[发明专利]脑血管动力学参数的检测分析方法及仪器

说明书

本发明涉及一种脑血管动力学参数的检测方法及其仪器。

脑血管动力学参数是反映脑循环状态的重要指标。正确检测这些参数对于脑血管生理、病理研究，临床诊断和防治，以及治疗效果的评判等具有重要意义。由于脑血管处于头颅骨包围之中，直接无创伤检测脑血管动力学参数有很大的困难。人们力图通过检测颈动脉的血流参数，间接给出脑循环的有关信息。目前常用的方法主要有：（1）吸入N₂O气体后，定时从颈内动、静脉采血，根据Fick原理，通过检测N₂O浓度和稀释特性测定脑血流量;（2）动脉注射或吸入放射性物质¹³³Xe和⁸⁵Kr等，在颅外用多个晶体闪烁探头来测量示综剂的清除曲线，然后求出局部脑血流量;（3）颈动脉高压注入显影剂，用X射线透视，直观了解脑血管状态;（4）用X射线计算机断层装置（CT），X射线由体外照射，从体轴断层面内各方向测定X射线穿透量，根据组织对X射线吸收的差异，重新组成图象，以显示颅脑部位的横断层现象。上述方法的缺点是对受检者伤害较大、设备复杂、检测费用昂贵，而且只是间接测出脑血流量，不能真实反映脑血管的动力指标。日本的QFM-2000脑血管特性测定装置力图通过颈动脉波形计算出脑血管的动力学指标，但由于分析模型过于简单粗糙，所得到的动力学指标与真实情况差别较大，影响了仪器的广泛应用。

本发明的目的在于通过建立能真实反映脑血管动力学状态的脑血管分析模型，从而提出一种脑血管动力学参数的无损伤检测分析方法，并提供一种相应于上述方法的结构简单、使用方便的脑血管动力学参数无损伤检测分析仪器。

脑血管动力学参数主要有：反映脑血管弹性特性状况的脑血管顺应性和特性阻抗，以及反映脑血管阻力状况的脑血管外周阻力等。本发明提出的脑血管动力学参数无损伤检测分析方法，其步骤如下：（1）用超声血液流量仪测出颈动脉流量波形q（t）、管径d（t）、心电ECG等参数的模拟信号;（2）将上述模拟信号转换成计算机能接受的数字信号、进行数字滤波、检测心动周期和心室收缩时间间隔，并由管径波形d（t）标定颈动脉压力p（t）。标定方法：在线性化条件下，颈动脉压力p（t）和管径d（t）成线性关系，因此可用管径波形d（t）作为压力波形p（t），并利用常规方法，通过测量肱动脉血压值对压力波形进行标定，从而得到颈动脉压力p（t）;（3）根据上述参数通过计算机分析计算脑血管动力学参数。脑血管动力学参数的分析计算是以合适的分析模型和计算方法为基础的。其分析模型和计算方法如下：

1、对颈动脉压力p（t）和流量q（t）进行Fourier分解：

2、对脑血管采用三元件Westerhof模型描述，其对应方程为：

(dV)/(dt) +q_out＝q_in

p_O-p＝Zcq_in（2）

q_out＝ (P-P_V)/(R)

式中P_O和Q_O分别是压力p（t）和流量q（t）的平均值，Pn和Qn分别是p（t）和q（t）的第n次谐波的幅值，ψ_pn和ψ_qn分别是p（t）和q（t）的第n次谐波的位相，ω为圆频率;V为脑动脉的体积，p_O为颈动脉血液压力，p为脑血管压力（亦即颈动脉压力），p_v为静脉压力，R为脑血管外周阻力，Zc为脑血管特性阻抗，q_in为从颈动脉流入脑血管的血流量，q_out为从脑动脉流入静脉的血流量。

关于脑血管阻抗特性的计算。由Fourier分解式，可得以颈动脉为始端的脑血管输入阻抗为：

|Zn|＝Pn/Qn

n＝1，2，…    （3）

ArgZn＝ψ_pn-ψ_qn

脑血管输入阻抗曲线如图1和图2所示，其中图1为阻抗模曲线，图2为阻抗幅角曲线，横坐标为谐波数Hr。

于是脑血管特性阻抗可用下式表达：

N＝10，11或者12。脑血管阻力由下式表达：

R_in＝P₀/Q₀（5）

由（1）和（3）即可计算Zc和R_in。

关于脑血管顺应性和阻力的计算。从方程组（2）消去q_out，得