[发明专利]一种动脉特征参数检测方法及动脉功能与结构检测方法

说明书

本发明公开了一种动脉特征参数检测方法及动脉功能与结构检测方法，动脉功能与结构检测方法包括：获取一定时期内的动脉中血流速度变化、动脉内径变化、动脉外径变化以及动脉中的血压变化的数据；计算得到相应的多组动脉弹性模量和动脉特征参数；将多组动脉弹性模量和动脉特征参数代入预建的数学模型，得到多个等式；对所述多个等式利用拟合法得到动脉功能参数与动脉结构参数的检测结果。本发明能够无创、定量地测量动脉的结构参数与功能参数，不依赖于袖带，可以选择多个部位进行检测，提高了检测的安全性、便捷性与准确性。

技术领域

本发明涉及动脉检测领域，特别涉及一种动脉特征参数检测方法及动脉功能与结构检测方法。

背景技术

心脑血管疾病包括动脉粥样硬化、脑血管硬化症、高血压等，是目前全球致死率最高的因素之一。心血管疾病主要发生于动脉，动脉由内膜、中膜和外膜组成。其中内膜具有分泌功能，它主要分泌一氧化氮分子来调节中膜平滑肌组织的舒张，而外膜主要起到保护作用。血管病变包括结构改变以及功能改变：结构改变体现于中膜的纤维与平滑肌组织发生硬化，功能改变体现于内膜分泌一氧化氮的能力减弱以及平滑肌组织响应一氧化氮舒张的能力下降。一般地，动脉功能与结构的改变早于心血管疾病的症状展现，故在临床中对动脉的结构与功能进行检测是很有必要的；此外，医学研究或科学研究工作中也经常需要用到对动脉的结构与功能检测的结果。

动脉的结构与功能检测分为有创式与无创式两种。有创检测的准确性高，而无创检测的并发症发生率低且使用方便，因此无创检测是目前发展的主要趋势。目前，无创检测的原理主要包括测量脉搏波速度与测量反应性充血下的血管扩张率。前者无法评估内皮释放一氧化氮、平滑肌响应一氧化氮舒张的功能，只具有测量动脉结构硬化程度的能力。后者缺乏理论指导，只能定性反应内皮与平滑肌的功能，导致个体间差异大。此外，所述测量反应性充血下的血管扩张率的方法局限于使用袖带加压诱导反应性充血，操作复杂且缺乏标准，且局限于上肢动脉的局部检测。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种动脉特征参数检测方法及动脉功能与结构检测方法，实现无创动脉结构与功能的定量检测，具体技术方案如下：

一方面，公开了一种动脉特征参数检测方法，包括以下步骤：

M1、获取某一时刻的动脉中血流速度、动脉内径和动脉外径；

M2、对一氧化氮在动脉壁中的扩散-反应方程进行无量纲化，并建立在柱坐标系中，计算得到动脉壁中一氧化氮浓度分布函数如下：

其中，C_w为动脉壁中无量纲化的一氧化氮浓度，Da_w为动脉壁内一氧化氮消耗速率与扩散速率的比值，R为所述某一时刻的动脉径向位置对应的无量纲变量，a_wm和b_wm分别为在所述动脉壁中一氧化氮浓度分布函数公式中代入边界条件后计算得到的第一常量系数和第二常量系数；

M3、通过以下公式计算得到动脉特征参数：

其中，Φ_i为动脉特征参数，D为步骤M1中所获取的所述某一时刻的动脉外径，d为步骤M1中所获取的所述某一时刻的动脉内径，Da_w为动脉壁内一氧化氮消耗速率与扩散速率的比值，a_wm和b_wm为步骤M2中计算得到的所述第一常量系数和第二常量系数。

进一步地，一氧化氮在动脉管腔流体中的对流-扩散-反应方程为：

其中，c_l为一氧化氮在血液中的浓度，u为血流速度，为哈密顿算子，D_l为一氧化氮在血液中的扩散系数，Δ为拉普拉斯算子，为一氧化氮在血液中的消耗速率；根据前人测量的结论可知，其中k_l＝23s^-1；

所述一氧化氮在动脉壁中的扩散-反应方程为：