血流图自动分析诊断方法和装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN94111009.5

申请日:

1994.05.23

公开号:

CN1114174A

公开日:

1996.01.03

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

未缴年费专利权终止IPC(主分类):A61B 5/026申请日:19940523授权公告日:20011017终止日期:20120523|||授权|||公开|||

IPC分类号:

A61B5/026

主分类号:

A61B5/026

申请人:

姚雪祥;

发明人:

姚雪祥; 王净净; 章彬辉

地址:

410007湖南省长沙市韶山路107号中医药科技开发总公司

优先权:

专利代理机构:

湖南省专利服务中心

代理人:

夏青

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内容摘要

本发明涉及一种计算机控制的血流图自动分析诊断方法和装置,其中装置包括主机及其控制电路、控制驱动及接口电路、计算机三部分,自动完成血流图波形和标准信号的提取和分离,由计算机软件完成血流图自动分析诊断,具有精度高、操作简便等优点;本发明所述方法包含标准化处理、标识点识别、波形识别、数据分析及综合分析等过程,有效信息量更多,诊断更准确、全面。本发明能广泛用于脑、心、肝、肺、肾、肢体等血流图自动分析诊断。

权利要求书

1、一种血流图自动分析诊断装置,其特征在于是由主机及其控
制电路、控制驱动及接口电路、计算机三部分构成,控制驱动及接口
电路分别与主机及其控制电路、计算机的总线相连,控制驱动及接口
电路由驱动电路与控制接口、A/O电路两部分构成,主机及其控制电
路由人体电极、导联选择电路、人体与模拟人体选通电路、Whentston
电桥电路、信号源电路、定标电路、电桥平衡调节与人体模拟电路、
电桥失衡开关与定标控制电路、进频放大电路、检波电路、增益控制
电路、低频放大电路、电桥平衡电压输出电路、波形电压输出电路、
波形起止点识别电路和输出控制电路构成,其中:
(1)人体电极与人体的相应部位相连,Wbeatston电桥电路分别和
信号源电路、定标电路、检波及选频放大电路、电桥失衡开关与定标
控制电路、电桥平衡调节电路和人体等效模拟电路、人体与模拟人体
选通电路相连,电桥平衡调节电路能使Wbeatston电桥电路实现自动
平衡,人体等效模拟电路通过替代人体接人电桥实现血流图波形与标
准信号分离,同时提供人体基础阻抗;波形起止点识别电路分别和低
频放大电路、驱动电路与控制接口相连,波形起止点识别电路由微分
电路、对数放大电路和比较电路构成,完成对血流图每一单位波形起
止点的识别;
(2)主机及其控制电路经过控制驱动及接口电路向计算机传输数
据并受计算机的软件控制,主机及其控制电路在计算机控制下完成人
体模拟和电桥平衡后,经人本电极测试后即可提取血流图波形信号和
标准信号,并向计算机传输,由计算机进行自动分析,完成血流图自
动分析诊断。
2、根据权利要求1所述的血流图自动分析诊断装置,其特征在于
电桥平衡调节电路由电容、电阻和程控开关电路构成,程控开关电路
受计算机软件控制,并调节多个电容并联或串联、多个电阻串联或并
联的结构关系,其中的每一电容值、电阻值均依顺序按δ×2n进行二
进制编码和排列,δ为电桥平衡容许误差,n为编码位,通过二进制
控制码改变电容并联或串联和电阻串联或并联开关的组合,整个电路
的电容和电阻值则发生相应的变化,直到与人体阻抗值相等,完成
Wbeatston电桥自动平衡调节;电桥平衡调节电路及人体等效模拟电
路分别与Wbeatston电桥电路、驱动电路与控制接口、人体与模拟人
体选通电路相连。
3、根据权利要求1所述的血流图自动分析诊断装置,其特征在于
人体等效模拟电路由电容、电阻及开关器件构成,人体等效模拟过程
是在调节电桥电路的平衡时同步实现的,开关器件受计算机软件控制,
从而调节整个电路的阻抗,电桥平衡时,人体等效模拟电路的阻抗即
人体基础阻抗。
4、根据权利要求1所述的血流图自动分析诊断装置,其特征在于
主机及其控制电路中的选频放大电路由LC选频网络和高共模抑制JFFI
运放电路构成,电桥电压输出端联接与LC选频网络并联的运放电路的
正、负输入端。
5、根据权利要求1所述的血流图自动分析诊断装置,其特征在于
检波电路采用两个高速运放的精密全波整流器。
6、根据权利要求1所述的血流图自动分析诊断装置,其特征在于
主机及其控制电路中的导联选择电路、人体与模拟人体选通电路、电
桥失衡开关与定标控制电路、增益控制电路、输出控制电路均由可程
控开关构成,信号源电路由考毕兹振荡器与运算放大器构成,定标电
路由555时基电路驱动—开关构成。
7、一种血流图自动分析诊断方法,其特征在于包括以下依序的
步骤。
(1)标准化处理,即对血流图波形进行幅度校正、删除失真波形、
波形基线校正;
(2)标识点识别,即从血流图中每一单位波形内,由起点到止点,
从中提取反映血流图波形特征的八个拐点作为标识点,以标识点作为
血流图自动分析诊断的基础数据;
(3)波形识别,即根据八个标识点相互的位置关系和幅值对波形
类别进行识别;
(4)数据处理和分析,即以八个标识点为基础数据进行分析处理,
包括血流图波形幅值计算、时间计算、波形直线方程拟合、波形曲线
方程拟合、面积指标计算及有关比值计算;
(5)血流图结果分析,即利用上述步骤的结果数据,对外周阻力、
血管弹性和相对供血量三类指标进行分析,并得出相应的结论,作为
诊断的依据;
(6)综合分析,即结合患者的临床诊断、主要症状、既往病史、
其它检查结果等存档数据资料以及患者的年龄、性别、职业、嗜好等
个人情况,进行综合分析,得出诊断结论。
8、根据权利要求7所述的血流图自动分析诊断方法,其特征在于
所述的标识点包括八个标识点,从起点开始,依次为P1—P8,其中P1
点由波形起止点识别电路识别,也可由软件识别,其它各标识点都由
软件识别,识别的方法是以P1点为基础,按一定的时域关系和与心动
周期H8的函数关系依次找出各点,具体是,
P2:在P1后0.1±0.02秒范围;
P3:在P2后0.04~0.08秒,在P1后0.18±0.03秒范围;
P4:在P3后0.03~0.06秒,在P1后0.22±0.04秒范围;
P5:在P1后K×HR1/2秒范围,其中K=0.40±0.05,88为心动周期;
P6:在P5后0.06~0.12秒范围;
P7:在下一波起点前0.18±0.06秒范围内;
P9:在下一波起点前0.09±0.04秒范围内;
P3—P8的时域均与心律有关。
9、根据权利要求7所述的血流图自动分析诊断方法,其特征在于
所述的血流图波形识别是根据其中标识点的相互位置关系和幅值,识
别波形的类别,不同类的血流图波形的分类结果不同。
10、根据权利要求7所述的血流图自动分析诊断方法,其特征在
于该方法可广泛应用于脑、心、肝、肺、肾、肢体等血流图自动分析
诊断。

说明书

血流图自动分析诊断方法和装置

本发明涉及一种计算机控制的血流图自动分析诊断方法和装置,
属医疗仪器。

阻抗血流图技术起源于三十年代,五十年代进人临床应用,六十
年代进人我国,七十年代末以后在我国得到迅速发展。这项技术具有
简便、无创、无损害等特点,现已广泛应用于脑、心、肝、肺、肾和
肢体等疾病的检查与诊断。血流图仪的生产,在国内始于1974年JX74
—A型桥式血流图仪,后有北京、上海、天津、广州、洛阳、宝鸡等
地生产的各种血流图仪,目前较为普及的是上海医用电子仪器厂生产
的RG—28桥式血流图仪。

目前的血流图仪主要包括桥式(两电极)与直接式(四电极)两种。
桥式血流图仪的灵敏度高,电极安放方便,但不能提供基础阻抗,不
能定量分析,电桥平衡的人工调节也很麻烦,且易影响结果;直接式
血流图仪可提供基础阻抗,能定量分析,但灵敏度很低,四电极安放
不方便,不适用于脑、肝、肾血流图检查。上述两种仪器都不能提供
统一的标准信号(亦即定标信号)高度,桥式血流图仪的标准信号是
“骑”在血流图波形之上,在图1所示的脑血流波形与标准信号示意
图中,图1中右侧的波形即标准信号的一种示例,这种情况对血流图
分析带来许多不便。目前的血流图仪由于都采用人工调节、人工测量,
所测出的血流图波形误差大,而且速度慢、操作不便。

现行的血流图分析方法也同样存在许多缺陷:

一是分析指标的设立不合理:如图2所示,反映了仪器增益大小
对脑血流图上升角α与顶夹角θ的影响,仪器增益也可以通过标准信
号的高度反映,对于0.1欧的标准信号,在图2a中,对应了标准信号
的高度是5mm,α=80度,θ=55度,而在图2b中,由于仪器增益的不
同,对应了标准信号的高度是9mm,α=85度,θ=35度,因此在这种
情况下,α和θ就无法准确反映血流图的特征;另外,上升时间受波
形的影响;转折高比值在正常的陡直波与异常的倾斜波都为“1”等,
这些因素还导致分析无法量化。

二是对血流图有效信息提取量不够,现行的血流图分析指标可归
结为形态、幅值、时间、角度以及派生的比值指标等,而对于综合反
映血流图动态变化的曲线方程、面积指标等,均因人工分析无法计算
而丢失,从而使分析结论难以全面反映实际情况。

三是分析方法落后、误差过大:对血流图波形的分析,现普遍为
目测或尺量,测量及视觉的误差很大,对波形、重搏波等缺乏量的区
分标准。对于同一份图纸,给不同的人或同一个人在不同的时间去分
析,都有可能得到不同的分析结果。

另外,由于对血流图信号缺乏一个标准化的预处理过程,这种信
号标准不统一也会使分析带有误差。

上述原因以及仪器增益大小、电桥平衡程度等对分析结果造成的
影响,使血流图的诊断结果可能出现较大的误差。

本发明的目的之一是提供一种自动提取血流图波形和标准信号、
精度高、操作方便并通过与计算机及软件相结合而实现血流图自动分
析诊断的装置。

本发明的目的之二是提供一种对血流图波形数据进行标准化和量
化分析处理、提取更多的有效信息、进行更全面和更精确的分析进而
提高诊断的准确性的血流图自动分析诊断方法。

本发明的技术方案如下:

本发明的血流图自动分析诊断装置是由主机及其控制电路、控制
驱动及接口电路、计算机三部分构成,控制驱动及接口电路分别与主
机及其控制电路、计算机的总线相连,控制驱动及接口电路由驱动电
路与控制接口、A/B电路两部分构成,主机及其控制电路由人体电极、
导联选择电路、人体与模拟人体选通电路、Wbeatston电桥电路、信
号源电路、定标电路、电桥平衡调节与人体模拟电路、电桥失衡开关
与定标控制电路、选频放大电路、检波电路、增益控制电路、低频放
大电路、电桥平衡电压输出电路、波形电压输出电路、波形起止点识
别电路和输出控制电路构成,其中,

(1)人体电极与人体的相应部位相连,Wheatston电桥电路分别和
信号源电路、定标电路、检波及选频放大电路、电桥失衡开关与定标
控制电路、电桥平衡调节电路和人体等效模拟电路、人体与模拟人体
选通电路相连,电桥平衡调节电路能使Wheatston电桥电路实现自动
平衡,人体等效模拟电路通过替代人体接入电桥实现血流图波形与标
准信号分离,同时提供人体基础阻抗;波形起止点识别电路分别和低
频放大电路、驱动电路与控制接口相连,波形起止点识别电路由微分
电路、对数放大电路和比较电路构成,完成对血流图每一单位波形起
止点的识别;

(2)主机及其控制电路经过控制驱动及接口电路向计算机传输数
据并受计算机的软件控制,主机及其控制电路在计算机控制下完成人
体模拟和电桥平衡后,经人体电极测试后即可提取血流图波形信号和
标准信号,并向计算机传输,由计算机进行自动分析,完成血流图自
动分析诊断。

电桥平衡调节电路由电容、电阻和程控开关电路构成,程控开关
电路受计算机软件控制,并调节多个电容并联或串联、多个电阻串联
或并联的结构关系,其中的每一电容值、电阻值均依顺序按δ×2n进
行二进制编码和排列,δ为电桥平衡容许误差,n为编码位,通过二
进制控制码改变电容并联或串联和电阻串联或并联开关的组合,整个
电路的电容和电阻值则发生相应的变化,直到与人体阻抗值相等,完
成Wheatston电桥自动平衡调节;电桥平衡调节电路及人体等效模拟
电路分别与Wheatston电桥电路、驱动电路与控制接口、人体与模拟
人体选通电路相连。电桥的自动平衡是通过计算机软件控制编码电容
和编码电阻的组合,使电桥的平衡指示电压达到最小而实现的。

人体等效模拟电路由电容、电阻及开关器件构成,人体等效模拟
过程是在调节电桥电路的平衡时同步实现的,开关器件受计算机软件
控制,从而调节整个电路的阻抗,电桥平衡时,人体等效模拟电路的
阻抗即人体基础阻抗,即:

Zo=1/(2πfCl×δc)+R1×δR

其中f为信号源频率,C1为电容控制码,R1为电阻控制码、δc为
电容容许误差,δR为电阻容许误差。人体等效模拟电路的作用,是
通过替代人体接入Wbeatston电桥而实现血流图波形与标准信号的分
离,同时提供人体基础阻抗。

主机及其控制电路中的选频放大电路由LC选频网络和高共模抑制
JFEI运放电路构成,与LC选频网络并联的运放电路,其正、负输入端
与电桥电压输出端相联。该电路结合低阻抗电桥电路的特点,将桥电
压接于运放电路并联有LC网络的正、负输入端进行选频放大,大大提
高了选频放大效率,简化了仪器结构。检波电路采用两个高速运放电
路构成的精密全波整流器,进行检波,减小了仪器的非线性误差。

主机及其控制电路中的导联选择电路、人体与模拟人体选通电路、
电桥失衡开关与定标控制电路、增益控制电路、输出控制电路均由可
程控开关构成,信号源电路由考毕兹振荡器与运算放大器构成,定标
电路由555时基电路驱动一开关构成,人体电极由5cm2左右镀银铜片
构成。

本发明所述的装置中,计算机可以采用CPU为8088、80286、80386、
80486、80586等的通用微机,其中存储了对主机及其控制电路、控制
驱动及接口电路进行控制的控制软件,以及进行血流图自动分析诊断
的分析软件。本发明也可通过将控制软件和分析软件固化后用于单片
机来实现。

本发明的设计思想在于采用一种全新的仪器与计算机结合,实现
仪器全自动控制,配合高智能化软件,实现血流图自动分析,并可直
接输出诊断结果,以弥补现有仪器与分析诊断方法的不足,为血流图
乃至整个医学事业的发展提供可靠的检测手段和先进的分析方法。

本发明还公开了一种血流图自动分析诊断方法,该方法包括以下
依序的步骤:

(1)标准化处理,即对血流图波形进行幅度校正、删除失真波形、
波形基线校正;

(2)标识点识别,即从血流图中每一单位波形内,由起点到止点,
从中提取反映血流图波形特征的八个拐点作为标识点,以标识点作为
血流图自动分析诊断的基础数据;

(3)波形识别,即根据八个标识点相互的位置关系和幅值对波形
类别进行识别;

(4)数据处理和分析,即以八个标识点为基础数据进行分析处理,
包括血流图波形幅值计算、时间计算、波形直线方程拟合、波形曲线
方程拟合、面积指标计算及有关比值计算;

(5)血流图结果分析,即利用上述步骤的结果数据,对外周阻力、
血管弹性和相对供血量三类指标进行分析,并得出相应的结论,作为
诊断的依据;

(6)综合分析,即结合患者的临床诊断、主要症状、既往病史、
其它检查结果等存档数据资料以及患者的年龄、性别、职业、嗜好等
个人情况,进行综合分析,得出诊断结论。

上述的标识点包括八个标识点,从起点开始,依次为P1—PB,其
中P1点由本发明所述装置中的波形起止点识别电路识别,也可由软件
识别,其它各标识点都由软件识别,识别的方法是以P1点为基础,按
一定的时域关系和与心动周期HR的函数关系依次找出各点,具体是;

P2:在P1后0.1±0.02秒范围:

P3:在P2后0.04~0.08秒,在P1后0.18+0.03秒范围;

P4:在P3后0.03~0.06秒,在P1后0.22+0.04秒范围;

P5:在P1后K×HR1/2秒范围,其中I=0.40±0.05.HR为心动周期;

P6:在P5后0.06~0.12秒范围。

P7:在下一波起点前0.18±0.06秒范围内;

P8:在下一波起点前0.09±0.04秒范围内;

P3—P8的时域均与心律有关。

上述的血流图波形识别是根据其中标识点的相互位置关系和幅值,
识别波形的类别。脑血流图波形分类共计十三种,包括速降波、陡直
波、平顶波、平行三峰波、乳头三峰波、递升三峰波、高阻力波、转
折波、圆顶波、倾斜波、正弦波、三角波和低平波。其它血流图波形
分类原则相同,也根据标识点进行分类。

本发明所述的方法可广泛应用于脑、心、肝、肺、肾、肢体等血
流图自动分析诊断。

本发明所述的血流图自动分析诊断方法可通过计算机软件的运行
来实现。

综上所述,本发明的血流图自动分析诊断装置集血流图仪与计算
机于一体,实现全自动控制,其中主机及其控制电路、控制驱动及接
口电路均可采用全集成电路和插件式结构,直接插入计算机总线扩展
槽,即构成本发明的装置,结构简单,安装方便,该装置的电桥平衡
调节、失衡控制、定标、增益调节、基层阻抗测量等全由计算机自动
控制,自动提取血流图波形和标准信号,并向计算机提供自动分析诊
断所需部分数据,从而减少了人工调节测量环节及带来的相应误差,
所提取的波形和数据的精度得以大大提高,整个运行过程速度远远快
于传统设备的操作过程,操作方便,能大大提高血流图检查的工作效
率,再加上计算机及软件的数据处理功能和分析诊断能力,使有关疾
病的临床诊断的准确性和效率大大提高。

本发明的血流图自动分析诊断方法实现了分析诊断的标准化与自
动化,标准化处理可使血流图分析具有统一的分析标准,大大减小了
分析误差,该方法采用波形标识点的识别与分析方法,使各种血流图
的分析归结为标识点的分析,从图纸的分析与诊断直至输出诊断报告
单都实现了自动化,减少了人工分析误差;还增加了有效信息提取量,
由传统分析方法中单纯的点分析,增加了对血流图波形的线分析和面
积分析,加上对各项指标的量化分析,使分析诊断更科学、更准确,
使分析指标的设立更合理。

实现本发明的装置,除计算机外,其它电路及接口部分的成本较
低,适宜于医院普遍推广使用。

以下结合附图及实施例详述本发明。

图1是脑血流波形与标准信号示意图;

图2a是对应于0.1Ω的标准信号的脑血流图;

图2b是对应于0.1Ω的标准信号、并因仪器增益变化导致标准信
号高度增大时的脑血流图;

图3是本发明的血流图自动分析诊断装置的总体结构框图;

图4是电桥自动平衡调节电路与人体等效模拟电路原理图;

图5是选频放大电路原理图;

图6是检波电路原理图;

图7是波形起止识别电路原理图;

图8是控制驱动与接口电路原理图;

图9是计算机对于主机及其控制电路、控制驱动与接口电路的控
制软件框图;

图10是本发明的血流图自动分析诊断方法所体现的计算机分析处
理软件框图;

图11 a、图11b、图11c是通过八个标识点反映脑血流图波形特征、
波形成份的三个示例图;

图12是脑血流图十三个波形类别的示意图;

图13是由本发明得出最终结论性的脑血流图报告示意图。

图3反映了本发明所述装置的电路构成及各电路的连接关系。该
装置中采用了对Wbeatston电桥电路具有自动平衡调节功能的电桥平
衡调节电路和人体等效模拟电路,如图4所示,这是本发明很重要的
环节,它使Wheatston电桥的自动平衡成为可能,使血流图波形与标
准信号的分离变成现实,使桥式血流图仪能与直接式血流图仪一样提
供基础阻抗,结束了桥式血流图仪不能提供基础阻抗的历史,汇集了
两类仪器的优点。电桥自动平衡调节与人体等效模拟是血流图自动控
制与自动分析的基本条件,这部分电路采用二进制编码电阻、电容与
程控开关电路相结合,在程序控制下。通过测量电桥电压的大小,以
满足电桥调节臂阻抗值与人体阻抗值相差在允许的误差范围内。Whea 
tston电桥有四个臂,其中一对相邻两臂为相等的固定阻抗;在另外
一对相邻两臂中,一臂为电桥平衡调节电路,另一臂接人体,当前者
的阻抗与人体阻抗相等时,电桥电压最小;反过来,在电桥达到平衡
时,电桥平衡调节电路的阻抗与人体臂的阻抗相等。采用另一组编码
电阻和电容作为人体等效模拟电路,在调节电桥平衡时,同步进行调
节,使之与电桥平衡调节电路的阻抗相等,当电桥调节平衡后,将调
节好的人体等效模拟电路通过人体与模拟人体选通电路取代人体臂,
作为模拟人体,电桥仍保持平衡。

由于人体血流搏动的变化,在定标时,标准信号总是“骑”在血
流图波形上,如图1所示,而模拟人体在阻抗值上等于人体,但没有
血流图曲线,所以不会将标准信号“骑”在血流图波形曲线上。由此
使血流图曲线与标准信号分离,从而有利于血流图自动分析时进行标
准信号的提取。

图5是选频放大电路,由于在具有高共模抑制比和高输入阻抗的
JFFT运放两输入端并联有LC选频网络,对于JFFJ运放来说,只有在LC
谐振频率f0的信号输入电压最大,偏离f0越远则输入电压越小。选频
效率决定于LC网络的Q值,当选取f0=100KHZ时,对50HZ的交流干扰
来说,频率已相差2000倍,能得到非常好的干扰抑制。

图6是检波电路,它与由一个运放构成的半波整流器检波相比,
提高效率一倍;与由纯二极管全波整流器检波相比,消除了由于二极
管门坎电压带来的非线性误差,特别是当电桥接近平衡时,其优势更
加明显。

图7是波形起止点识别电路。在在血流图分析时,首先必须识别每
一个单位波形的起点和止点,否则无法进行分析,而用纯软件方法进
行识别也并非易事。在波形的起点和止点,斜率发生急骤变化达到最
大,经过该电路的微分电路,先求出斜率,再经对数放大电路进行对
数放大后,起止点的信号最大,通过选取比较器电路适当的比较电压
值,进行比较,由比较电路提供III电平,在波形起止点处,使比较
器电平反转,由此得到与血流图波形下降支和上升支对应的高、低电
平,由高电平转为低电平的拐点对应血流图波形的起点。波形止点即
下一单位波形的起点。

图8是控制驱动与接口电路、包括驱动器1413、地址译码器
748138、I/O接口8255、模数转换器AO574、标准电压源OP07等,或采
用具有相同功能的其它器件。

在实际实施本发明的装置时,主机及其控制电路、控制驱动及接
口电路均可设计为插卡式结构,这二块插卡均可插于计算机的总线扩
展槽中。

图9是计算机控制软件的流程框图,控制软件的作用是协调控制
电路各开关的动作,实现各控制电路的功能,提取血流图波形和标准
信号。具体流程是:

1、键盘启动后,根据预选导联选通导联开关。

2、控制人体与模拟人体选通电路,使Wheatston电桥电路接通人
体电极,脱离模拟人体。

3、将输出控制电路接通电桥平衡电压输出电路,使计算机对电
桥平衡电压处于监控状态。

4、送电桥平衡控制码。

5、控制增益控制电路,调节增益使电桥平衡指示电压在规定范
围以内。

6、向电桥平衡调节与人体模拟电路输送电容控制码,并反复在
电容控制码上加一增量,该增量使得电桥平衡指示电压减小;若指示
电压增大,则将控制码增量反号,即递减;若该电容控制码的连续变
化不能改变电桥平衡指示电压,则软件判断为“电极接触不好”,否
则,反复改变电容控制码的增量,日加大增益,使电桥平衡指示电压
达到最小。

7、按调整电容控制码同样的方法调整电阻控制码,直至增益最
大而电桥平衡指示电压最小,电桥达到平衡。人体等效模拟过程在上
述步骤6和7中同步完成。

8、将达到电桥平衡时的电容控制码和电阻控制码送内存,并换
算成基础阻抗供信号分析用。

9、向电桥失衡开关电路送电桥失衡控制码,使电桥失去平衡。

10、将A/O电路通过输出控制电路,接通波形电压输出电路。

11、控制Wheatston电桥电路接通由人体模拟电路完成的模拟人
体,脱离人体电极。

12、送定标控制信号。

13、采集标准信号电压并送内存。

14、调整增益使定标输出电压在规定的范围内。

15、使Wbeatston电桥电路接通人体电极,脱离模拟人体。

16、进行信号幅值调节,使血流图波形信号电压在规定范围内。

17、采集血流图波形信号电压并送内存,供信号分析处理用。

信号分析处理软件的主要流程如图10所示,它包括如下步骤:

一、标准化处理。标准化处理是实现血流图分析诊断的基础。它
包括幅度校正、删除失真波形,波形基线校正。

幅度校正是根据标准信号高度,按比例函数校正波形的幅值,使
之具有统一的标准(标准信号高度),以利于分析指标的稳定和统一。

删除失真波形主要是消除基线大幅度漂移对分析带来的影响。用
|PI—K|≤Q过滤各波形的起止点,以删除基线漂移过大波形。
K=|(PI)/N|PI,第I个波形的起点。Q:基线过滤常数。N:
波形个数,取N=5。

波形基线校正是按正切函数逐个修正血流图波形基线,进一步消
除基线漂移对各分析指标的影响。YI=Yi+(Xj×tga)。tga
=Y÷X。YI,波形曲线第I点的修正值。Yi波形曲线第I点的值。
Xj:波形曲线第1点对应于波形起点的X轴距离(时间值)。Y:波型
曲线起点幅值与止点幅值的差。YI波形曲线起点与止点X轴距离(时
间值)的差。

二、标识点的识别。一个完整的、分化清楚的血流图波形,从波
形曲线的起点到止点,有九个比较明显的拐点,如图11a、图11b、图
11c所示,标识点P1—P9的选取要反映波形的曲线拐点、频率合成等
波形成份的关系,反映血流图波形特征。这三个图是标识点选取示例。
由于波形的止点是下一个波形的起点,因此实际上只需识别八个拐点,
血流图波形曲线种类繁多,它们共同的特征是上述八个标识点。血流
图的所有分析指标都与这八个标识点的幅值,时间或相互位置变化有
关。脑血流图十三种波形见图12所示,其变化全都反应于八个标识点
相互位置关系上。血流图波形曲线上八个标识点的识别是实现血流图
自动分析诊断的核心,也是本发明十分重要的环节。

波形的八个标识点从起点开识,依次为P1—P8,除P1点由波
形起-止点识别电路识别外,其他各点都由软件识别。识别的方法是
以P1点为基础,按一定的时域和函数关系依次找出各点。

三、波形的识别:以波形分类为基础,根据八个标识点相互的位
置关系和幅值(P2—P8)从如下六个方面进行识别。

(A)、最高波波幅:(1)>1/2波幅正常值;

                 (2)<1/2波幅正常值;

(B)、P2、P3(1)P2>P3;

               (2)P2≈P3;

               (3)P2<P3;

               (4)上升支呈圆弧状,P2、P3不明显;

               (5)上升支呈直线状,不存在P2、P3。

  (C)、P5、P6,(1)P5<P6;

               (2)P5≈P6;

               (3)P5>P6;

               (4)P5、P6不明显。

  (D)、P5幅值与主波波幅(11)的比值:(1)P5/H>1/3;

                                   (2)P5/H≤1/3。

  (E)、主波峰位置:(1)主波峰在P2且P2>P4;

                   (2)主波峰在P2且P2≈P4;

                   (3)主波峰在P4;

                   (4)主波峰在P6且P2<P6;

                   (5)主波峰在P6且P2≈P6。

  (F)、P7、P8:(1) P7、P8不存在;

               (2) P7>P9;

               (3)P7≤P8。

根据上述ABCDEF六个方面的识别得到波形结果。如(1)(1)
(1)(2)(1)(3)为速降波;(1)(1)(1)(1)(1)(2)为陡值波;(1)(3)(1)
(1)(3)(1)为转折波等。

在图12中(1)—(13)依次对应的分类类别为低平波、速降波、陡
直波、平顶波、平行三峰波、乳头三峰波、高阻力波、三峰递升波、
转折波、圆顶波、倾斜波、正弦波、三角波。

四、指标计算:

1、幅值:幅值以基线为零点,以欧姆为单位。

(1)、H1:即P2的幅值。当P2点不清楚(低平波、圆顶/倾斜波、
正弦/三角波)时,取P1点后0.12-Q×HR秒的幅值。Q为校正系;
HR为心动周期。

(2)、H2:即P4的幅值。当P4点不清楚(部分陡直波、平顶波、
低平波)时,取P5点前0.05秒的幅值。

(3)、H3:即P5的幅值,当P5点不清楚(正弦/三角波、低平波)
时,取P1后K×HR1/2秒的幅值,K=.40+0.05。

(4)、H4:即P6的幅值。当P6点不清楚(正弦/三角波、低平波)
时,取P1后0.06+K×HR1/2秒的幅值。K=.40±0.05。

在脑血流图中,H1、H2、H4中最高的幅值为传统的血流图波
幅(HS)。两侧波幅差仍按传统方法计算。

2、时间:时间以波形起点为零点,以秒为单位。

(1)、T:波形起点到止点的时间,即一个心动周期。

(2)、T1:对应于S1的时间,即血管快速充盈期。

(3)、T2:对应于S2的时间,即血管有效充盈期。

(4)、T3:对应于S3的时间,即血管总充盈期。

(5)、T4=T-T3,对应于S4的时间,即血管总回缩期。

在脑血流图中,最高幅值点对应的时间为传统的上升时间(Ta)。

3、直线方程拟合:当H1≥H2时以H1为上升支和下降支的分
界点,否则以H2为上升支和下降支的分界点。分别计算上升支和下
降支的回归直线方程。由此可计算血流图传统指标上升角(α)和顶夹
角(θ)。

4、曲线方程拟合:按波形起、止点和分界点进行Y=a+b1X
+b2X2拟合,并进行回代检验和相关系数计算。由曲线拟合方程得
到血流图的有关综合信息。

5、面积:按梯形积分法分别计算。单位:欧.秒。

(1)、S:波形起点到止点之间的面积,即波形的总面积。

(2)、S1:P1—P2之间的面积,即血管快速充盈面积。

(3)、S2:P1—P4之间的面积,即血管行效充盈面积。

(4)、S3:P1—P5之间的面积,即血管总充盈面积。

(5)、S4:P5~下一波P1之间的面积。即血管总回缩面积。

6.有关比值,

(1)、V=S/T,即血管充盈一回缩总速率,单位:欧。反映
了血管内血液流入与流出的平均速度差。

(2)、V1=S1/T1,即血管快速充盈率,单位:欧。反映了快
速充盈期内血管扩展的速度。

(3)、V2=S2/T2,即血管有效充盈率,单位:欧。反映了有
效充盈期内血管扩展的速度。

(4)、V3=S3/T3,即血管总充盈率,单位:欧。反映了整个
充盈期内血管扩展的平均速度。

(5)、V4=S4/T4,即血管总回缩率,单位:欧。反映了整个
回缩期内血管弹性回缩的平均速度。

(6)、F:S3/S4,即血管总充盈—回缩面积比。

(7)、F1:S1/(S2-S1),即血管快—慢充盈面积比。

(8)、F2:S2/S4,即血管有效充盈—回缩面积比。

(9)、Z=V4/V3,反映了外周阻力相对平均充盈动力的大小。

(10)、Z1=V4/V1,反映了外周阻力相对快速充盈动力的大小。

(11)、Z2=V4/V2,反映了外周阻力相对有效充盈动力的大小。

脑血流图中的传统指标转折高比值(Ha/Hs),在P2点清楚时即
H2/H1,在P2点不清楚时为O。

五、对比分析:

1、两侧对比分析:脑、肢体等血流图需两侧同时检查,并进行
各指标的对比分析。对比分析的结果将作为诊断的依据之一。

2、功能试验前后对比分析:有的血流图检查需进行功能试验,
如脑血流图检查有含服硝酸甘油和转颈试验。试验前后各指标的变化
在一定程度上反映了被检查部位或脏器血管的机能状况,对诊断提供
十分重要的帮助。

3、资料对比分析:若库存或键盘输入资料中有既往的血流图资
料,则进行各指标的对比分析,为诊断进一步提供参考依据。

六、综合分析与判别处理:根据被检查者的年龄、性别、血流图
各指标分析结果等,查找相应的数据库资料,进行比较和综合分析。
综合分析与判别处理依据如下两方面进行置化,根据量化后得到的综
合结果而得到对应的结论。

(一)、资料分析:

1、一般资料:

(1)、年龄、性别:按年龄大小与性别选取对应组别的正常值表。

(2)、职业、嗜好:某些职业和嗜好与某些血管疾病有一定关系,
如长期从事饮食行业、喜好油腻的人易患血管弹性减退:而吃斋信佛
的人则不然。又如脑力劳动者由于精神紧张易患高血压病,造成脑血
管紧张度增高或弹性减退。

2、疾病资料:

(1)、临床诊断和主要症状:临床诊断是临床医生根据病人的临床
症状和其他检查对疾病作出的判断结果,一般说来对血流图的分析诊
断具有指导性意义,但血流图毕竟是一门专业性较强的学科,所以在
作血流图的诊断时,必须对病人的症状进行分析和必要的补充。

(2)、既往病史:了解与心血管系统有关的疾病,对血流图的分析
诊断具有一定的参考价值,诸如高血压病、冠心病、高血脂症、肺心
病、动脉硬化、风湿病、糖尿病、植物神经功能紊乱等。

(3)、其他检查结果:参考如血脂、眼底、心电图、X光照片等检
查结果,对血流图诊断很有帮助。

(二)、血流图结果分析:

1、外周阻力:

(1)、低张力:波形为速降波,波幅高于正常值,上升角增大,顶
夹角减小,重搏波明显,转折高比值为“1”;H1、S1、V1、F1、
S2、V2、F、F1、F2增大,Z1、Z2、Z、S4、V4减小等。

(2)、高阻力:波形为高阻力波、递升三峰波、平行三峰波,顶夹
角增大,转折高比值不为“O”;S、V、Z1、Z2、Z、S4、V4、
增大,F1、F2、F减小等。

2、血管弹性:

(1)、紧张度增高:出现大于本年龄段的波形,或有波幅偏低,上
升角减小,顶夹角增大,重搏波不明显,转折高比值小于“1”,F1、
F2、F减小,或有S、H1、V1减小,Z1增大,或有Z2、Z增大
等,含服扩血管药物功能试验很快能恢复正常。

(2)、弹性减退:出现大于本年龄段的波形或出现正弦波、三角波,
波幅偏低,上升角减小,顶夹角增大,重搏波隐约或消失,转折高比
值明显减小或为“O”;S、H1、S1、V1、F1减小,或有S2、
V2、F2、S3、V3,F减小,Z1、Z2、Z增大等。含服扩血管
药物功能试验不能完全恢复正常。

3、供血量异常:

(1)供血量低于正常:波幅低于正常值,或有上升角减小和顶夹角
增大,S、V、H1、S1、V1、H2、S2、V2、S4、V4减小,或
有F2、F减小和Z1、Z2、Z增大等。

(2)供血量大于正常:波幅高于正常值,或有上升角增大和顶夹角
减小,S、V、S2、V2、F2、S3、V3、F增大,Z2、Z减小等。

(3)供血量不对称:两侧波幅差大于正常值,两侧 S、V、F、Z
的差值均大于正常值等。

七、资料保存:保存经量化后的病史资料和血流图数据。

八、打印诊断报告单:报告单包括如下四个方面的内容:

(一)、一般资料:姓名、性别、年龄、编号等。

(二)、血流图检查分析所得数据:如图13所示的脑血流图报告单
包括有:

1、传统指标:

(1)、波形,打印汉字。

(2)、波幅(HS)。单位:欧。

(3)、上升时间(Ta)。单位:秒。

(4)、重搏波按三个等级表示

清楚:H4-H3>0时,打印时有以H4-H3的值,单位:欧。

存在:H4<H3,且P5与P6都存在时,打印“存在”二字。

消失:H4<H3,且P5与P6都不清楚,打印“消失”二字。

(5)转折高比值(Ha/Hs)有三种情况:

H1≥H2:打印数字“1”。

H1<H2,且P2清楚(非低平波、圆顶/倾斜波、正弦/三角波) :
打印H2/H1的值。

H1<H2,且P2不清楚(低平波、圆顶/倾斜波、正弦/三角波):
打印数字“O”。

(6)、上升角。单位:度。

(7)、顶夹角。单位:度。

(8)、两侧波幅差

2、总体指标

(1)、总面积S。单位:秒,欧。

(2)、心动周期T。单位:秒。

(3)、流入-流出速度差V。单位:欧。

3、血管快速充盈期的有关指标。

(1)、快速充盈期末波幅H1。单位:欧。

(2)、快速充盈面积S1。单位:秒,欧。

(3)、快速充盈时间T1。单位:秒。

(4)、快速充盈速度V1。单位:欧。

(5)、快速-慢充盈面积比F1。

(6)、外周阻力相对快速充盈动力的大小Z1。

4、血管有效充盈期的有关指标。

(1)、有效充盈期末波幅H2。单位:欧。

(2)、有效充盈面积S2。单位:秒,殴。

(3)、有效充盈时间T2。单位:秒。

(4)、有效充盈速度V2。单位:欧。

(5)、有效充盈-回所面积比F2。

(6)、外周阻力相对有效充盈动力的大小Z2。

5、血管总充盈期的有关指标。

(1)、充盈期末波幅H3。单位:欧。

(2)、充盈面积S3。单位:秒,欧。

(3)、充盈时间T3。单位:秒。

(4)、平均充盈速度V3。单位:欧。

(5)、充盈-回缩面积比F。

(6)、外周阻力相对总充盈动力的大小Z。

6、血管总回缩期的有关指标。

(1)、重搏波波幅H4。单位:欧。

(2)、回缩面积S4。单位:秒,欧。

(3)、回缩时间T4。单位:秒。

(4)、平均回缩速度V4。单位:欧。

(三)、血流图分析结论:以血流图专业术语作出有关血液流体动
力学方面的诊断,诊断依据十分明确时提示有关临床疾病的诊断。

(四)、血流图波形。

本发明可应用于脑、心、肝、肺、肾、肢体等多方面的血流图自
动分析诊断,应用在不同方面时,只在分析软件方法的细节上存在小
的差别,如在时间指标、幅值指标的取值、计算和分析上有所不同,
波形分类结果不同,正常值、判别方法以及指标的侧重分析也略有不
同,但分析方法在整体上是相同的。本发明的装置则是通用的。

血流图自动分析诊断方法和装置.pdf_第1页
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本发明涉及一种计算机控制的血流图自动分析诊断方法和装置,其中装置包括主机及其控制电路、控制驱动及接口电路、计算机三部分,自动完成血流图波形和标准信号的提取和分离,由计算机软件完成血流图自动分析诊断,具有精度高、操作简便等优点;本发明所述方法包含标准化处理、标识点识别、波形识别、数据分析及综合分析等过程,有效信息量更多,诊断更准确、全面。本发明能广泛用于脑、心、肝、肺、肾、肢体等血流图自动分析诊断。。

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