[发明专利]一种脑血管循环动力学分析方法及仪器

权利要求书

1.一种脑血管循环动力学分析方法，其特征在于包括下列步骤：

(1)根据脑循环血管床的解剖模型，建立一个由十二个管道单元模拟脑循环血液动力学的等效网络模型：采用两个管道模拟左右侧颈动脉系统c1、c2，用一个管道模拟前交通动脉ac并将左右侧颈动脉系统c1、c2联成一体；采用一个管道来模拟两侧椎动脉和基底动脉v，采用两管道分别模拟其后的大脑左、右后动脉p1、p2；采用两管道分别模拟大脑左中动脉m1和大脑右中动脉m2；采用两管道分别模拟大脑左前动脉a1和大脑左中动脉a2；在颈动脉系统c1、c2和椎-基底系统v之间，采用两管道分别模拟大脑左后交通动脉Lpc和大脑右后交通动脉Rpc；

(2)应用下列公式获得的血管床零频输入阻抗也称外周阻力Rp描述该血管床的血流通畅程度，

Rp=∫0T(P(t)-P0)dt∫0TQ(t)dt---(1)]]>

式中P(t)和Q(t)分别为该血管床入口端动脉内的压力和血流量随时间变化关系式，T为心动周期，P₀为修正压力项；

(3)应用下列公式获得的血管床高频平均输入阻抗也称特征阻抗Zc来描述该血管床动脉系统的整体弹性特性，

Zc=1n-3Σi=4n|Zi|---(2)]]>

式中|Z_i|为第i阶输入阻抗的模，计算得到Zc后，比较每个|Z_i|(i＞0)与Zc的值，如果某个|Z_j|＞3Zc，则除去该Z_j并修正n，再代入公式(2)重新计算；

(4)应用下列公式获得的血管床动态阻力Dr来描述该血管床中小动脉对血流量的调节功能，

Dr=13(Ps-PdQs-Qd+Pm-PdQm-Qd+Ps-PmQs-Qm)---(3)]]>

式中P、Q分别表示压力和流量，下标s、m、d分别表示最大，平均和最小值；

(5)应用下列公式获得非线性临界压力Pc来描述血液在血流中粘滞特性，

式中

Kp=(PdQm2-PmQd2)(QmQs2-QsQm2)-(QdQm2-QmQd2)(PmQs2-PsQm2)(Qm2-Qd2)(QmQs2-QsQm2)-(Qs2-Qm2)(QdQm2-QmQd2)]]>

式中P、Q分别表示压力和流量，下标s、m、d分别表示最大、平均和最小值；

(6)通过以下步骤获得颈动脉系统脑循环功能参数：

①应用超声多普勒检测颈动脉血流速度V(t)，应用脉冲超声检测颈动脉血管直径D，用下列公式获得流量Q(t)，

Q(t)=π4D2·V(t)---(5)]]>

②应用压力传感器检测颈动脉压力脉博波波形P_W(t)，并应用血压计检测出肱动脉血压，并对P(t)进行数值标定，从而获得压力P(t)，

③将上述Q(t)、P(t)代入公式(1)-(4)可获得颈动脉系统脑循环功能的定量描述参数Rp、Zc、Dr和Pc；

(7)通过以下步骤获得椎动脉系统脑循环功能参数：

①应用经颅脉冲超声多普勒检测两侧椎动脉血流速度V(t)，应用脉冲超声检测两侧椎动脉管直径D，根据公式(5)计算出两侧椎动脉流量Q_左(t)、Q_右(t)，从而获得椎动脉系统的总流量Q(t)＝Q_左(t)+Q_右(t)；

②采用步骤(6)之②所获得的压力P(t)代替椎动脉入口的压力；

③将上述Q(t)、P(t)代入公式(1)-(4)可获得椎动脉系统脑循环功能的定量描述参数Rp、Zc、Dr和Pc；

(8)通过以下步骤获得大脑前动脉、中动脉和后动脉系统的脑循环功能：

①应用经颅脉冲超声多普勒检测左右大脑前、中、后动脉的血流速度，分别为LV^a(t)，LV^m(t)，LV^p(t)，RV^a(t)，RV^m(t)和RV^p(t)，它们的最大值、平均值和最小值分别以s、m和d下标表示；

②按照前述步骤(6)之②中的方法获得左侧颈动脉压力LP(t)和右侧颈动脉压力RP(t)，由下列公式计算出左右大脑前中动脉入口压力LP^am(t)、RP^am(t)和后动脉入口压力P^p(t)：

LP^am(t)＝LP(t)-LZc^c(t)·LQ^c(t)

RP^am(t)＝RP(t)-RZc^c(t)·LQ^c(t)      (6)

P^p(t)＝(LP(t)+RP(t))/2-Zc^v(t)·Q^v(t)

式中Zc^c和Q^c表示颈动脉的特性阻抗和流量，由前述步骤(6)得到；Zc^v和Q^v表示的是椎动脉的特性阻抗和流量，由前述步骤(7)得到；

③大脑前交通动脉、左后交通动脉和右后交通动脉的平均流量Q_m^ac、Q_m^Lpc和Q_m^Rpc由下列公式计算获得：

Qmac=LPmam-RPmamRac]]>

QmLpc=LPmam-PmpRLpc---(7)]]>

QmRpc=RPmam-PmpRRpc]]>

式中R^ac、R^Lpc和R^Rpc分别是前、后交通动脉的阻力；

④应用下列公式可求得左右侧大脑前、中、后动脉血流的阻力为：

LRa=KamLVma+LVmmKamLVma·LPmamLQmc-Qmac-QmLpc]]>

RRa=KamRVma+RVmmKamRVma·RPmamRQmc+Qmac-QmLpc]]>

LRm=KamLVma+LVmmLVmm·LPmamLQmc-Qmac-QmLpc]]>

RRm=KamRVma+RVmmRVmm·RPmamRQmc+Qmac-QmLpc---(8)]]>

LRp=LVmP+RVmpLVmp·PmpLQmv+RQmv+QmLpc+QmRpc]]>

RRp=LVmP+RVmpRVmp·PmpLQmv+RQmv+QmLPc+QmRPc]]>

其中K^am为大脑前中动脉分配系数，取0.52；

⑤应用下列公式计算出左、右侧大脑前、中、后动脉系统的流量为：

LQ^a(t)＝LR^a·LP^am(t)

RQ^a(t)＝RR^a·RP^am(t)

LQ^m(t)＝LR^m·LP^am(t)

RQ^m(t)＝RR^m·RP^am(t)    (9)

LQ^p(t)＝LR^p·P^p(t)

RQ^p(t)＝RR^p·P^t(t)

对时间积分就可获得各分支血管中的平均血流量。