基于脉搏波测量的动脉硬化检测系统的分析-analysis of arteriosclerosis detection system based on pulse wave measurement.docx

1绪论1.1本课题的研究背景及意义流行病学资料研究表明：心脑血管疾病是导致发病与死亡的主要原因[1]。据统计，全世界每年约有1500万人死于动脉粥样硬化斑化破裂引发的心肌梗死、脑血栓等心脑血管急性事件。我国约有4000多万心脑血管疾病患者，每年死于与心脑血管相关疾病的人数达300万，占全球同类疾病死亡人数的五分之一，占全年死亡人数的45%[2]。随着对血管病变的深入认识，医务工作者逐渐意识到心脑血管疾病的发病率与死亡率的主要原因与动脉的病变有关，动脉病变是心脑血管疾病等病症的病理基础[3]。动脉硬化是动脉的一种非炎症病变，可使动脉管壁增厚、变硬，失去弹性、管腔狭小。动脉硬化是随着人年龄增长而出现的血管疾病，其规律通常是在青少年时期发生，至中老年时期加重、发病。近年来本病在我国逐渐增多，成为老年人死亡主要原因之一[4]。动脉硬化危害心脑血管主要有二个特点：即导致动脉狭窄和动脉瘤形成。前者指脂质沉积在血管壁上，导致血管壁越来越厚，管腔越来越狭窄，最终结果是血管堵塞不通了，导致器官和组织严重缺血直至坏死，形成动脉管壁破坏薄弱，以及管腔硬化僵硬；后者是动脉血管内壁破坏薄弱，以及管腔硬化僵硬，在动脉血流持续冲击下发生扩张性改变，称动脉瘤[5]。因此，如何防治动脉硬化，已成为迫切需要解决的一项重大课题。当我们在没有症状的情况下进行早期检查和治疗，就可以减少心肌梗塞、脑血管意外、猝死等的发生，提高生活质量，延长寿命。本课题正是在这一背景下，广泛借鉴国内外已有经验成果的基础上，深入进行动脉硬化检测方法的研究。研究和设计了一种动脉硬化检测系统，使动脉硬化检测更安全、更方便、更准确。目前，本动脉硬化检测的系统已经完成，试验结果表明，本设计的研究是成功、可行的。1.2国内外的现状和发展心脑血管疾病已经成为威胁人类生命健康的第一“杀手”，它不仅是医学界也是全社会需要共同面对的一大难题。心脑血管疾病的根本原因是动脉的结构与功能病变[6]。因此，检测动脉尤其是大动脉的结构和功能，发现早期病变，通过早期干预，预防心肌梗死、心力衰竭等严重致死、致残性疾病的发生[7]。目前,用于评价大动脉的结构和功能的方法已有很多。大体上可分为两大类，一类是有创测量方法，另一类是无创测量方法。下面介绍国内外常用的评价动脉结构和功能的方法：（1）有创方法血管造影法：血管造影或其他成像技术等方法可以精确评价动脉管腔或分析动脉壁结构。其主要原理是：将显影剂注入血管里，因为X光穿不透显影剂，血管造影正是利用这一特性，通过显影剂在X光下所显示影像来诊断血管的病变的[8]。血管造影可以准确的反应血管病变的部位和程度，但是血管造影也是一种有创检查，而且有很多过敏反应。并且操作方法复杂，费用昂贵[9]。（2）无创方法：多普勒超声：声波的多普勒效应也可以用于医学的诊断，也就是我们平常说的彩超。彩超简单的说就是高清晰度的黑白B超再加上彩色多普勒，首先说说超声频移诊断法，即D超，此法应用多普勒效应原理，当声源与接收体（即探头和反射体）之间有相对运动时，回声的频率有所改变，此种频率的变化称之为频移，D超包括脉冲多普勒、连续多普勒和彩色多普勒血流图像。彩色多普勒超声一般是用自相关技术进行多普勒信号处理，把自相关技术获得的血流信号经彩色编码后实时地叠加在二维图像上，即形成彩色多普勒超声血流图像[10]。由此可见，彩色多普勒超声（即彩超）既具有二维超声结构图像的优点，又同时提供了血流动力学的丰富信息，实际应用受到了广泛的重视和欢迎，在临床上被誉为[11]“非创伤性血管造影”。这些相对复杂的技术仅用于某些临床研究实验室。核磁共振成像：核磁共振成像技术是继CT后医学影像学的又一重大进步，自80年代应用以来，它以极快的速度得到发展。其基本原理是：将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核安特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接受器记录。经电子计算机处理获得图像，这就叫做核磁共振成像[12]。核磁共振成像的最大优点是它是目前少有的对人体没有任何伤害的安全、快速、准确的临床诊断方法，对人体没有游离的辐射损伤。各种参数都可以用来成像，多个成像参数能提供丰富的诊断信息，这使得医疗诊断和对人体内代谢和功能的研究方便、有效。缺点：费用昂贵，危重病人不能和带有心脏起搏器的病人等不能做核磁共振成像[13]。动脉硬化测量仪：目前，一种检测早期动脉硬化装置在国内外有较高的普及率，该装置可同时检测脉搏波传导速度和踝臂指数[14]。脉搏波速度是判断与心脑血管疾病有密切关系的外周动脉壁硬化程度的指标。运用“当动脉硬化时由心脏输出的血液产生的脉搏波的传导速度会加快”这一原理，测量2次心跳之间的脉搏波传导速度，判断血管的弹性程度[15]。外周动脉硬化的进展有先于冠