[发明专利]一种末梢血管血流调节功能的无创检测系统

说明书

一种末梢血管血流调节功能的无创检测系统，包括：数据采集模块、滤波模块、特征点/区间识别模块、数据分析模块和血流调节功能评估模块。在袖带加压单侧上臂阻断肱动脉血流前后连续测量袖带下游前臂或手部皮肤血流量信号，对血流量信号进行滤波处理后识别袖带压迫前的稳定血流区间和袖带压迫解除后的充血区间，计算充血区间与稳定血流区间平均血流量的比值得到量化评价末梢血管血流调节功能的指标。操作全程无创，测量时间短，并且通过对血流量时历曲线的特征分析识别出受末梢血管缺血性反应主导的血流变化区间，能够有效排除上游动脉内皮功能对末梢血流信号的影响，实现对人体末梢血管血流调节功能的针对性评估，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及生物医学工程技术和信息处理技术领域，特别涉及一种利用人工缺血性生理试验分析臂部组织缺血前后皮肤血流量的动态变化来评价末梢血管血流调节功能的检测系统。

背景技术

末梢血管是人体最远端的血管，是调节组织/器官血液灌注的主要机构，其在变生理条件下的血流调节功能是反映血液循环系统健康状况的主要指标之一。研究表明，末梢血管血流调节功能退化是预测冠心病、脑卒中等心血管疾病以及糖尿病并发症风险的重要指征，对其进行日常监测有助于及时了解患者疾病的进展情况，并通过指导干预治疗延缓上述疾病的发生。无创检测由于具有安全及使用方便等优点，已成为血管功能检测技术的重点发展方向。

目前在临床上广泛应用的无创检测方法是通过超声测量肱动脉血流介导的血管舒张功能(flow mediated dilation,FMD)。其基本原理是：首先利用袖带加压阻断肱动脉血流5分钟引起前臂组织缺血反应，在袖带压力释放瞬间引起血流加速使血流作用于肱动脉内皮细胞的剪应力增加，促进血管舒张剂NO的释放，从而引起血管内径增大，最后通过测量血流阻断前后肱动脉管径的变化率来评估肱动脉内皮细胞的功能。该方法的有效性已得到大量临床研究的支持，但测量结果易受到环境因素、受检者生理因素(心理状态、神经活动、刺激物的摄入等)及施检者操作经验的影响。尤其是，该方法主要测量肱动脉(外周动脉)的内皮功能，对更远端末梢血管的血流调节功能缺乏有效的检测能力。

外周动脉张力测定法(peripheral artery tonometry,PAT)是近年来逐渐得到临床应用的另一种血管功能无创检测方法。上述方法通过测量肱动脉阻断前后的指端脉搏波振幅变化来评价血管内皮功能。该方法利用袖带压迫单侧上臂5分钟诱发缺血反应，使用光学体积描记法(photoplethysmography,PPG)连续测量指端脉搏波的振幅，并计算缺血前后特定时间范围内脉搏波振幅平均值的比值来评估血管内皮功能。与FMD比较，PAT具有易操作、低成本的优点。然而，从技术角度分析，PPG测量的指端脉搏波振幅虽然一定程度上反映血流灌注情况，但测量指标的物理意义尚不清晰，研究表明血压波动、末梢血管顺应性和静脉血流状态均不同程度地影响脉搏波振幅与实际血流量的关系，造成利用该方法得到的血管内皮功能评估结果受多种因素的影响，具有不确定性。

除了已得到临床应用的FMD和PAD，文献中有其他无创检测方法尚处于理论验证或研发阶段，包括指尖热检测、指尖脉搏容积测定、静脉闭塞体积描记术等。指尖热检测方法(Digital thermal monitoring,DTM)通过测量肱动脉阻断前后指尖的温度变化评价血管内皮功能；指尖脉搏容积测定法(digital volume pulse,DVP)基于动脉血管的充血灌流性反应原理，结合混沌技术和非线性解析技术来分析末梢循环信息以评估血管内皮功能；静脉闭塞体积描记术通过测量应用血管活性药物前后前臂膨胀程度的变化来评估血管内皮功能。这些方法或技术的共同特点是通过分析肤表温度、脉搏波或前臂膨胀度等生理指标随血流条件改变的变化规律来间接评估末梢血管的血流调节功能。