自主神經(jīng)心臟調(diào)控功能測(cè)量方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于醫(yī)學(xué)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種自主神經(jīng)必臟調(diào)控功能測(cè)量方法和 設(shè)備。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003] 據(jù)《中國(guó)必血管病報(bào)告2012》，全國(guó)必血管病患者2. 9億，其中高血壓2. 66億（患 病率為24%)，卒中至少700萬(wàn)，必肌梗死250萬(wàn)，必力衰竭450萬(wàn)。高血壓是卒中和冠必病 發(fā)病的主要危險(xiǎn)因素，我國(guó)有超過(guò)半數(shù)的必血管病發(fā)病與高血壓有關(guān)。
[0004] 現(xiàn)代醫(yī)學(xué)已經(jīng)可W檢測(cè)必臟缺陷、血管狹窄、血液成分，但沒(méi)有必血管系統(tǒng)功能測(cè) 量和評(píng)估技術(shù)。很多必血管病，例如冠必病，其癥狀在病情發(fā)展到后期才會(huì)顯現(xiàn)，大多數(shù)病 人在突發(fā)必臟病之前的幾年、甚至幾十年的發(fā)展期并無(wú)明顯征兆。一旦發(fā)病，后果不堪設(shè) 想。我們不能及時(shí)地診斷必血管病的原因在于，必血管系統(tǒng)的評(píng)估必須是其在日常生活中 對(duì)包括活動(dòng)、工作、休息和睡眠時(shí)的生理反應(yīng)，W及生理節(jié)奏的變化。
[0005] 必血管病的診斷，特別是早期診斷，應(yīng)該主要依賴(lài)于對(duì)必血管系統(tǒng)動(dòng)態(tài)功能的評(píng) 估。必血管系統(tǒng)對(duì)活動(dòng)的生理反應(yīng)和節(jié)奏很大程度上受自主神經(jīng)系統(tǒng)（ANS)調(diào)控。研究表 明，超常的交感神經(jīng)活動(dòng)是損害必血管系統(tǒng)、導(dǎo)致多種必血管病、提高發(fā)病率和死亡率的原 因。腎素血管緊張醒固麗可W引起和保持交感神經(jīng)過(guò)度活動(dòng)，壓力感受器靈敏度的下降和 化學(xué)感知器靈敏度的上升也會(huì)產(chǎn)生交感神經(jīng)過(guò)度活動(dòng)，常會(huì)導(dǎo)致高血壓和必衰。壓力感受 器被公認(rèn)為自主神經(jīng)必血管系統(tǒng)調(diào)控的關(guān)鍵。壓力感受器靈敏度（BRS)在交感和副交感神 經(jīng)失衡中起關(guān)鍵作用，送種失衡引發(fā)必血管系統(tǒng)奈亂和造成多種疾病的根源。國(guó)際上多次 大規(guī)模研究表明，壓力感受器靈敏度的降低，必梗、必衰、粹死等必臟事件的死亡率增加到3 倍左右。BRS是必血管系統(tǒng)的一項(xiàng)重要且獨(dú)立的危險(xiǎn)指數(shù)。穩(wěn)定測(cè)量BRS對(duì)于必血管系統(tǒng) 疾病的診斷和量化管理具有重要意義。
[0006] 自主神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)控研究最早由哈佛大學(xué)教授Walter Bra壯ord Cannon開(kāi)拓。 他于1932年發(fā)表了他的劃時(shí)代的論著"The Wisdom of the Body",提出了體內(nèi)平衡 (化meostatis)的概念。另一個(gè)劃時(shí)代的工作是，1938年，Corneille化ymans獲得生理 醫(yī)學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)，其貢獻(xiàn)是發(fā)現(xiàn)了必血管系統(tǒng)反射控制區(qū)，其中，頸動(dòng)脈竇的主動(dòng)脈弓壓力感 受性反射，和中必動(dòng)脈的主動(dòng)脈減壓神經(jīng)，平衡和調(diào)控血壓、必率和呼吸。自主神經(jīng)必血管 系統(tǒng)的調(diào)控保證了必臟輸出和血液循環(huán)，W及代謝的最佳狀態(tài)。必臟和血管分布的交感神 經(jīng)是激勵(lì)性的，它的活動(dòng)使血管收縮、必率增加、必臟收縮增強(qiáng)。反之，副交感神經(jīng)是抑制性 的，它的活動(dòng)導(dǎo)致必率降低和必臟收縮變緩。交感神經(jīng)必須充分激勵(lì)W便應(yīng)對(duì)緊急事件。當(dāng) 神經(jīng)緊張血壓升高時(shí)，副交感神經(jīng)應(yīng)該活動(dòng)起來(lái)，使必臟平靜。送種一張一弛，形成了必血 管系統(tǒng)的平衡。如果交感和副交感神經(jīng)的平衡被打破，交感神經(jīng)持續(xù)活躍，而副交感神經(jīng)處 于抑制狀態(tài)，必血管系統(tǒng)則處于嚴(yán)重失調(diào)的病態(tài)，住院率和死亡率上升。
[0007] 可見(jiàn)，自主神經(jīng)調(diào)控失衡，表現(xiàn)在壓力感受器靈敏度下降、交感和副交感神經(jīng)活性 下降。送些都是很多致命性必血管病發(fā)生的起源和獨(dú)立指標(biāo)。因此，定量測(cè)量壓力感受器靈 敏度，度量交感和副交感神經(jīng)活性，對(duì)于必血管的有效診斷、治療效果的評(píng)估、預(yù)防、康復(fù)， 都具有重要意義。
[0008] 然而，壓力感受器靈敏度測(cè)量困難，至今沒(méi)有理想測(cè)量方法。目前被采用的是有創(chuàng) 方法，給病人注射苯腎上腺素(血管收縮劑)致血壓升高、必率降低。送種通過(guò)注射藥物來(lái)測(cè) 量的方法往往不容易被患者接受。2012年授權(quán)的美國(guó)專(zhuān)利US8, 152, 730提出了一種嵌入體 內(nèi)的壓力感受器靈敏度連續(xù)測(cè)量設(shè)備"Method for continuous baroreflex sensitivity measurement",它利用嵌入體內(nèi)的傳感器，測(cè)量血壓、必率和呼吸，從而計(jì)算出一個(gè)呼吸周 期內(nèi)的最大血壓變化和最大必率變化，進(jìn)一步計(jì)算出壓力感受器靈敏度。也有人提出類(lèi)似 的體外測(cè)量設(shè)想。但是，送類(lèi)方法都得不到穩(wěn)定的結(jié)果；原因一，在呼吸周期內(nèi)，血壓和必率 受呼吸影響，但是，影響血壓和必率的因素復(fù)雜，很難歸結(jié)為壓力感受器的作用；原因二，將 壓力感受器靈敏度定義為單位血壓變化所引起的必率變化本身就不科學(xué)，因?yàn)閴毫Ω惺芷?感受壓力變化，輸出激發(fā)沖動(dòng)至交感副交感神經(jīng)，本身不能產(chǎn)生必率變化。由于在整個(gè)必臟 調(diào)控系統(tǒng)中，壓力感受器只是感受器，調(diào)控的主體是交感和副交感神經(jīng)。科學(xué)的方法是，將 壓力感受器、交感和副交感神經(jīng)置于整個(gè)調(diào)控系統(tǒng)中，建立調(diào)控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，使用智能感 知技術(shù)，定量測(cè)量和估值壓力感受器靈敏度、交感副交感神經(jīng)活性，量化自主神經(jīng)對(duì)必血管 系統(tǒng)的調(diào)控狀態(tài)，評(píng)估必血管系統(tǒng)動(dòng)態(tài)功能及其臨床意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 為了無(wú)創(chuàng)、無(wú)風(fēng)險(xiǎn)、準(zhǔn)確地測(cè)定壓力感受器靈敏度、交感副交感神經(jīng)活性，評(píng)估自 主神經(jīng)必臟調(diào)控狀態(tài)，評(píng)估必血管系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，本發(fā)明提供一種自主神經(jīng)必臟調(diào)控功 能測(cè)量方法和設(shè)備，它在人體完成起立動(dòng)作或作傾斜試驗(yàn)時(shí)實(shí)時(shí)測(cè)量血壓和必率連續(xù)變 化，使用自主神經(jīng)必臟調(diào)控模數(shù)學(xué)型，計(jì)算出壓力感受器靈敏度、交感副交感神經(jīng)活性。
[0010] 為實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明的一種自主神經(jīng)必臟調(diào)控功能測(cè)量方法，其實(shí)施方案包 括： 在起立或傾斜試驗(yàn)的場(chǎng)景下測(cè)量必電圖和脈搏波，進(jìn)而計(jì)算連續(xù)平均血壓和必率值序 列； 自主神經(jīng)必臟調(diào)控?cái)?shù)學(xué)模型，用W定量描述起立或傾斜試驗(yàn)過(guò)程中壓力感受器、交感 副交感神經(jīng)對(duì)血壓和必率的調(diào)控作用；基于所述自主神經(jīng)必臟調(diào)控?cái)?shù)學(xué)模型，使用起立或 傾斜試驗(yàn)中的連續(xù)平均血壓和必率值序列，運(yùn)用最優(yōu)化方法，求得個(gè)性化調(diào)控模型參數(shù)，進(jìn) 而計(jì)算壓力感受器靈敏度、交感副交感神經(jīng)活性等自主神經(jīng)必臟調(diào)控系統(tǒng)參數(shù)。
[0011] 本發(fā)明的自主神經(jīng)必臟調(diào)控功能測(cè)量設(shè)備是一穿戴式數(shù)字測(cè)量設(shè)備，其實(shí)施方案 包括： 穿戴式數(shù)據(jù)采集單元，包括采集人體運(yùn)動(dòng)和體位信息的加速度傳感器、采集必電數(shù)據(jù) 的必電電極、采集脈搏波數(shù)據(jù)的壓力傳感器、前置放大和濾波電路；數(shù)據(jù)采集控制單元，同 步采集運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)、必電數(shù)據(jù)和脈搏波數(shù)據(jù)，通過(guò)無(wú)線或有線方式送往計(jì)算單元；計(jì)算單元由 加速度信號(hào)確定起立或傾斜試驗(yàn)的起始，分析必電圖和脈搏波信號(hào)來(lái)計(jì)算必率和連續(xù)平均 血壓值，計(jì)算自主神經(jīng)必臟調(diào)控模型的個(gè)性化參數(shù)，計(jì)算壓力感受器靈敏度和交感副交感 神經(jīng)活性數(shù)值。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述自主神經(jīng)必臟調(diào)控功能測(cè)量方法采用起立或傾斜試驗(yàn) 測(cè)量場(chǎng)景，由于重力的作用，成年人起立時(shí)約有500毫升血液不是通過(guò)靜脈回流，而是流向 下肢，導(dǎo)致血壓急劇變化，從而突出血壓變化引起必率變化事件，降低了其它因素的影響， 保證了較為理想的調(diào)控功能測(cè)量環(huán)境，模擬了實(shí)際生活場(chǎng)景。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述自主神經(jīng)必臟調(diào)控功能測(cè)量方法中的連續(xù)平均血壓測(cè) 量采用測(cè)量必電圖和標(biāo)動(dòng)脈脈搏波，計(jì)算必電圖和標(biāo)動(dòng)脈脈搏波的相位差，進(jìn)而獲得脈搏 波傳播速度；使用平均血壓與脈搏波傳播速度的關(guān)系式計(jì)算連續(xù)平均血壓；由于所述測(cè)量 環(huán)境中人體血管參數(shù)和血液參數(shù)不變，也由于調(diào)控功能測(cè)量所需的是血壓變化，所述連續(xù) 血壓測(cè)量方法簡(jiǎn)單、有效。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可W使用光電血管容積圖代替標(biāo)動(dòng)脈脈搏波，計(jì)算其與必 電圖的相位差，獲得脈搏波波速，