專利名稱：基于Goertzel算法實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)用電子儀器領(lǐng)域，具體涉及電子系統(tǒng)無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，用振蕩法測(cè)量血壓是目前臨床上各類電子血壓計(jì)廣泛采用的方法。振蕩法測(cè)量血壓的原理利用袖帶阻斷動(dòng)脈血流，在慢速放氣過(guò)程中檢測(cè)源于血管壁的搏動(dòng)振蕩波包跡， 并找出包跡與動(dòng)脈血壓之間的固有關(guān)系，進(jìn)而達(dá)到測(cè)量血壓的目的。在測(cè)量血壓時(shí)氣袖中的壓力因放氣而下降的同時(shí)，還存在著一種規(guī)律的振蕩，稱為脈搏波，其波形如圖1所示。 從圖中可以看出，整個(gè)測(cè)量過(guò)程脈搏波的變化分為4個(gè)階段(1)當(dāng)袖帶壓(靜壓)大于收縮壓(SP)時(shí)動(dòng)脈被壓迫關(guān)閉，此時(shí)因近端脈搏的沖擊而呈現(xiàn)細(xì)小的振蕩波；(2)當(dāng)靜壓接近SP時(shí)，波幅增大；(3)靜壓等于平均壓(MP)時(shí)，動(dòng)脈壁處于去負(fù)荷狀態(tài)，波幅達(dá)到最大值；(4)靜壓小于MP時(shí)，波幅逐漸減小靜壓小于舒張壓(DP)后，動(dòng)脈管腔在舒張期已充分?jǐn)U張，管腔剛性增加，這時(shí)波幅維持在較低水平。怎樣求處SP、MP、DP有各種各樣的方法，通常的波形分析算法有波形分析法、歸一算法等，通常的算法有如下缺點(diǎn)抗干擾能力很差，很容易受運(yùn)動(dòng)，測(cè)量環(huán)境的影響；測(cè)量速度慢，只能階梯放氣緩慢測(cè)量；不能實(shí)現(xiàn)在充氣過(guò)程中的快速測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種基于Goertzel算法實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量方法，其能實(shí)現(xiàn)在充氣過(guò)程中，完成快速、準(zhǔn)確的無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下一種基于Goertzel算法實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量方法，血壓袖帶在充氣過(guò)程中，無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量裝置根據(jù)以下步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及處理；1)每次對(duì)脈搏波進(jìn)行采樣均根據(jù)方程一進(jìn)行計(jì)算，對(duì)脈搏波進(jìn)行采樣的數(shù)據(jù)包括脈搏波對(duì)應(yīng)的幅度值及氣壓的壓力值。方程一為:Q(n)= X(n)+2*C0S(2 Π fi/fs) *Q (n_l)-Q (η_2)，Q(n_2) = Q(n-l)，Q(n-l) = Q (η)；其中，Q(_l) =Q (-2) =0，作為采樣頻率，打?yàn)闃狱c(diǎn)的頻率，乂(11)為采樣值，η = 0、1、2、4、5、6、7.....N，N為每次計(jì)算能量強(qiáng)度的值時(shí)采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)；設(shè)樣點(diǎn)的數(shù)量為Μ, M個(gè)樣點(diǎn)的頻率均相異，M為大于0的自然數(shù)；對(duì)每一個(gè)fi都分別根據(jù)方程一進(jìn)行一次計(jì)算；2)根據(jù)方程一的結(jié)果，以及充氣壓力每上升YmmHg時(shí)，均按方程二進(jìn)行計(jì)算，
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方程二為P = Q (N) 2+Q (N-I) 2-2*C0S (2 Π fi/fs) *Q (N) *Q (N-I)，其中，P為能量強(qiáng)度，Y為大于0且小于壓力閾值的有理數(shù)；按照P值與fi 一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，保存P值；3)重復(fù)步驟1和步驟2，直到充氣壓力達(dá)到預(yù)設(shè)的壓力閾值，此時(shí)，每一個(gè)fi都對(duì)應(yīng)有多個(gè)P值，把每一個(gè)fi所對(duì)應(yīng)的多個(gè)P值按時(shí)間順序連接起來(lái)形成一條波動(dòng)曲線，則所有fi共對(duì)應(yīng)有M條波動(dòng)曲線；4)判斷這M條波動(dòng)曲線中是否有完美波動(dòng)曲線，若有，則進(jìn)入步驟5，若沒(méi)有，則進(jìn)入步驟6 ；符合完美波動(dòng)曲線的條件如下a、具有最大峰值，具有兩個(gè)或兩個(gè)以上次峰值；b、最大P值附近Δ P有平滑增加和減少；C、次峰值在最大峰值出現(xiàn)前出現(xiàn)的，符合平均壓和舒張壓的通用計(jì)算公式；次峰值在最大峰值出現(xiàn)后出現(xiàn)的，符合平均壓和收縮壓的通用計(jì)算公式；其中，平均壓和舒張壓的通用計(jì)算公式為MAP = DBP+X, IOmmHg彡X彡20mmHg ；平均壓和收縮壓的通用計(jì)算公式為SBP = MAP+X, 18mmHg彡X彡40mmHg ；MAP為平均壓，DBP為舒張壓，SBP為收縮壓；△ P 為能量強(qiáng)度變化率，ΔP(m) = P(m)-P(m_l)，m = 0、1、2.....L，L 為每一個(gè) fi
對(duì)應(yīng)的P值的個(gè)數(shù)；5)若只有一條完美波動(dòng)曲線，最大峰值對(duì)應(yīng)的平均壓力值就是平均壓，最大峰值前面出現(xiàn)的次峰值對(duì)應(yīng)的平均壓力值就是舒張壓，最大峰值后面出現(xiàn)的次峰值對(duì)應(yīng)的平均壓力值就是收縮壓，結(jié)束測(cè)量；若有兩條以上完美波動(dòng)曲線，分別計(jì)算出每條完美波動(dòng)曲線的平均壓、舒張壓及收縮壓，再分別求出這些平均壓、舒張壓及收縮壓的平均值，結(jié)束測(cè)量；6)退出測(cè)量。優(yōu)選的，步驟6中，退出測(cè)量前，還有以下步驟重復(fù)步驟2和步驟3，判斷是否有完美波動(dòng)曲線，若有，則進(jìn)入步驟5 ；若沒(méi)有，則繼續(xù)重復(fù)步驟2和步驟3，直到充氣壓力值達(dá)到過(guò)壓保護(hù)點(diǎn)，退出測(cè)量。優(yōu)選的，7彡M彡14。優(yōu)選的，步驟3中，對(duì)同一個(gè)f i所對(duì)應(yīng)的多個(gè)P值進(jìn)行優(yōu)化每連續(xù)三個(gè)P值取最大值，若相鄰的最大值相等，則合并為一個(gè)，這些最大值所對(duì)應(yīng)的壓力值取平均值，并以這些最大值作為P值。優(yōu)選的，上述步驟中，最大峰值、次峰值及平均壓力值的定義如下。最大峰值為脈搏波的最大幅度的本身峰值和緊挨著最大幅度并且峰值大于最大幅度90%的峰值的平均值；次峰值為在最大峰值前面出現(xiàn)的波動(dòng)峰值并且幅度在最大峰值幅度的40%到90%之間的峰值，在最大峰值后面出現(xiàn)的波動(dòng)峰值并且幅度在最大峰值幅度的30%到70%之間的峰值；平均壓力值為每一個(gè)脈搏波對(duì)應(yīng)有一個(gè)壓力值，把多個(gè)脈搏波對(duì)應(yīng)的壓力值取平均值。本發(fā)明具有以下有益效果
(1)具有很強(qiáng)的抗干擾性；(2)測(cè)量速度快，總測(cè)量時(shí)間不超過(guò)16秒；(3)能夠?qū)崿F(xiàn)在充氣過(guò)程中快速完成測(cè)量。


圖1為振蕩法測(cè)量血壓的原理圖；圖2為Goertzel算法模擬框圖；圖3為本發(fā)明較佳實(shí)施例的基于Goertzel算法實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面，結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述，以便于更清楚的理解本發(fā)明所要求保護(hù)的技術(shù)思想。本實(shí)施例利用了 Goertzel算法來(lái)實(shí)現(xiàn)在充氣過(guò)程中進(jìn)行無(wú)創(chuàng)血壓的快速測(cè)量。簡(jiǎn)單地說(shuō)，Goertzel算法就是在有限域GFQm)包含2的m次方個(gè)元素，在GFQm) 中快速查找多項(xiàng)式根的算法。(A)人體脈搏波頻率一般都集中在30赫茲 75赫茲，基本上符合有限域GF^11) 這個(gè)條件。隨著壓力的變化多項(xiàng)式和多項(xiàng)式的根會(huì)化，在這里我們不考慮相位的變化，只考慮幅度的變化，就得到(B)的具體算法。(B) Goertzel算法具體實(shí)現(xiàn)方法如下如圖2所示本算法實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于一個(gè)二階濾波方程。及轉(zhuǎn)移函數(shù)為
權(quán)利要求
1.基于Goertzel算法實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量方法，其特征在于，血壓袖帶在充氣過(guò)程中， 無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量裝置根據(jù)以下步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及處理；1)每次對(duì)脈搏波進(jìn)行采樣均根據(jù)方程一進(jìn)行計(jì)算，方程一為:Q(n) = X(n)+2*C0S(2 Π f i/fs) *Q (n_l)-Q (η_2)， Q(n-2) = Q(n-l)， Q(n-l) = Q (η)；其中，Q(-l) = Q(-2) = 0，fs為采樣頻率，fi為樣點(diǎn)的頻率，X(η)為采樣值，η = O、1、2、4、5、6、7.....N，N為每次計(jì)算能量強(qiáng)度的值時(shí)采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)；設(shè)樣點(diǎn)的數(shù)量為Μ, M個(gè)樣點(diǎn)的頻率均相異，M為大于O的自然數(shù)； 對(duì)每一個(gè)fi都分別根據(jù)方程一進(jìn)行一次計(jì)算；2)根據(jù)方程一的結(jié)果，以及充氣壓力每上升YmmHg時(shí)，均按方程二進(jìn)行計(jì)算， 方程二為:P = Q(N)2+Q(N-1)2-2*C0S(2 Π fi/fs) *Q (N) *Q (N_l)，其中，P為能量強(qiáng)度，Y為大于O且小于壓力閾值的有理數(shù)； 按照P值與fi 一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，保存P值；3)重復(fù)步驟1和步驟2，直到充氣壓力達(dá)到預(yù)設(shè)的壓力閾值，此時(shí)，每一個(gè)fi都對(duì)應(yīng)有多個(gè)P值，把每一個(gè)fi所對(duì)應(yīng)的多個(gè)P值按時(shí)間順序連接起來(lái)形成一條波動(dòng)曲線，則所有 fi共對(duì)應(yīng)有M條波動(dòng)曲線；4)判斷這M條波動(dòng)曲線中是否有完美波動(dòng)曲線，若有，則進(jìn)入步驟5，若沒(méi)有，則進(jìn)入步驟6;符合完美波動(dòng)曲線的條件如下a、具有最大峰值，具有兩個(gè)或兩個(gè)以上次峰值；b、最大P值附近ΔP有平滑增加和減少；c、次峰值在最大峰值出現(xiàn)前出現(xiàn)的，符合平均壓和舒張壓的通用計(jì)算公式；次峰值在最大峰值出現(xiàn)后出現(xiàn)的，符合平均壓和收縮壓的通用計(jì)算公式；其中，平均壓和舒張壓的通用計(jì)算公式為MAP = DBP+X, IOmmHg彡X彡20mmHg ； 平均壓和收縮壓的通用計(jì)算公式為SBP = MAP+X, 18mmHg彡X彡40mmHg ； MAP為平均壓，DBP為舒張壓，SBP為收縮壓；Δ P為能量強(qiáng)度變化率，ΔΡ(πι) =P(m)-P(m-l)，m = 0、1、2.....L，L為每一個(gè)fi對(duì)應(yīng)的P值的個(gè)數(shù)；5)若只有一條完美波動(dòng)曲線，最大峰值對(duì)應(yīng)的平均壓力值就是平均壓，最大峰值前面出現(xiàn)的次峰值對(duì)應(yīng)的平均壓力值就是舒張壓，最大峰值后面出現(xiàn)的次峰值對(duì)應(yīng)的平均壓力值就是收縮壓，結(jié)束測(cè)量；若有兩條以上完美波動(dòng)曲線，分別計(jì)算出每條完美波動(dòng)曲線的平均壓、舒張壓及收縮壓，再分別求出這些平均壓、舒張壓及收縮壓的平均值，結(jié)束測(cè)量；6)退出測(cè)量。
2.如權(quán)利要求1所述的基于Goertzel算法實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量方法，其特征在于，步驟 6中，退出測(cè)量前，還有以下步驟重復(fù)步驟2和步驟3，判斷是否有完美波動(dòng)曲線，若有，則進(jìn)入步驟5 ；若沒(méi)有，則繼續(xù)重復(fù)步驟2和步驟3，直到充氣壓力值達(dá)到過(guò)壓保護(hù)點(diǎn)，退出測(cè)量。
3.如權(quán)利要求1或2所述的基于Goertzel算法實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量方法，其特征在于， 7彡M彡14。
4.如權(quán)利要求1或2所述的基于Goertzel算法實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量方法，其特征在于， 步驟3中，對(duì)同一個(gè)fi所對(duì)應(yīng)的多個(gè)P值進(jìn)行優(yōu)化每連續(xù)三個(gè)P值取最大值，若相鄰的最大值相等，則合并為一個(gè)，這些最大值所對(duì)應(yīng)的壓力值取平均值，并以這些最大值作為P值。
5.如權(quán)利要求1或2所述的基于Goertzel算法實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量方法，其特征在于，最大峰值為脈搏波的最大幅度的本身峰值和緊挨著最大幅度并且峰值大于最大幅度 90%的峰值的平均值；次峰值為在最大峰值前面出現(xiàn)的波動(dòng)峰值并且幅度在最大峰值幅度的40%到90%之間的峰值，在最大峰值后面出現(xiàn)的波動(dòng)峰值并且幅度在最大峰值幅度的30%到70%之間的峰值；平均壓力值為每一個(gè)脈搏波對(duì)應(yīng)有一個(gè)壓力值，把多個(gè)脈搏波對(duì)應(yīng)的壓力值取平均值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于Goertzel算法實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量方法，其在血壓袖帶充氣過(guò)程中，利用Goertzel算法，根據(jù)每一個(gè)樣點(diǎn)的頻率fi計(jì)算出對(duì)應(yīng)的多個(gè)能量強(qiáng)度P的值，并按照時(shí)間順序，把多個(gè)能量強(qiáng)度P的值連接成一條波動(dòng)曲線，樣點(diǎn)的數(shù)量為M個(gè)，則共M條波動(dòng)曲線，在這M條波動(dòng)曲線中查找完美波動(dòng)曲線；在完美波動(dòng)曲線中，計(jì)算出平均壓、收縮壓及舒張壓。本發(fā)明可在血壓袖帶在充氣過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量，并具有抗干擾能力強(qiáng)，測(cè)量速度快的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)A61B5/022GK102488504SQ20111041518
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者趙琳 申請(qǐng)人:深圳市杰納瑞醫(yī)療儀器有限公司