基于脉搏波的血液粘度无创检测方法

摘要

一种基于脉搏波的血液粘度无创检测方法，属于生物力学和血液流变学领域，其特征在于，利用压力传感器检测桡动脉压力脉搏波，实现血液粘度的无创检测，先建立桡动脉脉搏波与压力梯度、血液流量之间的关系，通过求解常微分方程，得到一个心动周期内不同时刻血液流量的数值解。再建立血流量与血液粘度的关系，从而得到血液粘度。同时，本发明能够实现个性化计算，而且能够最大程度减少患者痛苦，检测手段简单方便，有助于促进血液粘度检测的普遍化和大众化发展，最终实现某些血流动力学疾病的早期预测和临床诊断功能。

主权项

一种基于脉搏波的血液粘度无创检测方法，其特征在于在计算机中依次按以下步骤实现的： 步骤（1），计算机初始化： 输入：用压力传感器或袖带血压计检测到的桡动脉压力脉搏波和被测者的脉压值； 被测者的个人信息，至少包括性别、年龄、身高、体重和肩宽； 步骤（2），计算机对输入的桡动脉压力脉搏波进行标定后，得到一个心动周期内被测者的平均脉压P_m； 步骤（3），计算机按下式计算桡动脉压力脉搏波的传播速度c(t)： 其中：P(t)，为一个心动周期内各采样点对应的脉压值， ρ，为血液密度，ρ=1.05*10^‑3kg/cm³， b，为脉搏波波形参数，按下式计算： 其中：k，为波形因子， P_d，为舒张压，P_s为收缩压，均为测量值， a，为与速度剖面有关的参数，a=0.57； 步骤（4），计算机按下式计算压力梯度F(t)： 其中：为一个心动周期内脉压值对时间的导数；步骤（5），解如下的血流量常微分方程，得到血流量Q(t)： 其中：其中：λ(t)，为血流量随时间变化的一次幂系数， 为血管中自然状态下的半锥角，β₁，为正常生理条件下血管在体长度与血管受力平衡时长度的比值，β₁=0.57， β_2m，为血管受力平衡时血管半径与未变形时血管半径比值，β_2m=1.105， α₂，为生理条件下人体修正系数，γ，为血液运动粘度，为血液动力粘度与血液密度的比值，在初次计算时，动力粘度为渐进粘度μ₀，为生理条件下，切变率足够大时的理想粘度，μ₀=3.6522081，为设定值， α、β、β₀，为生理条件下人体修正系数，其中： α，为计算λ(t)时涉及一个心动周期内血流量随时间变化时的非线性脉搏波传播系数， β、β₀为计算ε(t)时涉及一个心动周期内血管半径随时间变化时的非线性脉搏波传播系数，α=0.57，β=1.173，β₀=‑1.5，β与血管半径弹性扩张有关，β₀与血管半径弹性收缩有关，ε(t)，为血流量随时间变化的二次幂系数， A(t)，为一个心动周期内血管半径随时间变化的函数，描述一个心动周期内血管弹性收缩扩张的动态过程,用下式表示： A(t)=πR²(t),其中： R(t)，反应血管半径随时间的变化， 其中：R_m，为被测试者的生理参数，用未变形时血管半径值表示， 其中：G，为被测试者年龄， h，为被测试者身高， l，为被测试者肩宽； 步骤（6），按下式计算一个心动周期内的平均血流量Q_m，波形参数ξ，切变率D(t)及流量因子S： 其中：Q(t)，为时刻t时测到的血流量， N为一个心动周期T内的采样点数，在数值上等于一个心动周期T内的采样时刻数，t=1，2，…t_N，为设定值， 其中：K₀，为波形因子K的生理标准值，K₀=0.33， 其中：K₁，为峰值血流量Q_p和平均血流量Q_m比值的正常生理值，K₁=6.35， K_Q，为峰值血流量Q_p和平均血流量Q_m比值的计算值； 步骤（7），按下式计算一个心动周期内的血液粘度μ： μ=μ₀(1+g₁D^‑1(t)+g₂D^‑2(t))(1+g₃ξ+g₄ξ²)(1+g₅S+g₆S²),其中： g₁，为对D^‑1(t)的修正系数，g₁=8.16， g₂，为对D^‑2(t)的修正系数，g₂=47.52， g₃，为对ξ的修正系数，g₃=0.7506， g₄，为对ξ²的修正系数，g₄=‑0.03756， g₅，为对S的修正系数，g₅=0.0089， g₆，为对S²的修正系数，g₆=0.00184； 步骤（8），血液粘度μ的误差判定： 设定：迭代次数至少二次， 计算μ相对μ₀的相对误差： 若：令μ＝μ₀，则：返回步骤（1），采集下一个心动周期的桡动脉压力脉搏波，重新执行步骤（2）‑步骤（7），重新计算μ，一直到为止。