專利名稱：連續(xù)血壓測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)血壓測(cè)量裝置，更具體涉及一種利用心電信號(hào)和光電容積波信號(hào)的多種參數(shù)對(duì)基于脈搏波速法血壓測(cè)量方程中的參數(shù)和收縮壓、舒張壓和平均壓進(jìn)行估計(jì)的連續(xù)血壓估計(jì)的裝置。
背景技術(shù)：
血壓指血管內(nèi)的血液對(duì)于單位面積血管壁的側(cè)壓力，即壓強(qiáng)。它是反映心血管功能的重要生理參數(shù)，是診斷疾病、觀察治療效果、進(jìn)行預(yù)告判斷的重要依據(jù)。由于受身體狀態(tài)、情緒、壓力、運(yùn)動(dòng)和生理節(jié)律等多種因素影響，血壓具有明顯的波動(dòng)性，因此單次測(cè)量血壓具有偶然性，不能準(zhǔn)確的反映出人體血壓值和血壓的變換情況。而連續(xù)測(cè)量血壓不僅能反映出血壓的變化和規(guī)律，還可以為預(yù)測(cè)心血管病的發(fā)病率和死亡率提供大量的生理信息，在臨床及醫(yī)學(xué)研究中具有重要的意義。脈搏波速度法是根據(jù)脈搏波沿動(dòng)脈傳播速度與動(dòng)脈血壓之間具有正相關(guān)性的特點(diǎn)提出的，通過(guò)測(cè)量脈搏波速度(Pulse Wave Velocity,PffV)間接推算出動(dòng)脈血壓值。實(shí)際中脈搏波速度難于直接測(cè)量，可固定脈搏波傳播距離，通過(guò)脈搏波傳播時(shí)間確定動(dòng)脈血壓。傳統(tǒng)的脈搏波速度法通過(guò)采集光電容積波(Wiotoplethysmographic，PPG)和心電圖(electrocardiogram，ECG)信號(hào)獲得每搏PTT，即可計(jì)算出每搏血壓。該方法是一種具有前景的連續(xù)血壓測(cè)量方法，但該方法存在兩個(gè)問(wèn)題(1)目前基于脈搏波速法的連續(xù)血壓測(cè)量方法需要袖帶和儀器校正血壓測(cè)量方程。例如申請(qǐng)?zhí)枮?01110144051. 8的中國(guó)專利申請(qǐng)采用了示波法測(cè)血壓儀器對(duì)血壓估計(jì)方程進(jìn)行參數(shù)校正。( 人體血壓受多種因素影響，基于脈搏波速度法的連續(xù)血壓測(cè)量受多種因素影響，其中包括覺(jué)醒或睡覺(jué)、活動(dòng)等級(jí)、體位、情緒、環(huán)境溫度、睡眠窒息癥、咖啡因、酒精、心輸出量、血管收縮性、終端阻抗、心負(fù)荷、測(cè)量姿勢(shì)、測(cè)量部位、溫度、傳感器的選擇等，僅采用PTT，利用方程測(cè)量的血壓值不夠準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種檢測(cè)基于脈搏波速法的血壓方程組的參數(shù)的方法及應(yīng)用該方法的連續(xù)血壓測(cè)量裝置，通過(guò)利用ECG和脈搏波兩路信號(hào)，基于多參數(shù)修正脈搏波傳播速度的方法估計(jì)連續(xù)血壓。本發(fā)明通過(guò)如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。一種基于多特征的脈搏波速法和血壓方程組的連續(xù)血壓測(cè)量方法，包括以下步驟(1)基于多特征的脈搏波速法和血壓方程組的連續(xù)血壓估計(jì)方法模型的建立過(guò)程，其包括(1. DECG信號(hào)和脈搏波信號(hào)同步采集；(1. 2) ECG信號(hào)和脈搏波信號(hào)消噪；
(1. 3) ECG和脈搏波信號(hào)特征點(diǎn)檢測(cè)；(1. 4) ECG信號(hào)和脈搏波信號(hào)特征提??；(1. 5)建立多個(gè)基于脈搏波速法的血壓方程或建立基于多特征的脈搏波速法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；(1. 6)利用提取的特征估計(jì)各個(gè)基于脈搏波速法的血壓方程中的參數(shù)，所述血壓方程中的參數(shù)包括需要標(biāo)定的參數(shù)；(2)基于多參數(shù)修正脈搏波傳播速度法的連續(xù)血壓估計(jì)過(guò)程，其包括(2. DECG信號(hào)和脈搏波信號(hào)同步采集；(2. 2) ECG信號(hào)和脈搏波信號(hào)消噪；(2. 3) ECG和脈搏波信號(hào)特征點(diǎn)檢測(cè)；(2. 4)提取光電容積波中的AmBE、LeBA和斜率特征；(2. 5)將提取AmBE、LeBA和斜率特征作為輸入特征送入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連續(xù)血壓方程的選擇；所述選擇的連續(xù)血壓方程用于以PTT、RR間期、LeBA, DfAmBE、脈搏波主波高度和主波上升時(shí)間作為特征進(jìn)行血壓估計(jì)。優(yōu)選地，所述特征點(diǎn)的檢測(cè)包括采用三樣條小波檢測(cè)ECG信號(hào)的R波峰值，并且以 R波的位置為基準(zhǔn)搜索Q波、S波的峰值。通過(guò)采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明從ECG信號(hào)和脈搏波信號(hào)中提取多參數(shù)特征，利用有效的特征參數(shù)估計(jì)脈搏波速法中標(biāo)定的參數(shù)，并利用多特征參數(shù)和脈搏波速法共同估計(jì)連續(xù)血壓，從而避免參數(shù)標(biāo)定的繁瑣，也能進(jìn)一步提高無(wú)創(chuàng)連續(xù)血壓測(cè)量的精度。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的連續(xù)血壓測(cè)量裝置的測(cè)量流程圖。圖2是典型的ECG信號(hào)特征參數(shù)示意圖。圖3和圖4是典型光電容積波及其特征參數(shù)示意圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的血壓估計(jì)流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明的連續(xù)血壓測(cè)量方法的優(yōu)選實(shí)施方式。根據(jù)本發(fā)明的連續(xù)血壓測(cè)量裝置利用ECG和脈搏波兩路信號(hào)，基于多參數(shù)的脈搏波速法和血壓方程組的方法估計(jì)連續(xù)血壓。通過(guò)從ECG信號(hào)和光電容積波信號(hào)中提取多參數(shù)特征，通過(guò)特征選擇建立不同類型人的基于多參數(shù)的脈搏波速法的血壓方程組。該方法從提取的大量特征中通過(guò)三次特征選擇該方法選出用于估計(jì)血壓的特征、估計(jì)血壓方程系數(shù)(包括標(biāo)定參數(shù))的特征和血壓方程選擇的特征。該裝置測(cè)量血壓時(shí)首先從提取的大量特征中，經(jīng)過(guò)特征選擇，選出用于血壓方程估計(jì)的特征，將其送入決策系統(tǒng)，從血壓方程組中確定出用于估計(jì)血壓的方程；然后利用特征選擇從特征提取中所提取的特征中選出用于估計(jì)血壓方程系數(shù)的特征，通過(guò)統(tǒng)計(jì)估計(jì)、數(shù)值計(jì)算等方法估計(jì)血壓方程系數(shù)；最后利用特征選擇從特征提取中所提取的特征中選出用于估計(jì)血壓的特征，將其代入血壓方程進(jìn)行血壓估計(jì)。該方法利用基于多參數(shù)的脈搏波速法和創(chuàng)建血壓方程組的方法，利用人工智能和模式識(shí)別等方法進(jìn)行血壓估計(jì)，不僅進(jìn)一步提高了血壓估計(jì)得測(cè)量精度，而且避免了煩瑣的參數(shù)標(biāo)定過(guò)程。圖1是根據(jù)本發(fā)明的連續(xù)血壓測(cè)量裝置的測(cè)量過(guò)程的流程圖，該測(cè)量過(guò)程包括如下步驟。(1)基于多參數(shù)的脈搏波速法和血壓方程組的連續(xù)血壓估計(jì)方法模型的建立過(guò)程，其包括(1. 1)ECG信號(hào)和脈搏波信號(hào)同步采集；(1. 2) ECG信號(hào)和脈搏波信號(hào)消噪；(1.3) ECG和脈搏波信號(hào)特征點(diǎn)檢測(cè)；(1.4) ECG信號(hào)和脈搏波信號(hào)特征提取(1. 5)利用特征選擇算法選出用于建立連續(xù)血壓方程的特征；(1. 6)建立多種基于脈搏波速法的血壓方程；(1. 7)利用提取的特征參數(shù)估計(jì)脈搏波速法測(cè)量血壓方程中的參數(shù)，所述脈搏波速法測(cè)量血壓方程中的參數(shù)包括需要標(biāo)定的參數(shù)；(2)基于多參數(shù)的脈搏波速法和血壓方程組的連續(xù)血壓估計(jì)過(guò)程，其包括(2. DECG信號(hào)和脈搏波信號(hào)同步采集；(2. 2) ECG信號(hào)和脈搏波信號(hào)消噪；(2. 3) ECG和脈搏波信號(hào)特征點(diǎn)檢測(cè)；(2. 4) ECG信號(hào)和脈搏波信號(hào)特征提取；(2. 5)利用特征選擇算法選出用于選擇連續(xù)血壓方程的連續(xù)血壓方程選擇特征；(2. 6)利用步驟(2. 5)中選擇出的連續(xù)血壓方程選擇特征進(jìn)行連續(xù)血壓方程選擇，選擇出用于估計(jì)血壓的方程；(2. 7)利用特征選擇算法選出用于估計(jì)連續(xù)血壓方程中參數(shù)的特征，所述連續(xù)血壓方程中參數(shù)包括需要標(biāo)定的參數(shù)；(2. 8)利用步驟(2. 7)中選擇出的用于估計(jì)連續(xù)血壓方程中參數(shù)和需要標(biāo)定的參數(shù)的特征估計(jì)連續(xù)血壓方程中的參數(shù)和需要標(biāo)定的參數(shù)；(2. 9)利用特征選擇算法選出用于估計(jì)血壓的特征；(2. 10)利用步驟(2. 9)中選出的用于估計(jì)血壓的多特征和脈搏波傳播時(shí)間共同估計(jì)人體的收縮壓、舒張壓、平均壓。本發(fā)明利用牛津儀器公司的Medilog AR12 (holter)進(jìn)行心電采集，采樣頻率為 10MHz，量化為16bit。當(dāng)然，利用其他儀器、或采用不同的采樣頻率和比特率也可以。根據(jù)本發(fā)明，可以在人體的左手手指和右手手指之間采集ECG信號(hào)，例如可采用銀-氯化銀紐扣電極進(jìn)行ECG信號(hào)采集，其中將兩個(gè)電極分別置于雙手的食指上。采集的 ECG信號(hào)經(jīng)過(guò)高增益的差分放大器進(jìn)行處理。所述差分放大器的可變?cè)鲆婵稍O(shè)置為2000， 帶寬設(shè)置為1-lOOHz，采用陷波器濾除電力線干擾，信號(hào)采樣用1000Hz、12bit的模數(shù)轉(zhuǎn)化器。采集的ECG信號(hào)經(jīng)前端放大器、運(yùn)算放大器、濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換器后以數(shù)字方式存儲(chǔ)于ECG存儲(chǔ)電路中。在本發(fā)明中，可采用一導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)或多導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，其中的導(dǎo)聯(lián)包括醫(yī)用12導(dǎo)聯(lián)、Einthoven導(dǎo)聯(lián)體系、Frank導(dǎo)聯(lián)體系、加壓肢體導(dǎo)聯(lián)、心電Holter導(dǎo)聯(lián)體系、航天導(dǎo)聯(lián)(包括胸劍、胸腋導(dǎo)聯(lián))等。
為了得到脈搏波信號(hào)，在采集ECG信號(hào)的同時(shí)采集光電容積波信號(hào)，采集人體橈動(dòng)脈、肱動(dòng)脈、頸動(dòng)脈、耳朵(耳垂)、手指、手腕上的光電容積波信號(hào)。在上述ECG信號(hào)采集步驟中，在人體的左手手指和右手手指、左手手掌和右手手掌、左手手腕和右手手腕之間采集ECG信號(hào)。在采集ECG信號(hào)的同時(shí)采集光電容積波信號(hào)，采集人體橈動(dòng)脈、肱動(dòng)脈、頸動(dòng)脈、 耳朵(耳垂)、手指、手腕上的光電容積波信號(hào)。本發(fā)明的方法將ECG信號(hào)和包括心音、血壓、壓力脈搏波、光電容積波、血氧、毛孔、體溫、皮膚濕度、皮膚阻抗、血氧飽和度特征或其他人體特征一種或多種任意組合起來(lái)進(jìn)行連續(xù)血壓測(cè)量。在ECG信號(hào)預(yù)處理步驟中，采用基于Hilbert-Huang變換和自適應(yīng)閾值的形態(tài)學(xué)濾波方法對(duì)ECG信號(hào)進(jìn)行濾波。特征點(diǎn)檢測(cè)步驟中采用三樣條小波檢測(cè)ECG信號(hào)的R波峰值，并且以R波的位置為基準(zhǔn)搜索Q波、S波的峰值。特征參數(shù)提取血壓與脈搏波傳播時(shí)間、動(dòng)脈順應(yīng)性、血管阻力、心輸出量和每搏輸出量有關(guān)。因此本發(fā)明從ECG和光電容積波中提取特征參數(shù)，提取的特征參數(shù)包括連續(xù)血壓方程選擇的特征參數(shù)、血壓方程估計(jì)的特征參數(shù)和血壓方程標(biāo)定的特征參數(shù)。提取的特征除了心率變異性、ECG波形變異性、脈搏波主波高度、主波上升時(shí)間、重搏波高度、重搏波相對(duì)高度、降中峽高度、降中峽相對(duì)高度、每搏心輸出量等外，還提取解析特征、表象特征、變換域特征和融合特征等。(1)解析特征基于解析特征是指利用ECG和光電容積波波形的幅度、間期、面積、角度等幾何參量為特征。其中如圖加所示，圖中實(shí)線為ECG，虛線為PPG，ECG信號(hào)R波峰值與PPG信號(hào)峰值之間的時(shí)間間隔即為PTT。本發(fā)明提取的ECG信號(hào)特征如圖2b_2d和表1所示。表1解析特征列表
權(quán)利要求
1. 一種基于多特征的脈搏波速法和血壓方程組的連續(xù)血壓測(cè)量方法，包括以下步驟 (1)基于多特征的脈搏波速法和血壓方程組的連續(xù)血壓估計(jì)方法模型的建立過(guò)程，其包括(1. 1)ECG信號(hào)和脈搏波信號(hào)同步采集； (1. 2) ECG信號(hào)和脈搏波信號(hào)消噪； (1. 3) ECG和脈搏波信號(hào)特征點(diǎn)檢測(cè)； (1. 4) ECG信號(hào)和脈搏波信號(hào)特征提?。?1. 5)建立多個(gè)基于脈搏波速法的血壓方程或建立基于多特征的脈搏波速法的神經(jīng)網(wǎng)(1. 6)利用提取的特征估計(jì)各個(gè)基于脈搏波速法的血壓方程中的參數(shù)，所述血壓方程中的參數(shù)包括需要標(biāo)定的參數(shù)；(2)基于多特征的脈搏波速法和連續(xù)血壓方程組的連續(xù)血壓估計(jì)過(guò)程，其包括(2. 1)ECG信號(hào)和脈搏波信號(hào)同步采集；(2. 2) ECG信號(hào)和脈搏波信號(hào)消噪；(2. 3) ECG和脈搏波信號(hào)特征點(diǎn)檢測(cè)；(2. 4)提取光電容積波中的AmBE、LeBA和斜率特征；(2. 5)將提取AmBE、LeBA和斜率特征作為輸入特征送入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連續(xù)血壓方程的選擇；所述選擇的連續(xù)血壓方程用于以PTT、RR間期、LeBA, DfAmBE、脈搏波主波高度和主波上升時(shí)間作為特征進(jìn)行血壓估計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述特征點(diǎn)的檢測(cè)包括采用三樣條小波檢測(cè)ECG信號(hào)的R波峰值，并且以R波的位置為基準(zhǔn)搜索Q波、S波的峰值。
3.一種連續(xù)血壓測(cè)量裝置，包括傳感器系統(tǒng)，用于采集ECG信號(hào)和脈搏波信號(hào)； 決策系統(tǒng)，其被配置為能夠執(zhí)行以下步驟(1)基于多特征的脈搏波速法和血壓方程組的連續(xù)血壓估計(jì)方法模型的建立過(guò)程，其包括(1. 1)ECG信號(hào)和脈搏波信號(hào)同步采集； (1. 2) ECG信號(hào)和脈搏波信號(hào)消噪； (1. 3) ECG和脈搏波信號(hào)特征點(diǎn)檢測(cè)； (1. 4) ECG信號(hào)和脈搏波信號(hào)特征提取；(1. 5)建立多個(gè)基于脈搏波速法的血壓方程或建立基于多特征的脈搏波速法的神經(jīng)網(wǎng)(1. 6)利用提取的特征估計(jì)各個(gè)基于脈搏波速法的血壓方程中的參數(shù)，所述血壓方程中的參數(shù)包括需要標(biāo)定的參數(shù)；(2)基于多特征的脈搏波速法和連續(xù)血壓方程組的連續(xù)血壓估計(jì)過(guò)程，其包括 (2. 1)ECG信號(hào)和脈搏波信號(hào)同步采集； (2. 2) ECG信號(hào)和脈搏波信號(hào)消噪； (2. 3) ECG和脈搏波信號(hào)特征點(diǎn)檢測(cè)；(2. 4)提取光電容積波中的AmBE、LeBA和斜率特征；(2. 5)將提取AmBE、LeBA和斜率特征作為輸入特征送入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連續(xù)血壓方程的選擇；(2. 6)以PTT、RR間期、LeBA、DfAmBE、脈搏波主波高度和主波上升時(shí)間作為特征利用所述選擇的連續(xù)血壓方程進(jìn)行血壓估計(jì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述特征點(diǎn)的檢測(cè)包括采用三樣條小波檢測(cè)ECG信號(hào)的R波峰值，并且以R波的位置為基準(zhǔn)搜索Q波、S波的峰值。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種連續(xù)血壓測(cè)量裝置，該裝置測(cè)量血壓時(shí)首先從提取的大量特征中，經(jīng)過(guò)特征選擇，選出用于血壓方程估計(jì)的特征，將其送入決策系統(tǒng)，從血壓方程組中確定出用于估計(jì)血壓的方程；然后利用特征選擇從特征提取中所提取的特征中選出用于估計(jì)血壓方程系數(shù)的特征，通過(guò)統(tǒng)計(jì)估計(jì)、數(shù)值計(jì)算等方法估計(jì)血壓方程系數(shù)；最后利用特征選擇從特征提取中所提取的特征中選出用于估計(jì)血壓的特征，將其代入血壓方程進(jìn)行血壓估計(jì)。該方法利用基于多參數(shù)的脈搏波速法和創(chuàng)建血壓方程組的方法，利用人工智能和模式識(shí)別等方法進(jìn)行血壓估計(jì)，不僅進(jìn)一步提高了血壓估計(jì)得測(cè)量精度，而且避免了煩瑣的參數(shù)標(biāo)定過(guò)程。
文檔編號(hào)A61B5/021GK102429649SQ20111042098
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者嚴(yán)洪, 宏峰, 李延軍, 楊向林, 肖蒙, 韋明 申請(qǐng)人:中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心