心室辅助装置的无传感器流量测量方法及测量装置

摘要

本发明提供一种心室辅助装置的无传感器流量测量方法及测量装置，属于医疗器械领域，用于解决现有的直接测量方法体积和重量大、功耗高、测量有创性以及现有的间接测量方法计算复杂且不利于实现的问题。本发明提供的方法包括步骤：抽血测量待测对象的血液红细胞压积；根据所述血液红细胞压积折算所述待测对象的当前血液粘度值；根据所述待测对象的当前血液粘度值调用该粘度值对应的第一系数a、第二系数b、第三系数c；采集当前心室辅助装置的电压U、电流I和转子转速ω，并根据公式计算当前心室辅助装置的流量Q。该测量方案不用在人体内植入传感器，而且操作简单，修正方便，测量实时性高。

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别是指一种心室辅助装置的无传感器流量测量方法及测量装置。

背景技术

心室辅助装置可以用来给心衰患者提供辅助，例如左心辅助装置LVAD可以将血液从自然心脏左心室抽出，然后在一定的压差(例如10～120mmHg)下，以一定的流量(例如2～7L/min)泵出一定的血液排入人体动脉，从而减轻自然心脏的工作负担，达到心室辅助的效果。

对于不同的心衰患者来说，由于年龄、身高以及其它原因的不同，需要多大的辅助流量也不相同。即使对于同一个人，由于生理状态的不同，例如运动、休息等，需要的流量也不尽相同。因此如能对心室辅助装置的输出流量进行监控，将很好的提高治疗效果。

目前对于心室辅助装置输出血液流量的测量可分为直接测量和间接测量两类。直接测量是采用接入流量传感器(例如电磁式或超声式)的方式对血液流量进行测量，但是这种直接测量方式对于植入式的心室辅助装置来说，增加了体积、重量以及功耗，同时复杂程度和成本也随之升高，而且属于有创性测量，容易引起感染、血栓等问题。间接测量是指通过生理参数或其它参数等对心室辅助装置的输出流量进行估算以得到流量值。但是很多间接测量方式还是需要考虑心率、平均动脉压、混合静脉饱和度等，同时计算方法复杂，不利于实时检测和工程化实现。因此，需要一种无需接入流量传感器且测量简便精确的流量测量方案。

发明内容

为了解决现有的心室辅助装置输出血液流量的直接测量方法体积和重量大、功耗高、测量有创性以及现有的间接测量方法计算复杂且不利于实现的问题，本发明提供一种心室辅助装置的无传感器流量测量方法及测量装置，该测量方案不用在人体内植入传感器，而且操作简单，修正方便，测量实时性高。

本发明提供的一种心室辅助装置的无传感器流量测量方法，该方法包括以下步骤：

抽血测量待测对象的血液红细胞压积；

根据所述血液红细胞压积折算所述待测对象的当前血液粘度值；

根据所述待测对象的当前血液粘度值调用该粘度值对应的第一系数、第二系数、第三系数；

采集当前心室辅助装置的电压、电流和转子转速，并根据公式计算当前心室辅助装置的流量；其中，Q为当前心室辅助装置的流量，U为当前心室辅助装置的电压，I为当前心室辅助装置的电流，ω为当前心室辅助装置的转子转速，a、b、c分别为待测对象的当前血液粘度值对应的第一、第二、第三系数。

其中，所述步骤抽血测量待测对象的血液红细胞压积之前，还包括步骤：

配比不同粘度值的溶液；

当人体血液循环模拟系统中使用各不同粘度值的溶液时，分别多次测量心室辅助装置在不同转速下的电压、电流、流量；

对于每种粘度值的溶液，根据测量到的使用该种粘度值的溶液时心室辅助装置在不同转速下的电压、电流、流量值，采用公式计算该种粘度值的溶液对应的第一系数、第二系数、第三系数；

存储溶液的各种粘度值及各种粘度值对应的第一系数、第二系数、第三系数。

其中，所述配比不同粘度值的溶液步骤中以水-甘油或其它与血液流体动力学性能接近的液体来进行配比。

其中，所述当人体血液循环模拟系统中使用各不同粘度值的溶液时，分别多次测量心室辅助装置在不同转速下的电压、电流、流量的步骤中，采用超声式或电磁式流量计测量人体血液循环模拟系统中心室辅助装置的流量。

其中，心室辅助装置的电压、电流均由心室辅助装置的控制器测量。

其中，心室辅助装置的转子转速通过转速传感器或者反电动势法测量。

本发明还提供一种心室辅助装置的无传感器流量测量装置，包括：心室辅助装置的控制器、转速测量装置、存储单元和计算单元；

所述心室辅助装置的控制器采集当前心室辅助装置的电压、电流值并将其提供给计算单元；

所述转速测量装置测量心室辅助装置的转子转速并将转子转速值发送给计算单元；

所述存储单元内预先存储有溶液的各种粘度值及各种粘度值对应的第一系数、第二系数、第三系数；

所述计算单元提供人机交互接口，用于根据用户当前输入的血液红细胞压积折算待测对象的当前血液粘度值，调用所述存储单元存储的当前血液粘度值对应的第一系数、第二系数、第三系数，并根据收到的当前心室辅助装置的电压、电流和转子转速，采用公式计算当前心室辅助装置的流量；其中，Q为当前心室辅助装置的流量，U为当前心室辅助装置的电压，I为当前心室辅助装置的电流，ω为当前心室辅助装置的转子转速，a、b、c分别为待测对象的当前血液粘度值对应的第一、第二、第三系数。

其中，所述转速测量装置为与心室辅助装置的电机连接的转速传感器。

其中，所述计算单元内置于所述心室辅助装置的控制器内。本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，通过心室辅助装置的控制器可方便测量心室辅助装置的电压和电流，转子转速也可以通过转速传感器或者反电动势法测得，通过抽取少量待测对象的血液得到红细胞压积，从而间接的获知待测对象的血液粘度及其对应的第一、第二、第三系数，即可根据公式实时估算出心室辅助装置输出的流量。该方法不用在人体内植入传感器，解决了现有的直接测量方式存在的问题，而且相对于现有的简间接测量方式，计算简单，操作容易，实时性高，因此测量值的修正也更为方便，可提高心室辅助装置的辅助效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种心室辅助装置的无传感器流量测量方法流程图；

图2为各种血液粘度值及其分别对应的第一系数、第二系数、第三系数的预获取步骤流程图；

图3为，本发明实施例提供一种心室辅助装置的无传感器流量测量装置结构示意图。

[附图标记说明]

1、心室辅助装置的控制器；

2、转速测量装置；

3、存储单元；

4、计算单元。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

图1为本发明实施例提供的一种心室辅助装置的无传感器流量测量方法流程图，该方法包括以下步骤：

S1：抽血测量待测对象的血液红细胞压积H％；

S2：根据血液红细胞压积H％折算待测对象的当前血液粘度值；

S3：根据待测对象的当前血液粘度值调用该粘度值对应的第一系数a、第二系数b、第三系数c；

S4：采集当前心室辅助装置的电压U、电流I和转子转速ω，并根据公式计算当前心室辅助装置的流量；其中，Q为当前心室辅助装置的流量，单位L/min；转子转速ω单位RPM；电压U单位为V，电流I单位为A；a,b,c为系数，此系数只与血液粘度有关，例如对于血液粘度等于3.5cP的时候，a＝-1.7729186，b＝-6.3967558×10^-5，c＝7.0403213。

上述方法中，可以采用现有的任一种方法获得血液的粘度值对应的第一系数a、第二系数b、第三系数c。

优选地，上述方法的步骤S1执行之前，还包括各种血液粘度值及其分别对应的第一系数、第二系数、第三系数的预获取步骤，具体如图2所示，包括：

S21：配比不同粘度值的溶液。优选地，以水-甘油或其它与血液流体动力学性能接近的液体来配比不同粘度的溶液。

S22：当人体血液循环模拟系统中使用各不同粘度值的溶液时，分别多次测量心室辅助装置在不同转速下的电压、电流、流量，即：当人体血液循环模拟系统中第i种粘度v_i的溶液时，至少测量3次接入该人体血液循环模拟系统中的心室辅助装置在不同转速下的电压、电流和流量值。

S23：对于每种粘度值的溶液，根据测量到的使用该种粘度值的溶液时心室辅助装置在不同转速下的电压、电流、流量值，采用公式计算该种粘度值的溶液对应的第一系数、第二系数、第三系数。由前面所述，对于第i种粘度v_i的溶液，获得至少3组心室辅助装置在不同转速下的电压、电流和流量值，由此可根据S4中的公式得到一个三元一次方程组，求解该方程组即可求出该粘度值对应的第一系数a_i、第二系数b_i、第三系数c_i，此处下标i表示第i种粘度的溶液的相关参数。

S24：存储溶液的各种粘度值及各种粘度值对应的第一系数a、第二系数b、第三系数c。

优选地，S22中可以采用超声式或电磁式流量计测量人体血液循环模拟系统中心室辅助装置的流量。

优选地，心室辅助装置的电压、电流均由心室辅助装置的控制器测量。

优选地，心室辅助装置的转子转速通过转速传感器或者反电动势法测量。

对应于本发明实施例提供的流量测量方法，本发明实施例提供一种心室辅助装置的无传感器流量测量装置，如图3所示，该装置包括：心室辅助装置的控制器1、转速测量装置2、存储单元3和计算单元4。

其中，心室辅助装置的控制器1采集当前心室辅助装置的电压、电流值并将其提供给计算单元4；转速测量装置2与计算单元4连接，转速测量装置2测量心室辅助装置的转子转速并将转子转速值发送给计算单元4；存储单元3与计算单元4连接，存储单元3内预先存储有溶液的各种粘度值及各种粘度值对应的第一系数、第二系数、第三系数；计算单元4提供人机交互接口，用于根据用户当前输入的血液红细胞压积H％折算待测对象的当前血液粘度值，根据该粘度值调用存储单元3存储的当前血液粘度值对应的第一系数a、第二系数b、第三系数c，并根据心室辅助装置的控制器1采集的当前心室辅助装置的电压U、电流I和转子转速ω，采用公式计算当前心室辅助装置的流量Q。

优选地，转速测量装置2为与心室辅助装置的电机连接的转速传感器。

优选地，计算单元4可以为能够计算血液红细胞压积和血液粘度值折算公式以及前面所提供的流量计算公式的逻辑电路或芯片，设置于心室辅助装置的控制器内部。

上述方案中，由于血液为非牛顿流体，同时粘度测量需要耗费大量血液，对于临床的病人来说无法实现方便获取。但是在通常情况下，血液的粘度是和血液当中的红细胞压积H％正相关，而血液红细胞压积可通过采集病人1mL左右的血液即可得到，所以在临床应用时通过采样病人的血液样本得到H％，再由H％折算出粘度，通过粘度得到对应的系数a，b，c，然后可以由控制器实时估算出心室辅助装置输出的流量Q。

由于病人的血液粘度在较长的一段周期内基本不变，也意味着不用频繁地抽血测量红细胞压积。该方法和装置不用在人体内植入传感器，而且操作简单，修正方便，实时性高，可提高心室辅助装置的辅助效果。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。