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文檔簡介

1、    基于氫廓清骨血流自動測試儀的研制        摘要采用氫廓清技術,研制了一種以80C51單片機為控制核心的骨血液自動測試儀,該儀器能自動監(jiān)控氫廓清過程,完成采樣數據除噪,并根據FICKS原理對數據進行回歸分析處理,計算并顯示打印出局部血流量,操作過程簡便,測試精度高。關鍵詞氫廓清技術測試骨血流The Development of an Automatic Device for Measurement of the Bone Blood Flow Based on H

2、ydrogen Washout TechniqueLi Haiyun(Dept.BME,Capital University of Medical Science,Beijing 100054)Li Yujun, Yang Shangchun, Liu Shangli(Sun Yat-sen University of Medical Sciences,Guangzhou 510089)AbstractAn automatic experimental apparatus, which is based on MCS80C51 microprocessor, has been develope

3、d, The aparatus is used to measure the bone blood flow based on Hydrogen washout technique. It can monitor the Hydrogen washout procedure autom atically and remove noise from sampled data. Based on FICKS theory, the apparatu s can also conduct recurrsive data analysis and processing and calculation

4、autom atically. Local bone blood flows can be displayed and printed out. It is easy to operate the apparatus, and the precision is high.Key words:Hydrogen washout technique; Determination; bone blood flow0前言近代醫(yī)學研究證明:骨微循環(huán)障礙、組織灌注不足是很多骨疾患發(fā)生的病理生理基礎,研究骨血流在不同生理或病理狀態(tài)下的改變,對客觀準確地認識骨血流動力學無疑起重要作用。目前對骨循環(huán)研究多集中在定

5、性和半定量方面,在骨血流的定量測量方面,自1922年以來,先后出現了直接測定法、親骨及非骨性放射性核素廓清法、Cr紅細胞標記法、放射性微球法、氫廓清等。除氫廓清外,其它方法不是對實驗對象創(chuàng)傷損害太大,就是準確性欠佳。公認最為準確的定量測量法放射性微球法需游離出骨組織進行放射性記數,無法推廣應用于人體。比較完善的方法是氫廓清技術,可長時間重復測定不同組織和部位的局部血流量,氫氣無毒且對組織器官的生理因素影響小,可推廣應用于人體。但使用時影響因素較多,測試儀器尚不統(tǒng)一,手工計算復雜且易產生誤差,我們應用80C51單片機研制了一種基于氫廓清骨血流自動測試儀,自動檢測氫廓清過程,操作簡便,測試精度高,

6、實現了骨血流的自動測試,對臨床骨血流的定量測定具有重要價值。1系統(tǒng)測試原理氫廓清技術建立在Ficks原理13基礎上,系統(tǒng)檢測到測試對象吸氫后組織中氫濃度隨時間的變化,根據Ficks原理有:F/W=(lnCV0-lnCV)/t(1)(其中CV:組織在T時刻的氫氣濃度CV0:開始去飽和時的組織中的氫氣濃度F:組織內總的血流量W:被測組織重量:組織血液中的分配系數根據式(1)得出F/W=ln(CV0CV)/t(2)(3)由(3)式知道:從去飽和開始組織中的廓氫濃度的對數隨時間成線性變化。在測量過程中由于被測對象的隨機運動會帶來尖脈沖干擾,干擾通常會影響個別采樣點的數據,此數據與相鄰采樣點的數據相差比

7、較大,實施連續(xù)4次數據采樣,去除其中的最大值和最小值,計算中間兩個數據的平均值作為采樣計算數據。存入相應的數據存儲單元。既濾去脈沖干擾又可濾去小的隨機干擾。對采樣計算數據取對數,這些對數值理論上應當滿足Ficks原理隨時間成線性變化。但實際上由于生理系統(tǒng)及測量系統(tǒng)引入的干擾,實際數據存在偏差。對測量數據作一元線性回歸分析。取200個采樣計算數據(lnCVi,ti)i=0,1,199,用直線y=at+b作回歸分析,其中a,b為回歸系數,yi=lnCVi。采用最小二乘法原理有:其中所以:組織血液中的分配系數,=0.782系統(tǒng)結構我們采用80C51單片機為控制核心研制了一個完善的骨血流測試系統(tǒng),該系

8、統(tǒng)能自動完成數據采集、數據處理和分析,監(jiān)視氫廓清過程,并能顯示和打印廓氫曲線和血流量測定結果。信號預處理電路完成信號放大、濾波、偏移整定,使信號滿足處理要求。A/D轉換采用ADC0809,轉換時間為100s,由于信號屬于低頻信號,變化緩慢,故不需加采樣保持。采用了TMA12864液晶顯示器顯示動態(tài)波形。其結構原理如1。1骨血流測試系統(tǒng)原理結構3測試結果采用由AC19/1直流復射式檢流計和X-W/Q-C-100A/200A型長自動平衡記錄儀組成的測試系統(tǒng)I4,5和我們研制的測試系統(tǒng)分別測量了新西蘭兔股骨頭血流量。測試結果如下:表中Fa及Fb血流值呈正態(tài)分布,方差齊,行配對t檢驗,兩者無顯著性差異

9、;(t=-1.04,p=0.196);有直線相關關系,相關系數r=0.991(p=0.000)。但測試系統(tǒng)存在手工計算復雜且易產生誤差等缺點。不能進行完善的數據處理。表1新西蘭兔股骨頭血流量及相應血壓與心率NXSL1R1L2R2L3R3L4R4L5R5Fa7.958.1912.2912.0716.4415.0317.1117.309.019.6512.503.74Fb8.858.6012.2512.5515.7815.2117.0516.5810.4611.0212.843.15Bp15.013.513.014.014.013.013.313.514.714.513.90.7HR3203102

10、9028029030026026028027028620N:兔序號,L1:1號兔左股骨頭,R1:1號兔右股骨頭,余類推;Fa:測試系統(tǒng)I所測血流量(ml/min/100g),Fb:測試系統(tǒng)所測血流量(ml/min/100g);Bp:血壓(kPa),HR:心率(beats/min),x:均數;s:標準差。 4分析與討論研制的骨血流自動測試儀適應于骨血流的定量測定,實時檢測廓氫過程,自動濾除干擾,進行數據回歸分析,可完成結果測定的顯示和打印,計算精度高,客觀可靠??砷L時間重復測定不同組織和部位的局部血流量,氫氣無毒且對組織器官的生理因素影響小,可推廣應用于人體。是目前最經濟的血流檢測方法。在臨床骨

11、科中可用于:生理狀態(tài)下各骨組織局部血流的測定,確定其正常范圍。早期診斷骨缺血性疾病及跟蹤其供血變化過程監(jiān)測各類骨病的骨供血情況。骨折愈后評估。創(chuàng)傷后截肢平面的選擇。有著廣泛的應用前景。也存在一些缺點:有創(chuàng)性檢查結果僅能反映電極周圍的局部血流量,不能反映整個組織的血流量。改進的辦法:研制出靈敏度高的剛性好的微電極。研制電極陣列完成整個組織的血流量的測定。作者簡介:李海云31歲,男,講師,生物醫(yī)學工程博士。作者單位:李海云首都醫(yī)科大學醫(yī)學工程系(北京100054)李玉軍楊尚春劉尚禮中山醫(yī)科大學(廣州510089)5參考文獻1何鳴謙.測量局部血流量的氫氣清除法.中華物理醫(yī)學雜志,1989,11:1762Indreasano AT,Lundell ML. Measurement of regional bone blood flow in the rab bit mandible using the hydrogen washout technique. J Den Res, 1981, 60:13653Thomson JG, Kerrigon CL. Hydrogen clearance assessment of technique for measureme

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