[发明专利]个体化心输出量的无创测量系统与方法

说明书

本发明公开了个体化心输出量的无创测量系统与方法，包括肱动脉血压测量模块、外周浅层动脉脉搏波测量模块与脉搏波传导速度测量模块；脉搏波校正模块根据肱动脉血压参数对外周浅层动脉脉搏波进行校正；脉搏波特征提取模块用于提取脉搏波特征并输出给个体化脉搏特征向量生成模块，生成的个体化脉搏波波特征向量包括脉搏波特征与受测者的个体生理参数；人工神经网络根据个体化脉搏波特征向量识别出相应的每博量，心输出量计算模块，根据每博量计算出心输出量。本发明解决了现有技术中的无创测量方法针对个体的心输出量测量的准确性不高的技术问题，大大缩小了无创测量与金标准法测量精度之间的差距。

技术领域

本发明属于心输出量测量技术领域，尤其涉及无创心输出量测量技术领域。

背景技术

心输出量(CO)是指左心室每分钟的射血量，是表征心血管系统健康状态最重要的参数，是心脏功能及心血管疾病的重要诊断依据。另外，基于心输出量可以辅助计算出许多其他心血管系统参数，因此，心输出量的准确测量在心血管疾病检测和治疗等方面十分关键，具有重要临床意义。

目前，测量心输出量的装置及方法分为有创、微创和无创三大类。

有创的装置及方法是利用介入设备将导管从外周动脉插入，通过导管在右心房上部注入一定量生理盐水，与血液混合，同时记录温度变化曲线，通过温度曲线的计算得到CO。该方法称为热稀释法，是测量心输出量的“金标准”。有创法主要用于急救、心血管介入手术和重症监护等领域，具有创伤性大、操作复杂等特点，并且长时间测量容易引起感染或并发症。所以，该方法临床上具有一定的局限性。

微创的装置及方法结合单次热稀释法和脉搏波进行CO测量，该技术称为PICCO技术。FloTrac/Vigileo系统是典型的微创装置，它利用FloTrac传感器采集患者股动脉或腋动脉压力波形，通过对动脉压力波形曲线下的面积进行分析，结合患者年龄、性别、身高、体重、体表面积等参数，计算相对每搏量，并且利用单次热稀释法定标，实现心输出量连续测量。虽然微创法的有创性大幅减小，并且大幅降低了感染和并发症的风险，但是，仍然具有创性，无法满足非危重病人和健康人对心输出量测量的需求，因此，一些无创心输出量测量方法被相继提出。

无创的装置及方法主要包括超声法、胸阻抗法、脉搏波波形分析法等。

超声法通过连续多普勒超声波技术，测量主动脉或者肺动脉的血流速度，得到血流速度的时间积分，再乘其管腔截面面积计算出每搏量等指标。代表性仪器有澳大利亚USCOM仪器。基于超声法的CO测量仪器对操作者要求较高，传感器的力度和方向都会影响血流速度波形，从而影响计算结果，超声法与热稀释法的测量结果误差可达40％，所以，其准确性和稳定性有待改进。

胸阻抗法通过测量人体体表电极的电位变化，建立电位与心排量之间的关系，从而实现心排量的测量。该方法的典型代表包括美国的NICOM系统和德国的ICON系统等。阻抗法因其无创、连续测量、设备简单、安全已普遍应用与临床，但是该技术较依赖于振荡电流通过胸腔的扩散，抗干扰能力较差。

基于脉搏波波形分析法可以通过光学技术获得动脉内血流容量变化引起的透射或反射光的变化。当动脉中血流量随心脏搏动变化时，光源发出的光经过动脉后被探测器接收，其接收光强与血流量同步发生脉动变化，进而利用动脉血流量与CO之间的关系模型计算出CO，从而实现CO测量。光电容积脉搏波测量心输出量时成本较低、信号稳定，但波形形状易受传感器位置和背景光的影响，准确性有待提高。

基于脉搏波波形分析法也可以通过压力传感器获得的外周脉搏波形，然后建立血管数学模型和统计模型，如Windkessel模型、传输线模型、回归模型等，通过模型计算CO。由于外周脉搏波形获取十分容易，且设备廉价，能很好地监测心输出量的相对变化，所以，该技术具有宽广的应用前景，但是，该技术还存在一些不足，如数学模型不够准确，尤其是缺乏对个体差异性的考虑，往往导致心输出量绝对值偏差较大。