无创连续评估射血分数的方法、系统及存储介质与流程

1.本发明涉及医疗技术领域，特别涉及一种无创连续评估射血分数的方法、系统及存储介质。


背景技术：

2.心力衰竭是一种严重的心脏病，与心功能减退相关，主要表现为血液淤积在心室内，不能完全排出，使得相关血流动力学参数异常。
3.左室射血分数(left ventricular ejection fraction，lvef)是最能体现心衰患者心室功能的参数指标。体外反搏治疗的冠心病患者常常伴有心力衰竭，同时心力衰竭也是体外反搏的适应症之一，因此左室射血分数的准确测量对体外反搏的临床诊治具有重要意义。目前通常使用ef来代替lvef，默认情况下指的就是左心室的射血分数，ef是指每搏容积占心室舒张末期容积的百分比，是左心室射血是否充分的体现，它与心肌收缩力正相关。
4.现有技术中，超声心动图是测量ef的常用方法，然而超声心动图是耗时且昂贵的，测量结果并不连续，并且测量准确性也依赖操作者的经验。与超声心动图相比，胸阻抗法简单、低成本，更加适合在心衰患者的临床康复治疗中使用。目前基于胸阻抗法测量每搏量以及心输出量已被临床认可，但胸阻抗法测量射血分数的准确性还有待进一步提高。
5.现有的胸阻抗法估算射血分数ef的方法，例如cap等人研究发现pep/lvet的比值与ef的相关性较好，并根据一定量的超声心动图对比数据给出了使用pep/lvet计算ef的公式；
6.jud等人发现，(dz/dt)
max
/z
tot
的比值与ef相关性较好，其中z
tot
为阻抗微分的总变化；
7.van等人在这基础上又做了改进，认为(dz/dt)
max
/z
tot
×
lvet或者(dz/dt)
max
/z
tot
/hr对估算ef的精度有一定的提高。然而上述评估射血分数ef的方法或多或少有些主观成分，缺少更强的理论支持，尽管在最终试验中有一定的准确性，但是离临床要求还是有一定的差距。


技术实现要素：

8.本发明实施例的目的是提供一种无创连续评估射血分数的方法、系统及存储介质，实现射血分数的无创连续评估，并进一步提高利用心阻抗图对射血分数评估的准确性。
9.为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种无创连续评估射血分数的方法，所述的方法包括：
10.通过监测设备获取待评估者的多项生理参数，其中，多项生理参数包括：待评估者的每搏输出量、左室射血前期和射血前期；
11.根据以下公式(1)计算待评估者的射血分数：
12.ef＝k4sv(lvet/pep)
3/2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
13.其中，ef为射血分数，k4为常量，sv为每搏输出量，lvet为左室射血前期，pep为射
血前期。
14.可选的，根据以下公式(2)计算待评估者的射血分数：
15.ef＝k4svi(lvet/pep)
3/2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
16.其中，svi＝sv/bsa；
17.ef为射血分数，k4为常量，svi为每搏输出量指数，lvet为左室射血前期，pep为射血前期，sv为每搏输出量，bsa为待评估者身体表面积。
18.另一方面，本发明还提供了一种无创连续评估射血分数的系统，所述系统包括处理器，所述处理器用于执行上述任一所述的方法。
19.再一方面，本发明还提供了一种存储介质，所述存储介质存储有指令，用于被机器读取以使得所述机器执行上述任一所述的方法。
20.通过上述的技术方案，通过相关监测设备获取到待评估者的多项生理参数，具体如每搏输出量、左室射血前期和射血前期后，即可方便的依据本发明提供的公式计算获得待评估者的射血分数，由于本发明中用于评估射血分数的相关参数均可采用无创的方式获得，同时依赖的相关参数可以在心脏每次搏动下连续获得，因而本发明提供的是一种无创连续的射血分数评估方法；
21.进一步的，结合本发明具体的实例可以看出，基于本发明提供的方法对于提高利用心阻抗图对射血分数评估的准确性具有重要意义，且相比于现有耗时且昂贵的超声心动图，本发明基于心阻抗图来评估射血分数的方法具有简单，成本低和连续性的优势。
附图说明
22.图1示出为根据本发明具体实施方式提供的一种无创连续评估射血分数的流程图；
23.图2示出为本发明中左心室球状模型的示意图；
24.图3示出为现有的几种icg方法与射血分数ef的相关性；其中，(a)为pep/lvet与ef值的相关性；(b)为cti/dz
tot
与ef值的相关性；(c)为cti/dz
tot
×
lvet与ef值的相关性；(d)为cti/dz
tot
×
hr与ef值的相关性；
25.图4示出为sv/bsa/(lvet/pep)
1.5
与射血分数ef的相关性和差异图；
26.图5示出为本发明提供的方法与现有的研究方法在评估射血分数上的差异。
具体实施方式
27.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
28.如前所述，结合图1所示，本发明提供了一种无创连续评估射血分数的方法，所述的方法包括：
29.s101、通过监测设备获取待评估者的多项生理参数，其中，多项生理参数包括：待评估者的每搏输出量、左室射血前期和射血前期；
30.s102、根据以下公式(1)计算待评估者的射血分数：
31.ef＝k4sv(lvet/pep)
3/2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
32.其中，ef为射血分数，k4为常量，sv为每搏输出量，lvet为左室射血前期，pep为射
血前期。
33.在进一步优选的方案中，考虑到身高体重较大的待评估者的sv较高，但是这些受试者的ef值一般正常，为避免这一问题，采用了每搏输出量指数svi代替sv，于是，根据以下公式(2)计算待评估者的射血分数：
34.ef＝k4svi(lvet/pep)
3/2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
35.其中，svi＝sv/bsa；
36.ef为射血分数，k4为常量，svi为每搏输出量指数，lvet为左室射血前期，pep为射血前期，sv为每搏输出量，bsa为待评估者身体表面积。
37.以下具体介绍本技术发明人的整体构思：
38.结合背景技术中的介绍，目前通常使用射血分数(ef)来代替左室射血分数(lvef)。
39.本领域人员知晓，ef值的定义为：(edv-esv)/edv，其中edv为左心室舒张末容积，esv为左心室收缩末容积。由于edv-esv就是每搏输出量(sv)，因此ef的计算公式可以改写为：
40.ef＝sv/edv
ꢀꢀꢀꢀ
(3)
41.本技术的发明人假设左心室为一个规则的球形，如图2所示，r1，r2分别是收缩期末期和舒张期末期左心室半径，因此可以得到：
[0042][0043]
对于心室的某一心肌细胞，它在舒张期到收缩期从a点移动到b点，假设a和b之间的距离rm，从而有，
[0044]r1-r2＝rmꢀꢀꢀ
(5)
[0045]
通过式(4)和式(5)可以得到，
[0046][0047]
正常人的ef值一般在30％～70％之间。
[0048]
在ef＜50％时，r
13
/r
23
＜0.5，从而有rm＜0.2r1，这样式(6)中的rm/2部分小于0.1r1，部分中的
[0049]
为了简化计算可以先忽略掉rm/2部分，因为它对整个r1的贡献小于10％，又由于部分大于0.9r1，因此可以忽略部分中的进而可以得到：
[0050][0051]
当ef值在50％～70％之间时，类似可以得到，0.2r1＜rm＜0.34r1，从而可以得到，
[0052][0053]
综上所述，可以表示r1的主成分，因此使用下面式子来计算r1，
[0054][0055]
其中，k1为常数，考虑到rm是心肌细胞在一次心脏收缩产生的位移，位移时间等于射血时间，位移加速度与心脏收缩指数cti有关(cti是100
×
(dz/dt)
max
，(dz/dt)
max
原本就是表示血流加速度)，同时考虑到心肌收缩较弱时，射血前期(pep)值会增加，因此可以得到下式：
[0056][0057]
其中，为心肌细胞平均收缩力，m0为心肌细胞质量，t
eject
为射血时间，k2为常量。
[0058]
根据kubieck公式，对于同一个受试者，(dz/dt)
max
×
lvet与每搏输出量(sv)成正比，因此上式可以修改为：
[0059][0060]
其中，k3为常量，根据左心室射血分数的定义以及(4.47)和(4.49)式，可以得到，
[0061][0062]
令可得射血分数计算公式为，
[0063]
ef＝k4sv(lvet/pep)
3/2
[0064]
目前通常使用射血分数(ef)来代替左室射血分数(lvef)。
[0065]
则，lvef＝k4sv(lvet/pep)
3/2
[0066]
为了评估上述模型计算射血分数(ef)的有效性，对52名受试者进行了评估测试，其中女性28例，男性24例，年龄30-90岁。试验获得合肥高新心血管病医院伦理委员会批准(伦理批号：2021伦审[器械]第(006)号)。
[0067]
入组标准：(1)年龄18周岁以上，性别不限；(2)受试者需要进行射血分数检测或者自愿参加射血分数检测；(3)受试者或其监护人能够理解研究目的，显示对研究方案足够的依从性，并签署知情同意书。
[0068]
排除标准：胸部创伤、胸部手术患者；电极片皮肤过敏的患者；疑似或确诊重症主动脉瓣关闭不全；高频通气患者；体外循环辅助患者等。
[0069]
试验过程中记录了受试者身高、体重，同时通过tl-nicon-100设备记录了hr、cti、lvet、pep、(dz/dt)
max
/z
tot
、sv等，以及通过超声心动图测量的ef
echo
。52名受试者的测试结
果如下表1所示。
[0070]
表1 52名受试者的相关生理参数分布情况
[0071][0072]
根据ef的范围将其分为5组，分别是ef≥65％、60％≤ef＜65％、50％≤ef＜60％、40％≤ef＜50％和ef＜40％；n是当前分组受试者的个数，同时记录每个分组内各个测量数据的平均值和方差。
[0073]
如前所述，许多研究人员使用icg来测量ef，cap等提出ef值与pep/lvet呈负相关，如图3(a)所示，ef与pep/lvet的相关系数r为-0.59，p＜0.001，因此，它们之间有一定的相关性。
[0074]
jud等认为ef与(dz/dt)
max
/z
tot
有一定的相关性，如图3(b)绘制了ef与(dz/dt)
max
/z
tot
的散点图，计算出相关系数r为0.53，p＜0.001，这也说明两者具有一定的相关性。
[0075]
van1和van2是基于jud的改进方法，与ef的相关性分别为0.55和0.61，分别如图3(c)和3(d)所示。
[0076]
如图4(a)显示ef与sv/bsa/(lvet/pep)
1.5
的相关系数高达0.81，且p＜0.001，表明与现有icg方法相比相关性更强，同时图4(b)的bland-altman也表明，该方法测得的ef值与超声心动图测得的ef值吻合较好。在mean
±
1.96σ之外只有1个数据点，平均误差为-0.01，标准差为6.0，说明该方法的有效性。
[0077]
如图5对比了本发明提供的方法以及现有的研究方法在评估射血分数上的差异，结果表明现有icg方法与ef
echo
的相关性较低，不适合确定ef，这也证实了bowling等人的结果。本方法与超声心动图测量的结果相关性更高，尽管最终的相关性只有0.81，但相对于现有方法也是一个进步。
[0078]
总的来说，本发明通过采用简化的心室模型来简化ef值与相关icg参数之间的复杂关系，并提出了一种通过这些相关的icg参数计算ef值的方法。
[0079]
为了证明所提出的方法可以前瞻性地为未知心脏功能的患者提供ef预测，对52名患有血管疾病的患者进行了测试，sv/bsa/(lvet/pep)
1.5
与ef
echo
的相关系数达到0.81，表明所提方法的有效性。
[0080]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书
及其等效物界定。