号信噪比高，检测信号具有较强的稳定性和重复性。