CN104382571A - 一种基于桡动脉脉搏波传导时间的测量血压方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于生物医药以及医疗设备技术领域，提供了一种基于桡动脉脉搏波传导时间的测量血压方法及装置，所述方法包括：通过光电传感器采集人体桡动脉脉搏波信号，微处理器对人体桡动脉脉搏波信号进行滤波放大，AD转换，最终得到噪声少，特征点明显的人体桡动脉脉搏波信号，对得到的人体桡动脉脉搏波数据进行频域变换、小波处理、二阶差分确定人体桡动脉脉搏波波形的特征点，计算人体桡动脉脉搏波传导时间的精确数值，建立测量血压的回归方程，最终获取血压值，本发明，只需单点测量血压，降低了信号的处理难度，简化了测量过程，提高了血压测量的舒适感，同时，通过方法改进提高了测量血压的精确度，并且能够连续长时间进行血压的监测。

Description

一种基于桡动脉脉搏波传导时间的测量血压方法及装置

技术领域

本发明属于生物医药以及医疗设备技术领域，尤其涉及一种基于桡动脉脉搏波传导时间的测量血压方法及装置。

背景技术

心脑血管疾病是当今世界上威胁人类最严重的疾病之一,其发病率和死亡率已跃居世界第一位。随着高新技术医疗仪器的诞生，虽然给疾病的治疗带来了福音，但由此而产生的高额医疗费用给家庭及社会带来了巨大的压力。寻找一种合适的技术来缓和这一矛盾便显得极为必要，人体脉搏波源于心动，是人体生命存在的重要体征，它的传导同时受到心脏本身和流经各级动脉及分支中各种生理因素的影响，因而脉搏波信号中包含着极丰富的心血管系统生理病理信息，如高血压、动脉硬化等心血管疾病在尚未出现临床表现的早期已伴随有血压、血管阻力、外周阻抗等一系列心血管生理参数的变化，脉搏波将会在幅值和波形特征上将这些变化得以体现。若能在日常监护中对脉搏信号进行科学合理的检测、诊断、分析，及时掌握这些参数的详细信息，并且在长期的动态监测了解身体状况的变化趋势，这些对于防治心血管病都具有重大的临床意义。就数据采集而言，脉搏波较其他生理信号具有更强的可操作性，由此可以得出，脉搏波技术是一种能实时监测脉搏信号并能同步分析心血管功能生理参数的脉搏辅诊系统，为疾病的智能化诊断提供有效的分析手段和参考。

现有脉搏波技术都是需要通过两点进行计算脉搏传导时间，信号采集难度大，检测值多，检测结果误差大。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于桡动脉脉搏波传导时间的测量血压方法及装置，旨在解决现有技术需要通过两点进行计算脉搏传导时间，信号采集难度大，检测值多，检测结果误差大的问题。

一方面，提供一种基于桡动脉脉搏波传导时间的测量血压方法，所述方法包括：

通过光电传感器采集桡动脉脉搏波信号，对所述桡动脉脉搏波信号依次进行滤波放大、AD转换，获取第一桡动脉脉搏波信号；

对所述第一桡动脉脉搏波信号进行频域变换、小波处理以及二阶差分运算，获取心室射血的起始点、主波波峰、主动脉瓣关闭点、重搏波的波峰以及脉搏波下降支最低点；

根据所述心室射血的起始点、主波波峰、主动脉瓣关闭点、重搏波的波峰以及脉搏波下降支最低点，分别计算第一脉搏传导时间DPPT、第二脉搏传导时间SPPT及脉搏周期；

根据所述SPPT与收缩压成线性关系以及所述DPPT、脉搏周期与舒张压成线性关系，分别进行回归分析得到相应回归系数及常数，进而获取收缩压以及舒张压。

另一方面，提供一种基于桡动脉脉搏波传导时间的测量血压装置，所述装置包括：微处理器、与所述微处理器连接的存储模块、无线通讯模块、显示模块、与计算机通讯接口模块、电池、电源管理模块和光电传感器，其中，所述微处理器包括：

第一处理单元，用于通过光电传感器采集桡动脉脉搏波信号，对所述桡动脉脉搏波信号依次进行滤波放大、AD转换，获取第一桡动脉脉搏波信号；

第二处理单元，用于对所述第一桡动脉脉搏波信号进行频域变换、小波处理以及二阶差分运算，获取心室射血的起始点、主波波峰、主动脉瓣关闭点、重搏波的波峰以及脉搏波下降支最低点；

第三处理单元，用于根据所述心室射血的起始点、主波波峰、主动脉瓣关闭点、重搏波的波峰以及脉搏波下降支最低点，分别计算第一脉搏传导时间DPPT、第二脉搏传导时间SPPT及脉搏周期；

血压获取单元，用于根据所述SPPT与收缩压成线性关系以及所述DPPT、脉搏周期与舒张压成线性关系，分别进行回归分析得到相应回归系数及常数，进而获取收缩压以及舒张压。

在本发明实施例，通过光电传感器采集人体桡动脉脉搏波信号，微处理器对人体桡动脉脉搏波信号进行滤波放大，AD转换，最终得到噪声少，特征点明显的人体桡动脉脉搏波信号，对得到的人体桡动脉脉搏波数据进行频域变换、小波处理、二阶差分确定人体桡动脉脉搏波波形的特征点，计算人体桡动脉脉搏波传导时间的精确数值，建立测量血压的回归方程，最终获取血压值，本发明，只需单点测量血压，降低了信号的处理难度，简化了测量过程，提高了血压测量的舒适感，同时，通过方法改进提高了测量血压的精确度，并且能够连续长时间进行血压的监测。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的基于桡动脉脉搏波传导时间的测量血压方法的实现流程图；

图2是本发明实施例一提供的38岁正常人和38岁高血压患者样本桡动脉波形的特征点标注图；

图3是本发明实施例一提供的桡动脉脉搏波传输时间DPPT、SPPT的示意图；

图4是本发明实施例二提供的基于桡动脉脉搏波传导时间的测量血压装置的具体结构框图；

图5是本发明实施例二提供的基于桡动脉脉搏波传导时间的测量血压装置的硬件结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述：

实施例一

图1示出了本发明实施例一提供的基于桡动脉脉搏波传导时间的测量血压方法的实现流程，详述如下：

在步骤S101中，通过光电传感器采集桡动脉脉搏波信号，对所述桡动脉脉搏波信号依次进行滤波放大、AD转换，获取第一桡动脉脉搏波信号。

在本实施例中，由于在不同姿势下获取的桡动脉波形计算第一脉搏传导时间DPPT、第二脉搏传导时间SPPT及脉搏周期获取的血压值略有变化，相对而言，坐姿舒适方式采集到的桡动脉脉搏波信号干扰更小，优选的，所述桡动脉脉搏波信号具体为采用坐姿舒适方式采集到的，包括左手腕或左手腕部的桡动脉脉搏波信号。通过对采集的桡动脉脉搏波信号进行多级放大，滤除干扰，AD转换预处理操作，滤除如人体肌电、呼吸干扰和工频干扰等，得到较干净、理想的第一桡动脉脉搏波信号。

在步骤S102中，对所述第一桡动脉脉搏波信号进行频域变换、小波处理以及二阶差分运算，获取心室射血的起始点、主波波峰、主动脉瓣关闭点、重搏波的波峰以及脉搏波下降支最低点。

在本实施例中，对所述第一桡动脉脉搏波信号进行频域变换、小波处理以及二阶差分运算，获取心室射血的起始点B、主波波峰C、降中峡D、重搏波的波峰E以及脉搏波下降支最低点F，具体的，如图2a所示为血压正常测试者的桡动脉波形的特征点标注图，如图2b所示为高血压测试者的桡动脉波形的特征点标注图。其中，根据奈奎斯信号采样定律，对数据采样的频率必须大于原始信号最大频率的2倍，通过对原始信号的采样频率的多次实验发现采样频率越高表现的信号细节越丰富，同时干扰会很严重，对硬件的运算和存储要求增高。反过来，采样频率越低，信号的细节表现不充分，低频干扰混合有用信号很难区分。通过确定重播前波的出现的可能位置，确定有用信号的可能最大的频率，确定采样频率500Hz得到了细节清楚，干扰较小的桡动脉光电信号波形。

在步骤S103中，根据所述心室射血的起始点、主波波峰、主动脉瓣关闭点、重搏波的波峰以及脉搏波下降支最低点，分别计算第一脉搏传导时间DPPT、第二脉搏传导时间SPPT及脉搏周期。

在本实施例中，具体的，根据所述心室射血的起始点、主波波峰、主动脉瓣关闭点、重搏波的波峰以及脉搏波下降支最低点，将从所述心室射血的起始点开始到出现所述主动脉瓣关闭点之间的时间作为第一脉搏传导时间DPPT，将从所述主动脉瓣关闭点开始到出现所述脉搏波下降支最低点之间的时间作为第二脉搏传导时间SPPT，将相邻两个主波波峰的时间间隔作为脉搏周期，其中，第一脉搏传导时间DPPT和第二脉搏传导时间SPPT如图3所示。

在步骤S104中，根据所述SPPT与收缩压成线性关系以及所述DPPT、脉搏周期与舒张压成线性关系，分别进行回归分析得到相应回归系数及常数，进而获取收缩压以及舒张压。

在本实施例中，本步骤具体为：根据所述SPPT与收缩压SBP成线性关系，以SBP为应变量，以对所述SPPT为自变量，进行逐步线性回归分析，逐步回归分析得到的收缩压的特征方程为：

SBP＝a+b*SPPT

其中，a，b为拟合系数，所述a，b是通过SPSS软件根据所述SPPT与收缩压SBP成线性关系计算获得；

根据所述DPPT、脉搏周期与舒张压成线性关系，以DBP为应变量，以对所述DPPT和脉搏周期为自变量，进行逐步线性回归分析，逐步回归分析得到的舒张压的特征方程为：

DBP＝e+f*(DPPT*T)

其中，e，f为拟合系数，T为脉搏周期，所述a，b是通过SPSS软件根据所述DPPT、脉搏周期与舒张压成线性关系计算获得。对上述提出的计算方法跟当前存在的常用算法进行对比分析研究，如二阶导数最大值和交叉切线法等，采用工程数学上常用SPSS软件进行组内相关性和Bland-Altman分析，验证我们提出方法计算DPPT及SPPT的优缺点及鲁棒性。

本实施例，只需单点测量血压，降低了信号的处理难度，简化了血压的采集过程，极大地提高了血压测量的舒适感，同时，通过方法改进提高了测量血压的精确度，并且能够连续长时间进行血压的监测。

实施例二

图4示出了本发明实施例二提供的基于桡动脉脉搏波传导时间的测量血压装置的具体结构框图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。在本实施例中，该基于桡动脉脉搏波传导时间的测量血压装置包括：微处理器、与所述微处理器连接的存储模块、无线通讯模块、显示模块、与计算机通讯接口模块、电池、电源管理模块和光电传感器，如图5所示。

其中，所述微处理器包括：

第一处理单元41，用于通过光电传感器采集桡动脉脉搏波信号，对所述桡动脉脉搏波信号依次进行滤波放大、AD转换，获取第一桡动脉脉搏波信号；

第二处理单元42，用于对所述第一桡动脉脉搏波信号进行频域变换、小波处理以及二阶差分运算，获取心室射血的起始点、主波波峰、主动脉瓣关闭点、重搏波的波峰以及脉搏波下降支最低点；

第三处理单元43，用于根据所述心室射血的起始点、主波波峰、主动脉瓣关闭点、重搏波的波峰以及脉搏波下降支最低点，分别计算第一脉搏传导时间DPPT、第二脉搏传导时间SPPT及脉搏周期；

血压获取单元44，用于根据所述SPPT与收缩压成线性关系以及所述DPPT、脉搏周期与舒张压成线性关系，分别进行回归分析得到相应回归系数及常数，进而获取收缩压以及舒张压。

进一步地，所述第三处理单元43具体用于根据所述心室射血的起始点、主波波峰、主动脉瓣关闭点、重搏波的波峰以及脉搏波下降支最低点，将从所述心室射血的起始点开始到出现所述主动脉瓣关闭点之间的时间作为第一脉搏传导时间DPPT，将从所述主动脉瓣关闭点开始到出现所述脉搏波下降支最低点之间的时间作为第二脉搏传导时间SPPT,将相邻两个主波波峰的时间间隔作为脉搏周期。

进一步地，所述血压获取单元44具体用于根据所述SPPT与收缩压SBP成线性关系，以SBP为应变量，以对所述SPPT为自变量，进行逐步线性回归分析，逐步回归分析得到的收缩压的特征方程为：

SBP＝a+b*SPPT

其中，a，b为拟合系数；

根据所述DPPT、脉搏周期与舒张压成线性关系，以DBP为应变量，以对所述DPPT和脉搏周期为自变量，进行逐步线性回归分析，逐步回归分析得到的舒张压的特征方程为：

DBP＝e+f*(DPPT*T)

其中，e，f为拟合系数，T为脉搏周期。

进一步地，所述桡动脉脉搏波信号具体为手腕部采用坐姿舒适方式采集到的。

本发明实施例提供的基于桡动脉脉搏波传导时间的测量血压装置可以应用在前述对应的方法实施例一中，详情参见上述实施例一的描述，在此不再赘述。

值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于桡动脉脉搏波传导时间的测量血压方法，其特征在于，包括：

通过光电传感器采集桡动脉脉搏波信号，对所述桡动脉脉搏波信号依次进行滤波放大、AD转换，获取第一桡动脉脉搏波信号；

对所述第一桡动脉脉搏波信号进行频域变换、小波处理以及二阶差分运算，获取心室射血的起始点、主波波峰、主动脉瓣关闭点、重搏波的波峰以及脉搏波下降支最低点；

根据所述心室射血的起始点、主波波峰、主动脉瓣关闭点、重搏波的波峰以及脉搏波下降支最低点，分别计算第一脉搏传导时间DPPT、第二脉搏传导时间SPPT及脉搏周期；

根据所述SPPT与收缩压成线性关系以及所述DPPT、脉搏周期与舒张压成线性关系，分别进行回归分析得到相应回归系数及常数，进而获取收缩压以及舒张压。

2.如权利要求1所述的基于桡动脉脉搏波传导时间的测量血压方法，其特征在于，所述根据所述心室射血的起始点、主波波峰、主动脉瓣关闭点、重搏波的波峰以及脉搏波下降支最低点，分别计算第一脉搏传导时间DPPT、第二脉搏传导时间SPPT及脉搏周期具体为：

根据所述心室射血的起始点、主波波峰、主动脉瓣关闭点、重搏波的波峰以及脉搏波下降支最低点，将从所述心室射血的起始点开始到出现所述主动脉瓣关闭点之间的时间作为第一脉搏传导时间DPPT，将从所述主动脉瓣关闭点开始到出现所述脉搏波下降支最低点之间的时间作为第二脉搏传导时间SPPT,将相邻两个主波波峰的时间间隔作为脉搏周期。

3.如权利要求1所述的基于桡动脉脉搏波传导时间的测量血压方法，其特征在于，所述根据所述SPPT与收缩压成线性关系以及所述DPPT、脉搏周期与舒张压成线性关系，分别进行回归分析得到相应回归系数及常数，进而获取收缩压以及舒张压具体为：

根据所述SPPT与收缩压SBP成线性关系，以SBP为应变量，以对所述SPPT为自变量，进行逐步线性回归分析，逐步回归分析得到的收缩压的特征方程为：

SBP＝a+b*SPPT

其中，a，b为拟合系数；

根据所述DPPT、脉搏周期与舒张压成线性关系，以DBP为应变量，以对所述DPPT和脉搏周期为自变量，进行逐步线性回归分析，逐步回归分析得到的舒张压的特征方程为：

DBP＝e+f*(DPPT*T)

其中，e，f为拟合系数，T为脉搏周期。

4.如权利要求1所述的基于桡动脉脉搏波传导时间的测量血压方法，其特征在于，所述桡动脉脉搏波信号具体为采用坐姿舒适方式采集到的。

5.一种基于桡动脉脉搏波传导时间的测量血压装置，包括微处理器、与所述微处理器连接的存储模块、无线通讯模块、显示模块、与计算机通讯接口模块、电池、电源管理模块和光电传感器，其特征在于，所述微处理器包括：

第一处理单元，用于通过光电传感器采集桡动脉脉搏波信号，对所述桡动脉脉搏波信号依次进行滤波放大、AD转换，获取第一桡动脉脉搏波信号；

第二处理单元，用于对所述第一桡动脉脉搏波信号进行频域变换、小波处理以及二阶差分运算，获取心室射血的起始点、主波波峰、主动脉瓣关闭点、重搏波的波峰以及脉搏波下降支最低点；

第三处理单元，用于根据所述心室射血的起始点、主波波峰、主动脉瓣关闭点、重搏波的波峰以及脉搏波下降支最低点，分别计算第一脉搏传导时间DPPT、第二脉搏传导时间SPPT及脉搏周期；

血压获取单元，用于根据所述SPPT与收缩压成线性关系以及所述DPPT、脉搏周期与舒张压成线性关系，分别进行回归分析得到相应回归系数及常数，进而获取收缩压以及舒张压。

6.如权利要求5所述的基于桡动脉脉搏波传导时间的测量血压装置，其特征在于，所述第三处理单元具体用于根据所述心室射血的起始点、主波波峰、主动脉瓣关闭点、重搏波的波峰以及脉搏波下降支最低点，将从所述心室射血的起始点开始到出现所述主动脉瓣关闭点之间的时间作为第一脉搏传导时间DPPT，将从所述主动脉瓣关闭点开始到出现所述脉搏波下降支最低点之间的时间作为第二脉搏传导时间SPPT，将相邻两个主波波峰的时间间隔作为脉搏周期。

7.如权利要求5所述的基于桡动脉脉搏波传导时间的测量血压装置，其特征在于，所述血压获取单元具体用于根据所述SPPT与收缩压SBP成线性关系，以SBP为应变量，以对所述SPPT为自变量，进行逐步线性回归分析，逐步回归分析得到的收缩压的特征方程为：

SBP＝a+b*SPPT

其中，a，b为拟合系数；

根据所述DPPT、脉搏周期与舒张压成线性关系，以DBP为应变量，以对所述DPPT和脉搏周期为自变量，进行逐步线性回归分析，逐步回归分析得到的舒张压的特征方程为：

DBP＝e+f*(DPPT*T)

其中，e，f为拟合系数，T为脉搏周期。

8.如权利要求6所述的基于桡动脉脉搏波传导时间的测量血压装置，其特征在于，所述桡动脉脉搏波信号具体为采用坐姿舒适方式采集到的。