一種基于網絡拓撲分析的顱內血液循環障礙無創檢測系統技術方案

一種基于網絡拓撲分析的顱內血液循環障礙無創檢測系統，包括有頸部動脈測量單元、下肢動脈測量單元、信號采集處理控制單元和分析主機，本發明專利技術不需要直接檢測顱腦，只需測量下肢及頸部體表的脈博波波形，并經過相應的等效轉換和公式計算以及同閾值的比較，從而實現對顱內血液循環障礙的間接判斷，克服了現有檢測裝置不能將現有外周血管測量技術應用于顱內血液循環障礙判斷的局限。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及生物信號測量與分析領域，特別是一種顱內血液循環障礙無創檢測系統。
技術介紹
目前，顱內血液循環障礙主要通過腦血流圖、腦脊液抽取、腦血管造影、CT及核磁共振(MRI)等方式檢測，這些方法雖然有各自的優勢，但均是在腦血管疾病診斷的中晚期階段進行，此時，病患已有較嚴重的腦血管疾病癥狀，同時這些方法或者有創或者檢查價格昂貴。在當前國內外的臨床應用上，缺乏一種能在 顱內血液循環障礙診斷的早期階段快速篩選出腦血管疾病病患，并初步給出腦血管疾病類型和發病的大致部位的診斷方法和儀器。脈搏波中含有豐富的生理病理信息，可以通過在四肢及頸部安置傳感器獲得。這些生理病理信息即可以用來評判測試對象的心血管功能狀態，又可以用來檢測四肢動脈狹窄狀況，比如通過四肢袖帶示波法獲得的踝臂指數可以用來檢測下肢動脈狹窄。但是，在現有研究中，判斷顱內血液循環障礙和體表脈搏波波形分析是相互獨立得。
技術實現思路
本專利技術的目的就是提供一種基于網絡拓撲分析的顱內血液循環障礙無創檢測系統，它結合顱內血液循環障礙和體表脈博波波形分析，能快速、無創、低成本的判斷顱內血液循環障礙。本專利技術的目的是通過這樣的技術方案實現的，它包括有頸部動脈測量單元、下肢動脈測量單元、信號采集處理控制單元和分析主機，頸部動脈測量單元和下肢動脈測量單元將采集到的信號通過信號采集處理控制單元處理后發送至分析主機，信號采集處理控制單元控制頸部動脈測量單元和下肢動脈測量單元進行數據采集；頸部動脈測量單元，包括有用于測量頸部動脈脈博波形的貼片式壓力傳感器，壓力傳感器采集到的數據經預處理后發送至信號采集處理控制單元；下肢動脈測量單元，包括有兩只均與充氣泵和放氣閥連接的袖帶，袖帶上設置有用于測量下肢左、右踝關節脈博波形的壓力傳感器，壓力傳感器采集到的數據經預處理后發送至信號采集處理控制單元，采集處理控制單元控制充氣泵和放氣閥工作；信號采集處理控制單元，將接收到的模擬信號數據轉換為數字信號后發送至分析主機；分析主機，包括有以下模塊計算模塊I，基于脈博波理論和示波法原理，根據頸部動脈脈博波形和下肢左、右踝關節脈博波形，分別計算出三個測量點處的生理參數值和總外周阻抗TPR ；計算模塊II，按照簡化的人體血液循環等效電網模型，將三個測量點和心臟視為網絡圖中的節點，將計算模塊I中測得的生理參數值和總外周阻抗TPR分別轉換為等效的節點導納值1、Y2、Y3、Y4、Y5和轉移電導g ；計算模塊III，采用有源網絡理論中的k-樹組算法，求解該等效網絡的節點導納行列式值；比較模塊，將計算模塊III中得到的節點導納行列式值與預設閾值比較，若低于預設閾值則檢測對象存在顱內血液循環障礙，若高于預設閾值則檢測對象不存在顱內血液循環障礙。進一步，所述頸部動脈測量單元和下肢動脈測量單元采集到的信號通過前級信號預處理裝置進行預處理。進一步，所述前級信號預處理裝置包括有濾波器和信號處理器，信號依次經過濾波器和信號處理器進行數據處理。 進一步，信號采集處理控制單元通過增益調節單元控制頸部動脈測量單元和下肢動脈測量單元工作。進一步，所述裝置還包括有與分析主機連接的觸摸顯示屏。進一步，所述裝置還包括有用于連接外置打印機的USB接口 I和USB接口 II。進一步，計算模塊I分別計算出的三個測量點處的生理參數值包括有血壓值U、血流流量值1、血流阻抗值R、血流慣性值L、血流順應性C。進一步，比較模塊中的預設閾值是通過對健康群進行臨床試驗，根據在健康人群中節點導納行列式值的取值范圍而得出的。由于采用了上述技術方案，本專利技術具有如下的優點本專利技術不需要直接檢測顱腦，只需測量下肢及頸部體表的脈博波波形，并經過相應的等效轉換和公式計算以及同閾值的比較，從而實現對顱內血液循環障礙的間接判斷，克服了現有檢測裝置不能將現有外周血管測量技術應用于顱內血液循環障礙判斷的局限。本專利技術的其他優點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本專利技術的實踐中得到教導。本專利技術的目標和其他優點可以通過下面的說明書和權利要求書來實現和獲得。附圖說明本專利技術的附圖說明如下。圖1為本專利技術檢測需要安置壓力傳感器的位置圖2是為了求解節點導納行列式所得到的等效網絡混合圖α ；圖3為( 中由有向邊組成的子圖(4 ;圖4為由無源元件無向邊組成的子圖％ ;圖5為本專利技術的結構示意圖。具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步說明。一種基于網絡拓撲分析的顱內血液循環障礙無創檢測系統，如圖5所示，具體使用方法為I)如圖1所示，將一個貼片式壓力傳感器安置在待測對象的左頸動脈處，圖1中測量點③，并分別安置一對袖帶壓力傳感器在下肢的左右踝關節處，圖1中測量點②和④，采用同步測量的方法對三個測量點進行測量。2)獲取三個測量點的脈搏波形，基于脈搏波理論和示波法原理，分析主機分別計算出三個測量點處的生理參數值；這些參數值應包括測量點②、③及④處的血壓值、血流流量值、血流阻抗值、血流慣性值和血流順應性，并且分別以[U、1、R、L、C]加測量點數字下標表示，這些生理參數值將用于計算等效電網絡模型中的節點導納；另外，計算出總外周阻抗TPR，用來計算等效電網絡模型中的轉移電導。 3)分析主機按照簡化的人體血液循環等效電網絡模型，將三個測量點和心臟視為網絡圖中的節點，將測得的生理參數值轉換為等效的節點導納值Yp Y2> Y3> Y4> Y5和轉移電導g。4)分析主機采用有源網絡理論中的k_樹組法求解出等效網絡的節點導納行列式值，圖2中以測試點④作為參考點，這種算法的具體步驟是4-1)求出Gc中有向邊的全部組合，Ga為Gi中由有向邊組成的子圖，Gi為圖2中求解節點導納行列式所得到的等效網絡混合圖，如圖3所示，有向邊％,%是由參考點射出的邊，它們不能存在于有向樹中，余下的有向邊全部組合為％，%2 , ,共有3個，其中％,t」為每次取一個有向邊的組合，它們均可以構成有向3-樹；如果我們將心臟①視為獨立源，測試點③處的生理參數值受到心臟①控制時，是取2項的組合，可看作同一受控源的有向邊，可不予考慮；4-2)在Ga中取O個有向邊的組合，與圖4中％中全部樹的樹枝導納乘積之和K的乘積，設為if , O9為由無源元件無向邊組成的子圖，且巧和$的頂點集合與的相同；pi =V1= W3 + +IjF4 + +TO + ( + + )^4-3)求邊％的對應的頂點分類集合。把頂點①與參考點④聯接在一起，Gi中對應的2-樹是頂點①與參考點④在一部分、頂點3在另一部分的，對應的頂點分類集合應為^{421,3}和 Γ(41,23).4-4)求出邊的對應的頂點分類集合為Γ{4〗2，3}和；4-5)求出對應的k-數組7^(421,3) = ^( + + 聊,2 = rs{42’13) = 0if = g[TQ{A21,3} + Tq {41,23}]=職(F2 +I；) + 沒;+1 ]4-6)求出節點導納行列式值本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于網絡拓撲分析的顱內血液循環障礙無創檢測系統，其特征在于：所述系統包括有頸部動脈測量單元、下肢動脈測量單元、信號采集處理控制單元和分析主機，頸部動脈測量單元和下肢動脈測量單元將采集到的信號通過信號采集處理控制單元處理后發送至分析主機，信號采集處理控制單元控制頸部動脈測量單元和下肢動脈測量單元進行數據采集；頸部動脈測量單元，包括有用于測量頸部動脈脈博波形的貼片式壓力傳感器，壓力傳感器采集到的數據經預處理后發送至信號采集處理控制單元；下肢動脈測量單元，包括有兩只均與充氣泵和放氣閥連接的袖帶，袖帶上設置有用于測量下肢左、右踝關節脈博波形的壓力傳感器，壓力傳感器采集到的數據經預處理后發送至信號采集處理控制單元，采集處理控制單元控制充氣泵和放氣閥工作；信號采集處理控制單元，將接收到的模擬信號數據轉換為數字信號后發送至分析主機；分析主機，包括有以下模塊：計算模塊Ⅰ，基于脈博波理論和示波法原理，根據頸部動脈脈博波形和下肢左、右踝關節脈博波形，分別計算出三個測量點處的生理參數值和總外周阻抗TPR；計算模塊Ⅱ，按照簡化的人體血液循環等效電網模型，將三個測量點和心臟視為網絡圖中的節點，將計算模塊Ⅰ中測得的生理參數值和總外周阻抗TPR分別轉換為等效的節點導納值Y1、Y2、Y3、Y4、Y5和轉移電導g；計算模塊Ⅲ，采用有源網絡理論中的k?樹組算法，求解該等效網絡的節點導納行列式值；比較模塊，將計算模塊Ⅲ中得到的節點導納行列式值與預設閾值比較，若低于預設閾值則檢測對象存在顱內血液循環障礙，若高于預設閾值則檢測對象不存在顱內血液循環障礙。...

【技術特征摘要】
1.一種基于網絡拓撲分析的顱內血液循環障礙無創檢測系統，其特征在于所述系統包括有頸部動脈測量單元、下肢動脈測量單元、信號采集處理控制單元和分析主機，頸部動脈測量單元和下肢動脈測量單元將采集到的信號通過信號采集處理控制單元處理后發送至分析主機，信號采集處理控制單元控制頸部動脈測量單元和下肢動脈測量單元進行數據米集； 頸部動脈測量單元，包括有用于測量頸部動脈脈博波形的貼片式壓力傳感器，壓力傳感器采集到的數據經預處理后發送至信號采集處理控制單元； 下肢動脈測量單元，包括有兩只均與充氣泵和放氣閥連接的袖帶，袖帶上設置有用于測量下肢左、右踝關節脈博波形的壓力傳感器，壓力傳感器采集到的數據經預處理后發送至信號采集處理控制單元，采集處理控制單元控制充氣泵和放氣閥工作； 信號采集處理控制單元，將接收到的模擬信號數據轉換為數字信號后發送至分析主機； 分析主機，包括有以下模塊 計算模塊I，基于脈博波理論和示波法原理，根據頸部動脈脈博波形和下肢左、右踝關節脈博波形，分別計算出三個測量點處的生理參數值和總外周阻抗TPR ； 計算模塊II，按照簡化的人體血液循環等效電網模型，將三個測量點和心臟視為網絡圖中的節點，將計算模塊I中測得的生理參數值和總外周阻抗TPR分別轉換為等效的節點導納值1、Y2、Y3、Y4、Y5和轉移電導g ； 計算模塊III，采用有源網絡理論中的k-樹組算法，求解該等效網絡的節點導納行列式值； 比較模塊，將計算模塊III中得到的節點導納行列式值與預設閾...

【專利技術屬性】
技術研發人員：何為，吳慶楊，李松濃，林海濤，
申請(專利權)人：四川宇峰科技發展有限公司，
類型：發明
國別省市：