[发明专利]基于声光联合谱的心血管特性无创定量测评方法与装置

说明书

本发明提供基于声光联合谱的心血管特性无创定量测评方法与装置，采用声光结合的方式，在心脏和血管沿路多处放置光电传感器和超声探测传感器同步采集光电信号和超声信号，基于多点差分计算携带血红蛋白的红细胞群的群移速度和变化速率，得到血管沿路的血液流速分布图，且定量分析任意血管段的光谱转移函数和超声谱转移函数，形成声光联合谱，进一步评估血液的粘稠度和血管的物理特性。另外测算心脏的振动波传导到身体各血管沿路的声速以及延时，用以评估血管的张力和密度、血管沿路是否通畅等。本方法是中医“脉诊”的具体实施和更为全面的拓展，同时可以不用抽血化验和身体剖析就能得到血液和血管的微观特征，也是西医无创检测手段的有益补充。

技术领域

本发明主要涉及光电和超声检测技术领域，具体涉及联合采用声光方式测量人体血液含氧红细胞运动速度及其变化率、以及光谱转移函数和超声谱转移函数，以便对血管的张力密度、血管沿路的通堵性进行定量测评的方法与装置。

背景技术

心血管系统是一个封闭的管道系统，由心脏和血管所组成。心脏是动力器官，血管是运输血液的管道。通过心脏有节律性收缩与舒张，推动血液在血管中按照一定的方向不停地循环流动，这是我们熟知的血液循环。血液循环主要是运送营养物质、水和氧气到各身体组织器官，为机体的各种细胞提供赖以生存的物质，也带走细胞代谢的产物二氧化碳。血液循环是机体生存最重要的生理机能之一。我国目前有2.9亿心血管疾病患者，每年约350万人因此死亡。作为影响居民健康的首要因素，心血管疾病受到越来越多的重视。

由于心血管系统涉及到心脏、血管和输送的血液，下面简要说明这三者的功能：

正常的心脏是一个强有力的肌肉器官，就像一个水泵，它日夜不停地、有节律地搏动着，是人体血液循环系统的动力装置。正常人的心脏在一次搏动中泵出血液70cm³，推动血液流动的平均压强为1.6×10⁴Pa。如以成年人平均心率每分钟75次计，每一搏动周期平均为0.8秒。心脏通过搏动负责把氧气，通过血液循环系统送到各个器官及部位，故心脏跳动的强弱会影响血液的流量。

血管按构造功能不同，分为动脉、静脉和毛细血管三种。血液经由心脏的左心室收缩而挤压流入主动脉，随即传递到全身动脉。动脉为富有弹性的结缔组织与肌肉所形成的管路。当大量血液进入动脉将使动脉压力变大而使管径扩张，在体表较浅处动脉即可感受到此扩张，触摸到此搏动，即所谓的脉搏。

血液是在心脏和血管腔内循环流动的一种组织。血液由血浆和血细胞组成，其中血细胞有红血球(红细胞)、白血球和血小板，红细胞主要功能是运进氧气运出二氧化碳。评判血液是否健康的重要指标是血流量和血流速度。血流量是指在单位时间内流经血管某一截面的血量，也称为容积速度。通常表示为毫升/分钟或升/分钟。血流速度指血液中一个质点在管内移动的线速度。当血液在血管内流动时，血流速度与血流量成正比，而与血管的横截面积成反比。血流量和血流速度受心肌收缩力、心室的充盈度、心率、血管系统的阻力、血液粘滞性、血液量等各种因素的影响，另外也受性别差、身体姿势、外界温度、体力劳动等血管系统以外的因素的影响。

由于心血管系统的健康主要和心脏、血管和输送的血液的状况有关，其中任意一个出现不适，都会直接影响心血管系统的疾病。如心脏搏动周期不一致，即是心跳不规律，会导致心脏疾病；血管壁的增厚，有可能就是动脉血斑或动脉粥样化之类的动脉疾病；血液粘稠，会导致血液流动变慢甚至中断，影响各组织器官的能量供给。

若心血管系统出现问题，常见的身体检测有侵入性检查和非侵入性检查两种。针对心脏的侵入性检查主要有心导管检查、心腔内心电图检查、心血管内镜检查等；这些检查会给患者带来一些创伤，但可以得到比较直接、诊断价值较大的诊断资料。另外对血液的检查经常是抽血化验。非侵入性检查包括血压测量、心电图检查、超声心动图、超声多普勒血流图检查、肢体血管彩超检查、实时心肌声学造影、数字减影法心血管造影等。超声类的检查是无损的，而造影之类的检查则是有创检查，但更准确一些。