1.本发明涉及生物流体力学、医学病理检测以及医学设备制取技术领域，特别涉及一种融合血液流动特征的有创血压监测数值修正方法。
背景技术：2.人体有创血压监测是指经过人体的表面将导管以及一些检测的探头插入到人体的心腔或血管腔内对血压进行直接测定的方法，同时借助压力传感器在生物记录仪实时显示数值和波形，可以将血压动态变化的情况及时并准确地反应出来，而且避免了人为的干扰和一些操作因素的影响。
3.目前通用的有创血压监测设备包括两个组件：电子系统和充液导管系统，方法是在血管穿刺成功后将导管与充液导管系统相连，然后通过换能器将充液系统与电子系统相连接，调零点后即可直接连续测量压力值。有创血压监测在临床麻醉和重症监护室中的应用日益增多，已是危重病人的血流动力学监测的主要手段，对于了解病情变化、指导治疗调整和保障危重病人安全具有重要意义。主要应用分类包括动脉血压监测、中心静脉压监测、门静脉压力监测、右心压力监测、肺动脉压力监测等，基本涵盖整个人体血液循环系统脏器。
4.目前是将导管及一些检测的探头插入到人体的血管堵塞处附近对血压进行直接测定，而导管以及一些检测的探头的插入必定会引起血管压力值的改变，导致所测得血管压力与实际血管压力有偏差，这样测得的血管压力在某些情况下会造成医生误诊等情况，从而可能造成某些严重后果，甚至威胁到病人生命。
技术实现要素：5.本发明提供了一种融合血液流动特征的有创血压监测数值修正方法，以修正穿刺状态下仪器测量的血压值与实际血压值之间的偏差。
6.为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
7.一种融合血液流动特征的有创血压监测数值修正方法，包括：
8.收集建立模型所需数据；其中，所述建立模型所需数据包括：血管几何尺寸、血流速度、测压针管尺寸以及被测量点在堵塞血管中的位置；
9.基于所述建立模型所需数据，通过数值模拟软件建立有测压针管插入血管时和无测压针管插入血管时的血管内血液流动模型，基于建立的模型得出血管压力的影响因素；
10.基于得出的血管压力的影响因素建立血压修正模型；
11.利用建立的血压修正模型对测得的血压值进行修正，得到修正后的血压值。
12.进一步地，所述基于建立的模型得出血管压力的影响因素，包括：
13.对比有测压针管插入血管时和无测压针管插入血管时的血管内血液流动模型，得出测压针管插入血管对于所测处血管压力的影响；并在其他参数不变的情况下，通过改变测压针管尺寸探究得到测压针管尺寸对于压力值的影响，以及在其他参数不变的情况下，
通过改变入口处血流速度探究得到血流速度对压力值的影响。
14.进一步地，所述血压修正模型包括：近血流入口端的血压修正模型、近血流出口端的血压修正模型以及堵塞处的血压修正模型。
15.进一步地，所述近血流入口端的血压修正模型的表达式为：
[0016][0017]
其中，p
inlet
为有测压针管插入时近血流入口端处的血压值(单位为pa)，即近血流入口端修正前的血压值，p
inlet0
为无测压针管插入时近血流入口端处的血压值(单位为pa)，即近血流入口端修正后的血压值，d为测压针管直径(单位为mm)，a
inlet
、b
inlet
、c
inlet
均是与血流速度有关的参数，关系式为：
[0018]ainlet
＝k
inleta
*v+b
inleta
[0019]binlet
＝k
inletb
*v+b
inletb
[0020]cinlet
＝k
inletc
*v+b
inletc
[0021]
其中，v是入口处的血流速度(单位为m/s)；k
inleta
、k
inletb
、k
inletc
均表示斜率，且均为常数；b
inleta
、b
inletb
、b
inletc
均表示截距，且均为常数。
[0022]
进一步地，所述近血流出口端的血压修正模型的表达式为：
[0023][0024]
其中，p
outlet
为有测压针管插入时近血流出口端处的血压值(单位为pa)，即近血流出口端修正前的血压值，p
outlet0
为无测压针管插入时近血流出口端处的血压值(单位为pa)，即近血流出口端修正后的血压值，a
outlet
、b
outlet
、c
outlet
均是与血流速度有关的参数，关系式为：
[0025]aoutlet
＝k
outleta
*v+b
outleta
[0026]boutlet
＝k
outletb
*v+b
outletb
[0027]coutlet
＝k
outletc
*v+b
outletc
[0028]
其中，k
outleta
、k
outletb
、k
outletc
均表示斜率，且均为常数；b
outleta
、b
outletb
、b
outletc
均表示截距，且均为常数。
[0029]
进一步地，所述堵塞处的血压修正模型的表达式为：
[0030][0031]
其中，p
shrink
为有测压针管插入时堵塞处的血压值(单位为pa)，即收缩处修正前的血压值，p
shrink0
为无测压针管插入时堵塞处的血压值(单位为pa)，即收缩处修正后的血压值，a
shrink
、b
shrink
、c
shrink
均是与血流速度有关的参数，关系式为：
[0032]ashrink
＝k
shrinka
*v+b
shrinka
[0033]bshrink
＝k
shrinkb
*v+b
shrinkb
[0034]cshrink
＝k
shrinkc
*v+b
shrinkc
[0035]
其中，k
shrinka
、k
shrinkb
、k
shrinkc
均表示斜率，且均为常数；b
shrinka
、b
shrinkb
、b
shrinkc
均表示截距，且均为常数。
[0036]
本发明提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
[0037]
1.本发明基于实际临床病例血管几何数据，建立穿刺状态血流动力学特征模型，能够较为准确的模拟出有测压针管插入血管时和无针管插入血管时的压力差值；
[0038]
2.本发明基于上述理论模型提出的对现有的有创测压进行压力值修正的方法，能够实现更高精度的血压值监测，对临床医学有重要指导意义。
附图说明
[0039]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0040]
图1是本发明实施例提供的融合血液流动特征的有创血压监测数值修正方法的流程图；
[0041]
图2是无针管插入时的堵塞血管模型示意图；
[0042]
图3是针管插入近血流入口端时的堵塞血管模型示意图；
[0043]
图4是针管插入堵塞处时的堵塞血管模型示意图；
[0044]
图5是针管插入近血流出口端时的堵塞血管模型示意图；
[0045]
图6为无针管插入时的堵塞血管流线示意图；
[0046]
图7为有针管插入血管时的堵塞血管流线示意图；
[0047]
图8为血流速度0.2m/s时，修正前压力与修正后压力差值随针管直径变化曲线图；其中，横坐标代表针管直径，单位为mm，纵坐标代表修正前压力与修正后压力差值，纵坐标数值为压力差值与血液密度的比值，正方形代表针头在近血流入口端时的数据点、三角形代表针头在收缩处时的数据点、圆形代表针头在近血流出口端时的数据点。
[0048]
附图标记说明：
[0049]
1、血流入口端；
[0050]
2、血流出口端；
[0051]
3、堵塞处；
[0052]
4、针管；
[0053]
5、针头；
[0054]
6、血管壁；
[0055]
7、流线。
具体实施方式
[0056]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0057]
本实施例提供了一种融合血液流动特征的有创血压监测数值修正方法，用于修正仪器测量的血压值与实际血压值之间的偏差，该方法的执行流程如图1所示，包括：
[0058]
s1，收集建立模型所需数据；其中，所述建立模型所需数据包括：血管几何尺寸、血流速度、测压针管尺寸以及被测量点在堵塞血管中的位置；
[0059]
具体地，在本实施例中，对于建立模型所需数据的收集过程为：从临床实际病例的ct数据中提取出堵塞血管的几何尺寸以及血流速度，得到现有的有创测量血管压力值仪器的探针直径、以及临床中需要被测量的点在堵塞血管中的位置。
[0060]
s2，基于s1收集的数据，通过数值模拟软件建立有测压针管插入血管时和无测压针管插入血管时的血管内血液流动模型，基于建立的模型得出血管压力的影响因素；
[0061]
具体地，在本实施例中，对于血管压力的影响因素的探索过程如下：
[0062]
对比有测压针管插入血管时和无测压针管插入血管时的血管内血液流动模型，得出测压针管插入血管对于所测处血管压力的影响；并在其他参数不变的情况下，通过改变测压针管直径探究得到测压针管直径对于压力值的影响，以及在其他参数不变的情况下，通过改变入口处血流速度探究得到血流速度对压力值的影响。
[0063]
其中，请参阅图2至图8，无针管4插入时的堵塞血管模型如图2所示；针管4插入近血流入口端1时的堵塞血管模型如图3所示；针管4插入堵塞处3时的堵塞血管模型如图4所示；针管4插入近血流出口端2时的堵塞血管模型如图5所示。无针管插入时的堵塞血管流线7如图6所示，有针管插入血管时的堵塞血管流线7如图7所示。血流速度0.2m/s时，修正前压力与修正后压力差值随针管4直径变化曲线如图8所示。
[0064]
s3，基于得出的血管压力的影响因素建立血压修正模型；
[0065]
具体地，在本实施例中，上述步骤为对模拟结果进行统计分析，选择合适的模型来拟合得到压力修正方程；其中，血压修正模型包括近血流入口端1的血压修正模型、近血流出口端2的血压修正模型以及堵塞处3的血压修正模型。
[0066]
近血流入口端1的血压修正模型：
[0067][0068]
近血流出口端的2血压修正模型：
[0069][0070]
堵塞处3的血压修正模型：
[0071][0072]
其中，p
inlet
、p
outlet
和p
shrink
分别为有测压针管插入时近血流入口端1、近血流出口端2和堵塞处3的血压值(单位为pa)，即修正前的血压值，p
inlet0
、p
outlet0
和p
shrink0
分别为无测压针管插入时近血流入口端1、近血流出口端2和堵塞处3的血压值(单位为pa)，即修正后的血压值，d为针管直径(单位为mm)，a
inlet
、a
outlet
、a
shrink
、b
inlet
、b
outlet
、b
shrink
、c
inlet
、c
outlet
、c
shrink
都是和速度有关的参数，关系式为：
[0073]ainlet
＝k
inleta
*v+b
inleta
；其中，v是入口处的血流速度(单位为m/s)；k
inleta
是斜率，b
inleta
是截距，均为常数；
[0074]aoutlet
＝k
outleta
*v+b
outleta
；其中，v是入口处的血流速度(单位为m/s)；k
outleta
是斜率，b
outleta
是截距，均为常数；
[0075]ashrink
＝k
shrinka
*v+b
shrinka
；其中，v是入口处的血流速度(单位为m/s)；k
shrinka
是斜率，b
shrinka
是截距，均为常数；
[0076]binlet
＝k
inletb
*v+b
inletb
；其中，v是入口处的血流速度(单位为m/s)；k
inletb
是斜率，b
inletb
是截距，均为常数；
[0077]boutlet
＝k
outletb
*v+b
outletb
；其中，v是入口处的血流速度(单位为m/s)；k
outletb
是斜率，b
outletb
是截距，均为常数；
[0078]bshrink
＝k
shrinkb
*v+b
shrinkb
；其中，v是入口处的血流速度(单位为m/s)；k
shrinkb
是斜
率，b
shrinkb
是截距，均为常数；
[0079]cinlet
＝k
inletc
*v+b
inletc
；其中，v是入口处的血流速度(单位为m/s)；k
inletc
是斜率，b
inletc
是截距，均为常数；
[0080]coutlet
＝k
outletc
*v+b
outletc
；其中，v是入口处的血流速度(单位为m/s)；k
outletc
是斜率，b
outletc
是截距，均为常数；
[0081]cshrink
＝k
shrinkc
*v+b
shrinkc
；其中，v是入口处的血流速度(单位为m/s)；k
shrinkc
是斜率，b
shrinkc
是截距，均为常数。
[0082]
用p
*
来表示修正后的压力值，p表示修正前的压力，即仪器直接测得的压力值，下标inlet、outlet、shrink分别表示针头5在近血流入口端1、近血流出口端2，收缩处3时:
[0083]
对于近血流入口端1：
[0084]
对于近血流出口端2：
[0085]
对于收缩处3：
[0086]
s4，利用血压修正模型对测得的血压值进行修正，得到修正后的血压值p
*
。
[0087]
综上，本实施例基于实际临床病例血管几何数据，建立穿刺状态血流动力学特征模型，能够较为准确的模拟出有测压针管插入血管时和无针管插入血管时的压力差值，进而能够实现更高精度的血压值监测，对临床医学有重要指导意义。此外，需要说明的是，本发明可提供为方法、装置或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质上实施的计算机程序产品的形式。
[0088]
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0089]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0090]
还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排
除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
[0091]
最后需要说明的是，以上所述是本发明优选实施方式，应当指出，尽管已描述了本发明优选实施例，但对于本技术领域的技术人员来说，一旦得知了本发明的基本创造性概念，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。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
技术特征：1.一种融合血液流动特征的有创血压监测数值修正方法，其特征在于，所述方法包括：收集建立模型所需数据；其中，所述建立模型所需数据包括：血管几何尺寸、血流速度、测压针管尺寸以及被测量点在堵塞血管中的位置；基于所述建立模型所需数据，通过数值模拟软件建立有测压针管插入血管时和无测压针管插入血管时的血管内血液流动模型，基于建立的模型得出血管压力的影响因素；基于得出的血管压力的影响因素建立血压修正模型；利用建立的血压修正模型对测得的血压值进行修正，得到修正后的血压值。2.如权利要求1所述的融合血液流动特征的有创血压监测数值修正方法，其特征在于，所述基于建立的模型得出血管压力的影响因素，包括：对比有测压针管插入血管时和无测压针管插入血管时的血管内血液流动模型，得出测压针管插入血管对于所测处血管压力的影响；并在其他参数不变的情况下，通过改变测压针管尺寸探究得到测压针管尺寸对于压力值的影响，以及在其他参数不变的情况下，通过改变入口处血流速度探究得到血流速度对压力值的影响。3.如权利要求2所述的融合血液流动特征的有创血压监测数值修正方法，其特征在于，所述血压修正模型包括：近血流入口端的血压修正模型、近血流出口端的血压修正模型以及堵塞处的血压修正模型。4.如权利要求3所述的融合血液流动特征的有创血压监测数值修正方法，其特征在于，所述近血流入口端的血压修正模型的表达式为：其中，p
inlet
为有测压针管插入时近血流入口端处的血压值，即近血流入口端修正前的血压值，p
inlet0
为无测压针管插入时近血流入口端处的血压值，即近血流入口端修正后的压力值，d为测压针管直径，a
inlet
、b
inlet
、c
inlet
均是与血流速度有关的参数，关系式为：a
inlet
＝k
inleta
*v+b
inleta
b
inlet
＝k
inletb
*v+b
inletb
c
inlet
＝k
inletc
*v+b
inletc
其中，v是入口处的血流速度；k
inleta
、k
inletb
、k
inletc
均表示斜率，且均为常数；b
inleta
、b
inletb
、b
inletc
均表示截距，且均为常数。5.如权利要求4所述的融合血液流动特征的有创血压监测数值修正方法，其特征在于，所述近血流出口端的血压修正模型的表达式为：其中，p
outlet
为有测压针管插入时近血流出口端处的血压值，即近血流出口端修正前的血压值，p
outlet0
为无测压针管插入时近血流出口端处的血压值，即近血流出口端修正后的压力值，a
outlet
、b
outlet
、c
outlet
均是与血流速度有关的参数，关系式为：a
outlet
＝k
outleta
*v+b
outleta
b
outlet
＝k
outletb
*v+b
outletb
c
outlet
＝k
outletc
*v+b
outletc
其中，k
outleta
、k
outletb
、k
outletc
均表示斜率，且均为常数；b
outleta
、b
outletb
、b
outletc
均表示截距，且均为常数。
6.如权利要求5所述的融合血液流动特征的有创血压监测数值修正方法，其特征在于，所述堵塞处的血压修正模型的表达式为：其中，p
shrink
为有测压针管插入时堵塞处的血压值，即收缩处修正前的血压值，p
shrink0
为无测压针管插入时堵塞处的血压值，即收缩处修正后的压力值，a
shrink
、b
shrink
、c
shrink
均是与血流速度有关的参数，关系式为：a
shrink
＝k
shrinka
*v+b
shrinka
b
shrink
＝k
shrinkb
*v+b
shrinkb
c
shrink
＝k
shrinkc
*v+b
shrinkc
其中，k
shrinka
、k
shrinkb
、k
shrinkc
均表示斜率，且均为常数；b
shrinka
、b
shrinkb
、b
shrinkc
均表示截距，且均为常数。
技术总结本发明公开了一种融合血液流动特征的有创血压监测数值修正方法，包括：收集建立模型所需数据；其中，建立模型所需数据包括血管几何尺寸、血流速度、测压针管尺寸和被测量点在堵塞血管中的位置；基于收集的数据，通过数值模拟软件建立有测压针管插入血管时和无测压针管插入血管时的血管内血液流动模型，基于建立的模型得出血管压力的影响因素；基于得出的血管压力的影响因素建立血压修正模型；利用建立的血压修正模型对测得的血压值进行修正，得到修正后的血压值。本发明对于临床医学中利用有创测压方法更准确的测量血管血压值有重要指导意义。指导意义。指导意义。
技术研发人员：宋洪庆 杨洪恩 曲伟 李笑凡 谢驰宇
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：2022.06.22
技术公布日：2022/11/1
