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重力心动图仪

1 成果简介心脏疾病是危害人类身体健康的常见病，是人类的一大杀手。获取和分析心功能是心脏病预防、诊断、治疗和康复的关键，尤其在心脏病早期诊断提供一种简易的检测方法很有必要。传统的心脏检测方式包括心电图、心磁图、超声心动图、 DSA， PET、 XCT、 MRI 等，这些检测方法优点明确，但是也有很多缺点，主要问题是费用高、辐射损伤、特异性与灵敏度、操作复杂、有创等。利用人体重力变化信号诊断心脏疾病是一种全新的无创检测方式，是现有心脏疾病诊断方式的很好的补充和完善，与传统的测量理念完全不同，此方法只需被检测者坐在检测装置上，通过传感器获得重力信号，经过信号处理电路处理获得心脏重力心动图，进而诊断被检者是否患有心脏疾病。与目前普及的诊断方法比较，本技术检测方便，成本低廉易于普及，其创新与特色之处： 1）思路创新：避开传统的电、磁、形态、代谢等信号固有思维，开辟心脏力学信号诊断技术； 2）理论创新：研究其力学信号形成机理，将心脏运动力学信号与心脏瓣膜开闭、心脏向上的冲击、心输出量、血压高低、血管弹性等上升到理论阶段； 3）设备创新：首次研发探测心脏射血重力变化信号专用医疗设备，开辟诊断心脏疾病的新途径。本技术的原理是测量心脏收缩时射血和舒张时血液回流过程造成的重力信号的微弱变化，通过分析信号在时间域、频率域和幅值域上特征，寻求重力变化信号与心脏疾病之间的关系，尝试找出不同心脏病人的信号特征。理论上可从这种信号中获取的信息包括心脏瓣膜开闭、心脏向上的冲击、心输出量、血压高低、血管弹性、心率、每搏输出量、每搏输出指数、体循环血管张力等指数，通过对比这些参数与已建立好的心功能关系，诊断心脏疾病。重力心动图仪（图 1）检测血液在心血管循环过程中对人体产生反作用力导致人体重力的微弱变化，利用微弱变化的重力信号来反映心脏功能状况。检测对象只需要安静平稳的坐在装有重力检测装置的椅子上，便可以进行心脏功能检测，检测时检测对象放松和平静呼吸，可以保证检测结果准确性。仪器检测方便，检测信号具有较强的稳定性和重复性（图 2）。图 1 第一代重力心动图仪， 1 为传感器平台， 2 为设备机箱， 3 为触摸屏显示器图 2 对三位 22 岁的健康的男性志愿者的检测结果2 应用说明重力心动图仪包括重力检测装置、信号处理装置和显示装置。人安静地坐在检测装置上方，检测装置将身体重力信号转化为电信号，信号处理装置将此电信号进行滤波放大，保留有用信号，然后传输到显示装置进行显示。检测过程十分方便，而且对检测对象没有创伤、无辐射，适用于长期检测。方式可改装成站立式和躺卧式，满足不同场合的需求。重力心动图仪是一种通过力学信号检测心功能的全新检测方式，是现有心功能检测很好的补充。3 应用范围可应用于家庭保健，方便病人在家庭长期监测心脏功能；可应用于医院体检，如测量体重的同时获得心功能信息；可应用于轮椅病人的监护，睡眠质量分析，重症病人的监护等其他需要检测心脏活动的地方。4 效益分析( 1) 利用国内外先进的探索检测心功能的新技术，可研制开发快速简单的心功能检测设备，能为心血管疾病的早期发现起到积极作用。从而转化成经济效益和社会效益。 ( 2) 重力心动图仪是一种通过力学信号检测心功能的全新检测方式，能够直接的反应心脏射血过程的变化，是现有心功能检测很好的补充。 ( 3) 现今人们的健康体检意识正逐步提高，该设备作为心功能检测的一种方式，具有非导联接触、检测方式简洁方便、检测成本低等特点，能够满足心功能家庭保健检测，市场潜力巨大。5 合作方式融资投入、市场推广。

清华大学 2021-04-13