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《北京工业大学》 2017年
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基于四肢血压脉搏波无创检测的心脏血管系统评测方法研究

宋晓瑞  
【摘要】:心血管疾病的无创检测技术在临床上已经广泛应用,但仍有很多心血管疾病患者因早期临床症状不明显的特征没有被发现,从而延误了疾病的最佳治疗期。此外,现行的心血管功能评价指标和方法未能形成完整的评价体系,导致健康管理和疾病预警的执行应用差。本课题基于四肢血压脉搏信息研究了方便快捷的心血管系统无创评测方法。主要研究基于四肢血压脉搏的心血管系统的无创检测算法、基于临床流行病进行心血管疾病的危险因素的横断面研究以及基于无创检测指标和模糊数学法构建了心血管功能健康评价体系三个方面。心血管功能无创评测方法的实现,将服务于全民的心血管疾病的早期健康体检。具体研究内容如下:(1)基于四肢血压脉搏的心血管系统无创检测算法研究。在课题组已有的桡动脉非线性脉搏波理论的基础上,提出了一种基于四肢血压脉搏的心血管功能的无创检测算法。算法中建立了肱动脉和踝动脉的压力信息与脉搏波波速、波速与压力梯度、压力梯度与血流量的数学模型,利用数值分析法计算出一个心动周期内不同时刻的四肢血流量的数值解;利用医学统计学工具得出四肢血流量的修正系数,拟合出一个心动周期内不同时刻的血流量的方程,继而求得血流量和平均血流量,在此基础上推导出心血管功能参数;利用Bland-Altman分析法验证心血管功能参数的计算值与临床实测数据的一致性。计算结果显示肱动脉的血流量在临床参考范围内,且踝动脉一个心动周期的血流量比肱动脉的血流量偏高,符合临床实际;心功能参数的计算值与临床结果通过了一致性检验。实验结果表明,提出的基于四肢血压脉搏的心血管功能的无创检测算法,可以用于计算心血管功能参数,初步可应用于心血管的无创检测。(2)基于临床流行病的心血管疾病危险因素的横断面研究。以北京工业大学职工群体为研究对象,采用整群随机抽样,采集静息状态下的四肢血压脉搏和心脏血流动力学参数;利用医学统计学方法对研究对象进行横断面研究,并根据研究结果提出心血管功能的评价指标,为心血管功能的无创检测评价体系的构建奠定基础。统计结果显示:1)年龄、体重指数和血压是心血管功能参数的主要影响因素。2)同一年龄段不同性别之间,多数心血管功能参数及四肢血压组间差异无统计学意义;14项心血管功能参数(除左心室舒张末期压力和左心室功能收缩指数)在各不同年龄段之间的差异均有统计学意义,心血管功能参数(除外周阻力)随着年龄的增长呈下降趋势。3)同一年龄段中,高血压合并动脉硬化对心血管功能参数的影响较大,在不同年龄段同一种疾病中,随着年龄的增长疾病对心血管功能参数的影响程度大,其中也不排除随着年龄增大心血管会有生理性的功能降低。4)心血管功能参数(泵血、舒张和血管弹性)与四肢血压组间有统计学意义;不同组间的四肢血压差异与部分心血管功能参数的差异有统计学意义,排除高血压患者后四肢血压与心血管功能参数的相关系数减小甚至消失。5)年龄大于60岁的老年人群,心踝血管指数对高血压诊断的检出率高于听诊法,且差异有统计学意义。综上得出:年龄、体重指数和血压是心脏血管疾病的主要因素,其中年龄是不可控制因素,高血压是心血管参数的预测危险因素;四肢血压差异可以评价心血管功能的健康状况,提示医生应关注中老年人群的四肢血压,尤其是上肢收缩压的变化;无创检测指标心踝血管指数对于60岁以上老年高血压患者的诊断优于听诊法的诊断,当心踝血管指数大于8.35时,应建议患者进一步检查。(3)基于无创检测指标和模糊数学法的心血管功能健康评价体系的研究。基于(2)中心血管功能参数的危险因素分析及国际公认的心血管疾病的危险因素,建立了心血管功能健康评价指标;利用层次分析法完成12项指标的权重设计;利用模糊数学法建立健康评价体系的隶属函数、评价矩阵集和综合评价矩阵;并应用Matlab软件实现了心血管健康体系的预警和评估。综上,基于四肢血压脉搏数据信息和非线性脉搏波理论构建的无创检测算法,可以用于心血管功能参数的计算,实现心血管功能的的无创检测;基于流行病学统计学分析和国际公认的心血管疾病的危险因素,构建了心血管功能的无创检测指标;运用科学的数学方法,实现了无创检测指标对心血管功能健康的综合评价。算法与评价体系的完成,实现了心血管功能的无创检测、预测和评估,为全民的心血管健康的早期检查提供了一种无创、方便快捷和经济实用的检测手段。
【学位授予单位】:北京工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:R54

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