1、心血管疾病日益成為威脅人類健康的嚴(yán)重問題,WHO的調(diào)查顯示,全球每年大約有1200萬人死于心血管疾病,占世界人口總死亡的25％,預(yù)計到2025年其將成為全球致殘和致死的首要原因。大多數(shù)慢性心血管疾病都是由一種被稱為動脈粥樣硬化的進行性血管疾病引發(fā)。動脈粥樣硬化是動脈的一種退行性、增生性和非炎癥性病變,作為一種全身系統(tǒng)性疾病,它不僅發(fā)生在腦動脈、頸動脈、冠狀動脈,也常發(fā)生在四肢等外周大動脈。研究發(fā)現(xiàn),動脈管腔發(fā)生顯著狹窄等結(jié)構(gòu)性改變之前,

2、動脈彈性變化等功能性病變就已經(jīng)發(fā)生。因此,研究一種在動脈硬化早期階段就能方便快捷地發(fā)現(xiàn)動脈功能細(xì)微變化的無創(chuàng)檢測方法和裝置,對延緩甚至避免動脈結(jié)構(gòu)性病變的發(fā)生,進而對預(yù)防、診斷和治療心血管疾病都具有重要的意義。
　　根據(jù)心血管動力學(xué)原理和流體網(wǎng)絡(luò)理論,人體血流網(wǎng)絡(luò)與電網(wǎng)絡(luò)具有相似的傳輸特性,其傳輸方程具有相同的數(shù)學(xué)形式。通過建立流體網(wǎng)絡(luò)與電網(wǎng)絡(luò)各個參數(shù)之間的類比關(guān)系,如血流阻尼等效為電阻,血流等效為電流,血壓等效為電壓,血流慣性等

3、效為電感,血流順應(yīng)性等效為電容等,可以構(gòu)建心血管系統(tǒng)的電網(wǎng)絡(luò)等效模型,并用來模擬心血管系統(tǒng)的生理病理特征,能為臨床診斷和相關(guān)檢測儀器研制提供理論支持和指導(dǎo)。
　　本論文主要從動脈系統(tǒng)建模和動脈硬化早期無創(chuàng)檢測技術(shù)兩個方面,開展了以下研究工作:
　?、倩趶椥郧荒Ｐ屠碚?構(gòu)建了一個三段式上肢動脈電網(wǎng)絡(luò)模型并采用Simulink軟件實現(xiàn)了該模型的建模?；谀Ｐ蛯用}硬化和高血壓進行了仿真研究,研究結(jié)果表明該模型能較好的反映動脈脈

4、搏波波形和收縮壓的整體變化趨勢。
　　②基于傳輸線理論,構(gòu)建了一個人體動脈樹37段生理參數(shù)計算模型。詳細(xì)推導(dǎo)了動脈樹模型中全局參數(shù)、血管特征阻抗ZC、血管終端阻抗ZT、血管輸入阻抗Zin和血壓脈搏波傳遞方程的計算流程。對動脈樹模型進行的仿真研究表明該動脈樹模型主要具有以下優(yōu)點:能正確反映出收縮壓和舒張壓之間的差值將隨動脈距心臟距離的增加而增加的變化趨勢;能正確反映一個心動周期中舒張期約占2/3,收縮期約占1/3的生理現(xiàn)象;能正確反

5、映下肢動脈血管的血壓高于上肢動脈血管的血壓和血壓脈搏波波形隨年齡、身高、體重、心率變化的變化趨勢。
　?、墼诩俣w表脈搏波信號同出血性腦卒中之間存在生物學(xué)關(guān)聯(lián)的前提下,應(yīng)用k-樹組法分析理論,首次提出了一種通過測量體表脈搏波信號來無創(chuàng)檢測出血性腦卒中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治隼碚撃Ｐ?。該模型將心臟和體表三處測量點視為節(jié)點,通過計算節(jié)點導(dǎo)納行列式值,并同某一閾值比較來判斷是否發(fā)生出血性腦卒中。
　?、芑贏RM和WinCE設(shè)計了一種便攜式

6、無創(chuàng)動脈彈性功能檢測儀。建立了一套以ASI作為主要指標(biāo)并結(jié)合brPWV來評判受試者是否動脈硬化的評估體系。穩(wěn)定性實驗中各檢測參數(shù)的最大相對標(biāo)準(zhǔn)誤差為4.37%;可靠性實驗中,其測得的血壓與聽診法測量結(jié)果的相關(guān)系數(shù)為0.95,其測得的PWV與OMRON儀測量結(jié)果的相關(guān)系數(shù)為0.96,并且準(zhǔn)確判斷出兩名動脈血管硬化的受試者。前期可行性評估實驗表明該檢測儀具有良好的穩(wěn)定性和可靠性。該儀器與同類儀器相比,具有體積小、重量輕、操作方便、成本低等優(yōu)

7、點,特別適合基層醫(yī)療機構(gòu)用于動脈硬化程度和心血管功能的快速無創(chuàng)檢測,對無創(chuàng)動脈硬化檢測的推廣具有重要意義。
　?、轂榱藴y量ABI和baPWV,設(shè)計了一種能同步測量人體四肢動脈血壓脈搏波信號的動脈彈性功能檢測系統(tǒng)。建立了一套以ASI作為主要指標(biāo)并結(jié)合左右baPWV及左右ABI中的高值來評判受試者是否動脈硬化的評估體系。通過前期可行性評估實驗和臨床試驗驗證了該儀器的有效性。通過臨床試驗分析了動脈硬化評價因子的影響因素。并且通過臨床試驗