一種逐拍動脈血壓的無創(chuàng)監(jiān)測裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種逐拍動脈血壓的無創(chuàng)監(jiān)測裝置及其方法。裝置包括袖帶、充放氣控制模塊、靜壓控制模塊、放氣控制模塊、壓力傳感器和信號處理模塊，靜壓控制模塊用于控制袖帶充氣到設定值后保持恒定充氣不放氣，信號處理模塊對采集的壓力脈搏波信號進行處理以確定所監(jiān)測的血壓信號。監(jiān)測方法中信號處理模塊根據(jù)在充放氣控制模塊放氣過程中采集的壓力脈搏波信號獲取受試者的平均動脈壓MAP和脈壓PP；對在靜壓控制模塊恒定充氣下采集的壓力脈搏波信號，依此進行濾波、去除基線、用PP進行線性放大、用MAP進行基線校準。本發(fā)明能反應逐拍的血壓變化情況，能反應出真實的脈搏波波形特征。
【專利說明】一種逐拍動脈血壓的無創(chuàng)監(jiān)測裝置及其方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種監(jiān)測血壓的裝置和方法，應用在醫(yī)學活體生命特征監(jiān)測技術領 域。

【背景技術】
[0002] 目前無創(chuàng)連續(xù)監(jiān)測血壓的技術主要有基于袖帶壓力波的振蕩法以及利用脈搏波 傳播速度（PWTV)(或者脈搏波傳播時間（PWTT))來線性估計血壓的方法。
[0003] 基于袖帶壓力波的振蕩法在監(jiān)測血壓時，先通過袖帶充氣至收縮壓以上某固定 值，完全阻斷手臂的血液流動，再逐漸釋放袖帶壓力，恢復手臂的血液流動，脈搏波開始出 現(xiàn)。電子傳感器實時采集充放氣過程中的數(shù)據(jù)，即手臂動脈血流的脈動傳遞到袖帶內(nèi)產(chǎn)生 該壓力處脈搏波的幅值，以及對應的袖帶內(nèi)壓力值。當袖帶壓力從高于收縮壓降到收縮壓 以下時，脈搏波會突然增大，在平均壓時壓力脈搏波幅值達到最大。然后脈搏波又隨袖帶壓 力下降而衰減。壓力脈搏波的最大幅度所對應的袖帶壓力值為平均動脈壓，收縮壓SBP和 舒張壓DBP分別由對應脈搏波最大幅值的比例來確定。
[0004] 目前臨床上應用的基于袖帶壓力波的振蕩法的連續(xù)血壓監(jiān)測，需要不斷的對袖帶 進行充放氣。雖然該方法能夠反映長時間范圍內(nèi)的血壓變化情況，但是不能夠準確地反映 真實脈搏波波形信息（參考文獻 1. Liang F. Numerical validation of a suprasystolic brachial cuff-based method for estimating aortic pressure [J].Bi〇-medical materials and engineering, 2014, 24(1) : 1053-1062 ;參考文獻 2. Liang F, Takagi S, Liu H. The influences of cardiovascular properties on suprasystolic brachial cuff wave studied by a simple arterial-tree model[J]. Journal of Mechanics in Medicine and Biology，2012, 12 (03))，且監(jiān)測的血壓的波幅會因每次傳感器的固定松緊程度和位置改變 而有較大誤差，限制了其應用范圍。
[0005] 脈搏波速度測量法是基于脈搏波傳播時間與動脈血壓之間的線性關系，且這種關 系在某一個體和某一定時間內(nèi)是相對穩(wěn)定的，通過建立脈搏波傳播時間與動脈血壓之間的 回歸方程來獲得動態(tài)動脈血壓。該方法通過正常狀態(tài)和體位改變狀態(tài)下不同的脈搏波傳導 時間來確定兩個回歸系數(shù)。
[0006] 脈搏波速度測量法通過壓力型傳感器可以測量肢體遠端的脈搏波波形信息，所 測脈搏波幅度具有血壓定量的意義，能夠用于連續(xù)監(jiān)測動脈血壓波形及其各特征參數(shù) (參考文獻3.俞夢孫.壓力型脈搏波檢測裝置及使用該裝置的血壓計[P].中國專利： CN1524490A，2004-9-1)。但是該方法依賴的回歸系數(shù)有個體差異性，且同一個體只在短時 間內(nèi)的回歸系數(shù)是不變的；并且所測定的肢體遠端被測點部位需要通過改變體位來完成 PWTT的測量，對體位改變的測量精度也有一定的依賴性。
[0007] 以上描述的兩種無創(chuàng)連續(xù)監(jiān)測血壓的技術存在以下三個問題：（1)無法滿足同時 利用脈搏波與血壓這兩種重要的生理信號結合來進行心血管功能研究的要求；（2)測量結 果與實驗條件和體位改變等因素有很大依賴性，影響定量監(jiān)測血壓的準確性；（3)脈搏波 速度監(jiān)測法所得到的脈搏波形不能夠反映最真實的脈搏波波形。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明是針對現(xiàn)有無創(chuàng)連續(xù)監(jiān)測血壓存在的上述三個問題，提出一種逐拍動脈血 壓的無創(chuàng)監(jiān)測裝置及其方法。本發(fā)明克服了以往動態(tài)監(jiān)測血壓時依賴實驗條件與體位變化 的不足，受試者只要保持仰臥位靜息狀態(tài)，通過靜壓控制模塊，經(jīng)過線性放大與基線校準后 即可獲得逐拍動態(tài)血壓波形，從而實現(xiàn)血壓的實時、定量監(jiān)測。
[0009] 本發(fā)明提供了一種逐拍動脈血壓的無創(chuàng)監(jiān)測裝置，包括袖帶、充放氣控制模塊、靜 壓控制模塊、放氣控制模塊、壓力傳感器和信號處理模塊。所述的充放氣控制模塊用于控制 袖帶充氣到固定值后自動放氣，所述的靜壓控制模塊用于控制袖帶充氣到設定值后保持恒 定充氣不放氣，所述的放氣控制模塊用于隨時對袖帶放氣，所述的壓力傳感器固定在袖帶 內(nèi)用于采集壓力脈搏波信號，所述的信號處理模塊對采集的壓力脈搏波信號進行處理以確 定所監(jiān)測的血壓信號。
[0010] 所述的信號處理模塊對壓力脈搏波信號進行的處理包括：（1)對在充放氣控制模 塊放氣過程中采集的壓力脈搏波信號，利用示波振蕩法確定受試者的平均動脈壓MAP和脈 壓PP ; (2)對在靜壓控制模塊恒定充氣下采集的壓力脈搏波信號，進行濾波和去除基線處 理，用PP對處理后的信號線性放大，用MAP對放大的信號進行基線校準。
[0011] 本發(fā)明提供的逐拍動脈血壓的無創(chuàng)監(jiān)測方法，實現(xiàn)步驟如下：
[0012] 步驟1 :在受試者上臂肱動脈或下肢脛后動脈縛上袖帶，并將袖帶內(nèi)壓力傳感器 放置于肱動脈或脛后動脈脈搏搏動最強處；
[0013] 步驟2 :利用充放氣控制模塊將袖帶充氣后再以均勻速度放氣，利用壓力傳感器 采集放氣過程中的壓力脈搏波信號；
[0014] 步驟3 :在信號處理模塊中利用示波振蕩法獲取受試者的平均動脈壓MAP，收縮壓 SBP，舒張壓DBP以及脈壓PP ;
[0015] 步驟4 :利用靜壓控制模塊將袖帶壓力充氣至收縮壓以上30mmHg的固定值，并維 持袖帶壓力恒定不變，利用壓力傳感器采集壓力脈搏波信號；
[0016] 步驟5 :在信號處理模塊中對步驟4采集的壓力脈搏波信號進行濾波和去除基線 處理；
[0017] 步驟6 :在信號處理模塊中利用脈壓對步驟5處理后的壓力脈搏波信號進行線性 放大；
[0018] 步驟7 :在信號處理模塊中利用平均動脈壓MAP對放大的壓力脈搏波信號進行基 線校準。
[0019] 本發(fā)明的優(yōu)點與積極效果在于：（1)能反應逐拍的血壓變化情況，監(jiān)測血壓在一 段時間內(nèi)的趨勢；(2)袖帶壓力至收縮壓以上30mmHg時，能夠反應出真實的脈搏波波形特 征；（3)靜壓模塊一次性充氣至固定值，無需反復充放氣，也無需被試者做體位上的配合， 只需靜息狀態(tài)休息即可。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明逐拍動脈血壓的無創(chuàng)監(jiān)測裝置的整體模塊示意圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明的逐拍動脈血壓的無創(chuàng)監(jiān)測方法的流程示意圖；
[0022] 圖3為本發(fā)明實施例中基線校準后的動態(tài)血壓波形示意圖；
[0023] 圖4為本發(fā)明實施例采集到的三個完整周期內(nèi)的動態(tài)血壓波形示意圖。

【具體實施方式】
[0024] 下面將結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0025] 本發(fā)明提供了一種逐拍動脈血壓的無創(chuàng)監(jiān)測裝置及其方法，受試者保持仰臥位靜 息狀態(tài)，將袖帶縛于上肢肱動脈或下肢脛后動脈脈搏搏動最強處，利用測量模塊中的充放 氣控制模塊控制袖帶充放氣，采集放氣過程中的袖帶壓力信號和壓力脈搏波信號，通過示 波振蕩法計算出平均脈壓PP和平均動脈壓MAP。利用靜壓控制模塊使袖帶充氣至收縮壓 SBP30mmHg以上某固定值，并保持該壓力值恒定不變，不放氣狀態(tài)下采集壓力脈搏波信號， 利用PP和MAP對脈搏波信號進行線性放大和基線校準，從而可以得到準確的逐拍變化的動 態(tài)血壓波形。
[0026] 本發(fā)明提供的逐拍動脈血壓的無創(chuàng)監(jiān)測裝置，如圖1所示，包括袖帶1、充放氣控 制模塊2,靜壓控制模塊3,放氣控制模塊4、壓力傳感器5以及信號處理模塊6。所述充放 氣控制模塊2用于控制袖帶1充氣到固定值后再自動放氣。所述靜壓控制模塊3用于控制 袖帶1充氣到設定值后恒定充氣不放氣。所述壓力傳感器5置于袖帶1內(nèi)，用于檢測采集 袖帶1內(nèi)壓力脈搏波信號。所述的放氣控制模塊4用于在充放氣控制模塊2充放氣過程或 靜壓控制模塊3充氣過程中的任意時刻，隨時對袖帶1放氣，以隨時保護受試者因過大的壓 力或是錯誤的設定值而進行加壓。所述的信號處理模塊6對壓力傳感器5采集的壓力脈搏 波信號進行處理，以確定所監(jiān)測的血壓信號，主要處理包括濾波、去除基線漂移、進行基線 對準等。
[0027] 袖帶1綁縛在受試者上臂肱動脈或下肢脛后動脈上。袖帶1內(nèi)的壓力傳感器5放 置于肱動脈或脛后動脈脈搏搏動最強處。通過充放氣控制模塊2對袖帶充、放氣，壓力傳感 器5采集放氣過程中的壓力脈搏波信號。信號處理模塊6對在充放氣控制模塊2放氣過程 中采集的壓力脈搏波信號，利用示波振蕩法確定受試者的平均動脈壓MAP和脈壓PP。通過 靜壓控制模塊3對袖帶充氣到收縮壓以上SBP30mmHg的固定值，并保持袖帶充氣至設定值 不放氣，壓力傳感器5采集恒定充氣過程中的壓力脈搏波信號。信號處理模塊6對在靜壓 控制模塊3恒定充氣下采集的壓力脈搏波信號，進行濾波和去除基線處理，用PP對處理后 的信號線性放大，用MAP對放大的壓力脈搏波信號進行基線校準。
[0028] 基于所述的監(jiān)測裝置，本發(fā)明提供的逐拍動脈血壓的無創(chuàng)監(jiān)測方法，如圖2所示， 包括如下步驟（1)?（7)，在進行監(jiān)測時，受試者處于仰臥位靜息狀態(tài)。
[0029] (1)受試者上臂肱動脈或下肢脛后動脈縛上袖帶1，并將袖帶1內(nèi)壓力傳感器5放 置于肱動脈或脛后動脈脈搏搏動最強處。
[0030] (2)利用充放氣控制模塊2,將袖帶1充氣至設定充氣值，充氣值在收縮壓以上 30mmHg左右，然后以均勻速度緩慢放氣，放氣過程中利用壓力傳感器5采集監(jiān)測袖帶壓力 信號和壓力脈搏波信號。
[0031] (3)通過信號處理模塊6,利用示波振蕩法對（2)中壓力傳感器5采集的壓力脈搏 波信號進行處理，計算受試者的平均動脈壓MAP，收縮壓SBP，舒張壓DBP以及脈壓PP ;脈壓 PP = SBP-DBP ;平均動脈壓 MAP = 1/3SBP+2/3DBP。
[0032] (4)利用靜壓控制模塊3,將袖帶壓力充氣至收縮壓以上30mmHg的固定值并維持 袖帶壓力恒定不變，利用壓力傳感器5采集脈搏波壓力信號。本發(fā)明實施例中靜壓控制模 塊3保持恒定充氣30秒。
[0033] (5)通過信號處理模塊6,對（4)中采集到的壓力脈搏波信號進行濾波，去除基 線.
[0034] (6)通過信號處理模塊6,將（3)中示波振蕩法計算得到的脈壓PP作為平均脈壓 MPP，對（5)處理后的壓力脈搏波信號進行線性放大；
[0035] (7)通過信號處理模塊6,利用（3)中示波振蕩法得到的平均動脈壓MAP，對（6)中 放大的壓力脈搏波信號進行基線校準，得到血壓與時間的相對波形，即動態(tài)血壓波形，各周 期的最低點表示該周期的舒張壓，最高點表示該周期的收縮壓，實時顯示逐拍的血壓變化。
[0036] 如圖3所示，將本發(fā)明的監(jiān)測裝置用于某受試者，得到能夠反映動態(tài)血壓變化的 脈搏波與時間相對的波形，即動態(tài)血壓波形。
[0037] 如圖3所示，經(jīng)過步驟（7)的基線校準后，動態(tài)血壓波形的波峰值能夠反映收縮壓 SBP逐拍的變化情況。經(jīng)過步驟（7)的基線校準后，動態(tài)血壓波形的波谷值能夠反映舒張壓 DBP逐拍的變化情況。
[0038] 如圖4所示，經(jīng)過步驟（7)的基線校準后，獲得的動態(tài)血壓波形與有創(chuàng)脈搏波波形 最為相似，通過本發(fā)明的監(jiān)測裝置及方法能獲得真實的脈搏波波形特征。進而可通過對該 波形進行特征分析以了解患者心血管疾病的情況。
[0039] 綜上所述，本發(fā)明逐拍動脈血壓的無創(chuàng)監(jiān)測裝置及方法采用了全新的動態(tài)血壓監(jiān) 測原理，充分利用了脈搏波與血壓兩種重要的生理信號。能夠通過靜壓控制模塊3采集到 較準確的脈搏波信號，利用線性放大和基線校準等方法，獲得動態(tài)血壓波形，該血壓波形能 夠反映血壓參數(shù)的動態(tài)變化，包括收縮壓SBP，舒張壓DBP，脈壓PP等，并且能夠監(jiān)測血壓變 化的趨勢。通過對該動態(tài)血壓波形進行波形特征分析還可以獲得心血管疾病其他方面的重 要信息。本發(fā)明的逐拍動脈血壓的無創(chuàng)監(jiān)測裝置及方法只需要對患者進行一次充放氣以及 一次充氣持續(xù)監(jiān)測階段，不需要重復充放氣，袖帶固定性較好，因此能夠保證測量數(shù)據(jù)的穩(wěn) 定性。且本發(fā)明的無創(chuàng)監(jiān)測裝置及方法也不需要受試者進行體位改變的配合，仰臥位靜息 狀況即可，因而推動了無創(chuàng)實時動態(tài)血壓的應用。
【權利要求】
1. 一種逐拍動脈血壓的無創(chuàng)監(jiān)測裝置，包括袖帶、充放氣控制模塊、壓力傳感器和信號 處理模塊，其中，充放氣控制模塊用于控制袖帶充氣到固定值后自動放氣，壓力傳感器固定 在袖帶內(nèi)用于采集壓力脈搏波信號，信號處理模塊對采集的壓力脈搏波信號進行處理以確 定所監(jiān)測的血壓信號；其特征在于，所述的無創(chuàng)監(jiān)測裝置還包括靜壓控制模塊和放氣控制 模塊； 所述的靜壓控制模塊用于控制袖帶充氣到設定值后保持恒定充氣不放氣； 所述的放氣控制模塊用于隨時對袖帶放氣； 所述的信號處理模塊對壓力脈搏波信號進行的處理包括：（1)對在充放氣控制模塊放 氣過程中采集的壓力脈搏波信號，利用示波振蕩法確定受試者的平均動脈壓MAP和脈壓 PP ; (2)對在靜壓控制模塊恒定充氣下采集的壓力脈搏波信號，進行濾波和去除基線處理， 用PP對處理后的壓力脈搏波信號線性放大，用MAP對放大的壓力脈搏波信號進行基線校 準。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種逐拍動脈血壓的無創(chuàng)監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的靜 壓控制模塊，將袖帶壓力充氣至收縮壓以上30mmHg的固定值。
3. -種基于權利要求1所述的無創(chuàng)監(jiān)測裝置的逐拍動脈血壓的無創(chuàng)監(jiān)測方法，其特征 在于，包括如下步驟： 步驟1 :在受試者上臂肱動脈或下肢脛后動脈縛上袖帶，并將袖帶內(nèi)壓力傳感器放置 于肱動脈或脛后動脈脈搏搏動最強處； 步驟2:利用充放氣控制模塊將袖帶充氣后再以均勻速度放氣，利用壓力傳感器采集 放氣過程中的壓力脈搏波信號； 步驟3 :在信號處理模塊中利用示波振蕩法獲取受試者的平均動脈壓MAP，收縮壓SBP， 舒張壓DBP以及脈壓PP ; 步驟4 :利用靜壓控制模塊將袖帶壓力充氣至收縮壓以上30mmHg的固定值，并維持袖 帶壓力恒定不變，利用壓力傳感器采集壓力脈搏波信號； 步驟5 :在信號處理模塊中對步驟4采集的壓力脈搏波信號進行濾波和去除基線處 理； 步驟6 :在信號處理模塊中利用脈壓對步驟5處理后的壓力脈搏波信號進行線性放 大； 步驟7 :在信號處理模塊中利用平均動脈壓MAP對放大的壓力脈搏波信號進行基線校 準。
【文檔編號】A61B5/022GK104042200SQ201410286014
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權日:2014年6月24日
【發(fā)明者】李德玉, 杜一, 張弛, 李淑宇, 王玲, 樊瑜波 申請人:北京航空航天大學