一种心血管检测仪及检测方法

技术领域

本发明涉及医疗检测技术领域，特别是涉及一种心血管检测仪及检测方法。

背景技术

目前市场上对心血管系统普筛行体检项目主要为：心电图、心肌酶、外周动脉硬化检测、超声心动图等检测手段，诊断检测项目有冠脉CTA(注射造影剂)、冠脉造影(有创)、冠脉供血功能评估软件(CT-FFR)等，心电图(动态压力检测)如授权公告号为CN104905785B的中国发明专利公开了一种心电图信号检测方法和系统，其检测缺点是：诊断内容单一，对心血管疾病的检测分析不够全面。

心肌酶检测缺点是：需要抽血检测，只有在发病的时候才可以检测出。

冠脉CTA和冠脉造影如授权公告号为CN106327487B的中国发明专利公开了基于X射线冠脉造影图像的冠状动脉血流储备分数计算方法，其缺点是：有创操作，需要注入造影剂，血管侵入操作复杂，造影剂过敏者不能进行此项检查，虽具有较高的临床意义，但由于操作复杂和诊断费用高昂，也只能在特定的医院进行。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种心血管检测仪及检测方法，该心血管检测仪及检测方法通过压力传感器的接触人体左右颈动脉采取人体生物信号，袖带(上臂袖带)另一端直接固定在右上臂采集人体生物信号，袖带(腿部袖带)固定在右腿大腿处采集人体生物信号，心音传感器放置在心尖部位，心电图感应电极信号收集端分别放置在左右手腕和右脚踝内侧，将人体生物信号输入主处理器计算出中央主动脉脉搏传导速度(cfPWV)和冠状动脉顺应性、血流阻力、血流量的指数，最终评估冠状动脉狭窄的患病风险，通过这种无创、安全的方法采集人体生物信号，避免了对患者的创伤，评估结果准确的同时节约了评估成本。

本发明的上述目的通过如下技术手段实现。

提供一种心血管检测仪及检测方法，S1:通过压力脉搏传感器采集肱股动脉压力脉搏波图；

S2:通过肱股动脉压力脉搏波图计算左右冠状动脉血管的顺应性、血流阻力、动脉硬化度和左右冠状动脉血流量；

S3:将左右冠状动脉的血流量、左右冠状动脉血管的顺应性、血流阻力、动脉硬化度输入冠脉风险计算模型；

S4:得出冠脉风险指数，评估冠状动脉狭窄的患病风险。

具体而言的，通过肱股动脉压力脉搏波图计算出左右冠状动脉的血流量，包括：通过肱股动脉压力脉搏波图计算出左右冠状动脉的血流量，包括：

求出心脏扩张时期左右冠状动脉扩张期曲线；

式1中Pcd是用心脏造影检测的扩张期主动脉弓内压曲线，Pds是施于低于扩张期压时以本发明方法检测到的脉波曲线的扩张部分，Pcc是施于高于收缩期压时以本发明方法检测到的脉波曲线的扩张部分，采用心脏造影仪检测到的患者脉搏与利用本发明方法所合成的脉波作差形成泛函数，确定参数c和d，其值为：c＝0.32±0.03，d＝0.69±0.08；

所以血管顺应性

血流量

式2中Q

优选的，计算左冠状动脉的血流量，初期条件

P|t＝0＝P

P|t＝Td Pd

左冠状动脉血流量公式为：

其中

式5和式6中，扩张期t满足Ts≤t＜T，脉波波形设为P(t)，其中V是血管的体积，P是冠状动脉内压，a2＝ma1+n，其中m、n是罗德系数，a0、a1和a2是任意常数，

计算右冠状动脉的血流量包括：

初期条件

式7和式8中，Qrs是收缩期右冠状动脉血流量，Qrd是扩张期右冠状动脉血流量，Pv是静脉压曲线，R是血流阻力；

/>

对式9和式10进行积分；

式9和式10中，P

心脏收缩时脉波曲线的面积为：

右冠状动脉收缩期脉波曲线的面积As＝As1+As2......式13

式11、式12和式13中，Pcs1是以心脏造影检测的心脏收缩时右冠状动脉的血压曲线收缩期前部分的血压曲线，Pss1是收缩期颈动脉脉波曲线前部分的血压曲线，Pcs2是收缩期是右冠状动脉的血压曲线的后部分，Pss2是收缩期颈动脉脉波曲线后部分的血压曲线；

右冠状动脉的血流量为：

具体而言的，计算左右冠状动脉血管的血流阻力包括左冠状动脉扩张期总阻力RT1：

Rtl＝(P

左冠状动脉扩张期末梢血管血流阻力RP1：

Rpl＝Ad/Sl*Td......式16

右冠状动脉扩张期总阻力Rtr：

Rtr＝(P

右冠状动脉扩张期末梢血管血流阻力Rpr：

Rpr＝Ad/Sr*Td......式18。

进一步的，动脉硬化度等于弹性系数为E，尤其定义可知

Poiseuile公式

式19和式20中，dp为压力曲线的微分，d1为线性微分，Cc为弹性波传播速度，r为血管直径，D为血管断面面积，h为血管的厚度，ρ为血液密度，PWV为脉波传播速度，E为动脉硬化度；

动脉硬化度E：E＝k(PWV)*R

式21中k＝f(PWV

左右冠状动脉、血管的动脉硬化度均可由上式得出。

进一步的，冠脉风险计算模型包括血压类型评价和血流动力学指标评价，综合血压类型评价和血流动力学指标评价得出冠脉风险指数，冠脉风险计算模型对冠脉风险指数与预设标准值进行对比，得出冠状动脉狭窄的患病风险。

优选的，血流动力学指标评价包括血阻评价、顺应性评价、血流量评价、动脉硬化度评价和中心动脉压评价。

进一步的，包括检测仪后壳，后壳的一侧设有控制接口板，另一侧设有设备接口板，检测仪后壳上安装有电源板支架，电源板支架上安装有电源板，电源板分别电性连接安卓一体机和控制接口板，安卓一体机的内部安装有用于心电、心音、颈动脉、肱动脉和股动脉检测的多项采集板和血压采集板，血压采集板还分别电性连接气泵、和设备接口板，多项采集板电性连接设备接口板，检测仪后壳的外部配合安装有检测仪前壳，安卓一体机的下方设有按键板，检测仪前壳上设有玻璃屏幕和检测按键，玻璃屏幕对应安装在安装一体机的上方，检测按键和按键板位置相对应。

具体而言的，设备接口板上设有袖带接口、颈动脉传感器接口、心音传感器接口和心电导联线接口，袖带接口在检测仪后壳的外部电性连接检测袖带，颈动脉传感器接口在检测仪后壳的外部电性连接压力脉搏传感器，心音传感器接口在检测仪后壳的外部电性连接心音传感器，心电导联线接口在检测仪后壳的外部电性连接心电导联线，心电导联线的另一端安装有心电感应电极。

优选的，安卓一体机通过按键操作使得多项采集板发出检测指令分别传送至压力脉搏传感器、心音传感器和心电感应电极进行颈动脉压力脉波图采集、心音图采集和心电图采集，安卓一体机通过按键操作使得血压采集板发出检测指令至检测袖带进行肱股动脉压力脉波图采集。

本发明通过压力传感器的接触人体左右颈动脉采取人体生物信号，袖带(上臂袖带)另一端直接固定在右上臂采集人体生物信号，袖带(腿部袖带)固定在右腿大腿处采集人体生物信号，心音传感器放置在心尖部位，心电图感应电极信号收集端分别放置在左右手腕和右脚踝内侧，将人体生物信号输入主处理器计算出中央主动脉脉搏传导速度(cfPWV)和冠状动脉顺应性、血流阻力、血流量的指数，最终评估冠状动脉狭窄的患病风险，通过这种无创、安全的方法采集人体生物信号，避免了对患者的创伤，评估结果准确的同时节约了评估成本。

附图说明

利用附图对本发明作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明一种心血管检测仪及检测方法的流程图。

图2是本发明一种心血管检测仪及检测方法的的结构爆炸图示意图。

图3是本发明一种心血管检测仪及检测方法的心血管检测仪的血压类型评价图。

图4是本发明一种心血管检测仪及检测方法的心血管检测仪的中心动脉血流动力学指标图。

图5是本发明一种心血管检测仪及检测方法的心血管检测仪的冠状动脉狭窄患病风险评价图。

图6是本发明一种心血管检测仪及检测方法的心血管检测仪的颈-股动脉脉搏波传导速度图。

图7是本发明一种心血管检测仪及检测方法的心血管检测仪的检测颈动脉脉波图。

图8是本发明一种心血管检测仪及检测方法的心血管检测仪的肱动脉脉波图。

图9是本发明一种心血管检测仪及检测方法的心血管检测仪的股动脉脉波图。

图10是本发明一种心血管检测仪及检测方法的心血管检测仪的检测心音图。

图11是本发明一种心血管检测仪及检测方法的心血管检测仪的检测心电图。

从图1至图11中，包括：

1、检测仪后壳；

2、控制接口板；

3、设备接口板；

31、袖带接口，32、颈动脉传感器接口，33、心音传感器接口，34、心电导联线接口；

4、电源板支架；

5、电源板；

6、安卓一体机；

7、多项采集板；

8、血压采集板；

9、气泵；

10、检测仪前壳；

11、按键板；

12、玻璃屏幕；

13、检测按键；

14、检测袖带；

15、压力脉搏传感器；

16、心音传感器；

17、心电导联线；

18、心电感应电极。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

实施例1。

如图1-11所示，一种心血管检测仪及检测方法，通过将压力脉搏传感器15采集肱股动脉压力脉搏波图。

通过肱股动脉压力脉搏波图计算出左右冠状动脉的血流量。

计算左右冠状动脉血管的顺应性、血流阻力、动脉硬化度和左右冠状动脉血流量。

将左右冠状动脉的血流量、左右冠状动脉血管的顺应性、血流阻力、动脉硬化度输入冠脉风险计算模型。

得出冠脉风险指数，评估冠状动脉狭窄的患病风险。

心血管检测仪通过无创测量并分析左右颈动脉脉搏波形、肱股动脉脉搏波形、心电图、心音图等人体生物信号来计算出包括中央主动脉脉搏传导速度(cfPWV)、血管顺应性、脉压阻力、血流量及动脉硬化度等血流动力学指标，再输入到冠脉风险计算模型，从而得到针对心血管疾病的一个总体评价指数-冠脉风险指数。

通过肱股动脉压力脉搏波图计算出左右冠状动脉的血流量，包括求出心脏扩张时期左右冠状动脉扩张期曲线。

利用上臂和右腿压力脉搏波图构造心脏扩张时冠状动脉扩张曲线并求出心脏扩张时冠状动脉扩张期曲线的倾斜度，进而计算出左右冠状动脉的血流量。

心脏扩张时期左右冠状动脉扩张期曲线的确定方法为。

心脏扩张器期左右冠状动脉同时有血液流动，此时推动血液流动的压力波形根据帕斯卡法则在重叠波点开始到扩张期止，左右冠状动脉与主动脉的脉搏曲线是相同的，所有扩张期的重叠波点开始左右冠状动脉内压曲线与主动脉扩张期的内压曲线是一致的，扩张期重叠波点开始的左右冠状动脉的内压曲线按以下方式求出。

左右冠状动脉内压曲线的扩张期部分的频率频谱由低频波和高频波组成，用上臂压力脉搏传感器15施予高于收缩期血压12％的压力接收压力脉搏波就会显示出高频波；反之，施予低于扩张期血压18％的压力时就会显示低频波，将用以上方法得到的高频波与低频波合成为主动脉扩张期重叠波点开始的内压曲线，公式为：

其中Pcd是用心脏造影检测的扩张期主动脉弓内压曲线，Pds是施于低于扩张期压时以本发明方法检测到的脉波曲线的扩张部分，Pcc是施于高于收缩期压时以本发明方法检测到的脉波曲线的扩张部分。

采用心脏造影仪检测到的患者脉搏与利用本发明方法所合成的脉波作差形成泛函数，确定参数c和d，其值为：c＝0.32±0.03，d＝0.69±0.08。

求出心脏扩张时冠状动脉扩张期曲线的倾斜度，进而计算出左右冠状动脉的血流量方法为利用欧拉公式计算左右冠状动脉的血流量，左右冠状动脉扩张期流动的血液从S(断面)平均化意义上来说是均匀的，把在血管中流动的血液视为一次元层流，血压波形与血流波形近似，因此扩张期脉波曲线上某一点x上的速度v为V＝dx/dt。

由于：

所以血管顺应性：

血流量：

其中Q

计算左冠状动脉的血流量，设扩张期Ts≤t＜T，脉波波形设为P(t)，冠状动脉体积与血压之间成立如下公式：

V＝a

其中V是血管的体积，P是冠状动脉内压。

a2＝ma1+n......式30

其中m、n是罗德系数，a0，a1,a2是任意常数。

其中罗德系数m、n的取值如下表所示。

左冠状动脉在心脏收缩期与扩张期的一个周期中有如下公式成立。

其中Pv是静脉压曲线，R是血流阻力。

由于左冠状动脉的收缩期脉波曲线是组织内压曲线，所以忽略上式中的第一个公式，将坐标原点放在拐点后将上式变换如下。

初期条件

P|t＝0＝P

P|t＝TdPd......式6

式5和式6中Td式扩张期间，t轴的零点式出现拐点的时刻，P

将上式进行积分。

/>

由于：

a2＝ma1+n......式38

结合上式得：

对上式进行整理后得：

式中

由于：

所以左冠状动脉血流量公式为：

其中：

右冠状动脉在收缩期也是血液流动，所以

式中Qrs是收缩期右冠状动脉血流量，Qrd是扩张期右冠状动脉血流量，现将坐标原点定位脉波起始点。

初期条件为

式中ts是扩张期间，T是心率周期。

/>

式12和式13中，Qrs是收缩期右冠状动脉血流量，Qrd是扩张期右冠状动脉血流量，Pv是静脉压曲线，R是血流阻力；

对式14和式15进行积分；

式16和式17中，P

As＝As1+As2......式47

心脏收缩时由心脏流出的血液经过主动脉无反射波流入颈动脉，右冠状动脉的组织内压较小所以心脏收缩时的脉波曲线的收缩期与颈动脉的脉波曲线的收缩期部分相似，为了由颈动脉的脉波曲线面积求出右冠状动脉脉波曲线的面积，心脏收缩时列出使右冠状动脉脉波曲线的顶点成为收缩期血压、右冠状动脉的脉波曲线的拐点成为拐点血压的函数，之后再收缩期颈动脉脉搏波曲线的起始点到收缩点区间乘上α，收缩点到拐点乘上β形成新的函数构成心脏收缩期的右冠状动脉脉波波形，心脏收缩时脉波曲线的面积为：

式中Pcs1是以心脏造影检测的心脏收缩时右冠状动脉的血压曲线收缩期前部分的血压曲线，Pss1是收缩期颈动脉脉波曲线前部分的血压曲线，Pcs2是收缩期是右冠状动脉的血压曲线的后部分，Pss2是收缩期颈动脉脉波曲线后部分的血压曲线，通过上述可计算出α和β值。

右冠状动脉收缩期脉波曲线的面积：

As＝As1+As2......式20

利用对患者进行心脏造影检查得到的资料计算出的α＝0.73，β＝0.74，所以主处理器对心脏收缩期颈动脉波的面积进行积分求出右冠状动脉内压曲线的面积As＝As1+As2，由于α、β近似，按0.735给予平均值后可以简化计算。

右冠状动脉内压曲线的平均值是：

Srd＝Ad(As+Ad)......式52

由于：

右冠状动脉的血流量为：

计算左右冠状动脉血管的血流阻力包括左冠状动脉扩张期总阻力RT1：

Rtl＝(P

左冠状动脉扩张期末梢血管血流阻力RP1：

Rpl＝Ad/Sl*Td......式23

右冠状动脉扩张期总阻力Rtr：

Rtr＝(P

右冠状动脉扩张期末梢血管血流阻力Rpr：

Rpr＝Ad/Sr*Td......式25

利用顺应性与血流阻力有Poiseuile公式计算弹性系数，即动脉硬化度。

弹性系数由其定义：

Poiseuile公式：

式中dp为压力曲线的微分，d1为线性微分，Cc为弹性波传播速度，r为血管直径，D为血管断面面积，h为血管的厚度，ρ为血液密度，PWV为脉波传播速度，E为弹性系数。

弹性系数(动脉硬化度)：

E＝k(PWV)*R

上式中f(PWV

左右冠状动脉血管的动脉硬化度均可由上式得出。

冠脉风险计算模型包括血压类型评价和血流动力学指标评价，综合血压类型评价和血流动力学指标评价得出冠脉风险指数，冠脉风险计算模型对冠脉风险指数与预设标准值进行对比，得出冠状动脉狭窄的患病风险。

血流动力学指标评价包括血阻评价、顺应性评价、血流量评价、动脉硬化度评价和中心动脉压评价。

包括检测仪后壳1，后壳的一侧设有控制接口板2，另一侧设有设备接口板3，检测仪后壳1上安装有电源板支架4，电源板支架4上安装有电源板5，电源板5分别电性连接安卓一体机6和控制接口板2，安卓一体机6的内部安装有用于心电、心音、颈动脉、肱动脉和股动脉检测的多项采集板7和血压采集板8，血压采集板8还分别电性连接气泵9和设备接口板3，多项采集板7电性连接设备接口板3，检测仪后壳1的外部配合安装有检测仪前壳10，安卓一体机6的下方设有按键板11，检测仪前壳10上设有玻璃屏幕12和检测按键13，玻璃屏幕12对应安装在安装一体机的上方，检测按键13和按键板11位置相对应。

设备接口板3连接采集设备，后壳的内部安装的电源板支架4承托电源板5，电源板5负责向安卓一体机6进行供电，多项采集板7负责心电、心音、颈动脉、肱动脉和股动脉检测的多项采集，血压采集板8通过气泵9进行血压采集充气，检测仪前壳10上的检测按键13通过按键板11将操作指令传递至安卓一体机6上。

设备接口板3上设有袖带接口31、颈动脉传感器接口32、心音传感器16接口33和心电导联线17接口34，袖带接口31在检测仪后壳1的外部电性连接检测袖带14，颈动脉传感器接口32在检测仪后壳1的外部电性连接压力脉搏传感器15，心音传感器16接口33在检测仪后壳1的外部电性连接心音传感器16，心电导联线17接口34在检测仪后壳1的外部电性连接心电导联线17，心电导联线17的另一端安装有心电感应电极18。

安卓一体机6通过按键操作使得多项采集板7发出检测指令分别传送至压力脉搏传感器15、心音传感器16和心电感应电极18进行颈动脉压力脉波图采集、心音图采集和心电图采集，安卓一体机6通过按键操作使得血压采集板8发出检测指令至检测袖带14进行肱股动脉压力脉波图采集。

肱股动脉压力脉搏波图采集通过以下步骤：

步骤1：将电源线接入网电，拨动翘板开关通电开机，开机直接进入检测APP界面，输入患者信息，包括患者姓名、出生日期、性别、身高、体重、血压、是否用药等信息。患者信息也可以扫刷条形码或者医保卡、身份证等获得。

步骤2：将相应的传感器及袖带按要求固定在相应的位置，进行患者相应生物信号的采集，包括心电图、心音图、肱股动脉压力脉波图、颈动脉压力脉波图，具体采集方法如下。

心电图采集方法：将心电感应电极18按照相应顺序固定在左右上肢的手腕内侧，右脚踝内侧，采用三导的方式采集心电图。

心音图采集方法：心音传感器16放置在心尖部采集心音图。

颈动脉压力脉波图采集方法：采用空气传达式脉搏传感器在左右颈动脉处血管表层给予一定程度的压力采集左右颈动脉脉波。

肱股动脉压力脉波图采集方法：肱动脉脉搏波图采集方法：将上臂袖带下边缘套在右上肢肘关节上2横指处(2-3cm)的位置，松紧度以塞入2根手指的松紧为宜，通过气泵9加压采取肱动脉脉搏波图；股动脉脉搏波图采集方法：将腿部袖带上边缘套在右侧大腿距离股动脉15cm左右距离的位置，松紧度以塞入2根手指的松紧为宜，通过气泵9加压采取股动脉脉搏波图。。

本发明通过压力传感器的接触人体左右颈动脉采取人体生物信号，袖带(上臂袖带)另一端直接固定在右上臂采集人体生物信号，袖带(腿部袖带)固定在右腿大腿处采集人体生物信号，心音传感器16放置在心尖部位，心电图感应电极信号收集端分别放置在左右手腕和右脚踝内侧，将人体生物信号输入主处理器计算出中央主动脉脉搏传导速度(cfPWV)和冠状动脉顺应性、血流阻力、血流量的指数，最终评估冠状动脉狭窄的患病风险，通过这种无创、安全的方法采集人体生物信号，避免了对患者的创伤，评估结果准确的同时节约了评估成本。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。