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适合连续血压测量的脉搏波分析方法的研究适合连续血压测量的脉搏波分析方法的研究
脉搏波变化蕴藏着丰富的人体生理信息。利用红外脉搏传感器提取人体指尖脉搏波,分析脉搏波的特征点及特
征参数,从而建立特征参数与人体真实血压的回归方程,进而实现血压的无创连续测量。该过程主要包括特征
点提取、特征参数分析、回归方程建立、连续血压预测四个部分。通过此方法计算所得出的血压值与压力式血
压计所测量的人体真实血压值具有良好的一致性。
摘摘 要要: 脉搏波变化蕴藏着丰富的人体生理信息。利用红外脉搏传感器提取人体指尖脉搏波,分析脉搏波的特征点及特征
参数,从而建立特征参数与人体真实血压的回归方程,进而实现血压的
关键词关键词: 无创;连续;
0 引言引言
现今社会,生活压力剧增,高血压已经成为最常见的心血管系统慢性病。自古以来血压的测量经历了脉诊、水银柱式测量
仪以及电子袖带式血压计等多种方式。传统的血压测量仪多为袖带式且不可连续测量。为了研究全新的血压测量方式从而实现
无创、无袖带、长期、连续的血压测量,很多学者探究了多种测量方法[1-2]。医院与家庭中所使用的血压测量装置主要是基于
柯氏音法或示波法,虽然能够较为准确地测量出血压值,但袖带需要充气放气,只能测量出某个时刻的血压值,无法对血压进
行连续监测,此外,袖带还会对被测对象的手臂或者手腕等测量位置产生压力,使被测者产生不适感。为了克服上述测量方法
的不足,许多学者提出了基于脉搏波的血压测量方法。脉搏波是由心脏的周期性收缩产生的,心室收缩时将血射入主动脉中,
使主动脉内压力骤升同时容积增大,动脉管壁随之扩张;及至减慢射血期,主动脉压开始下降,管壁弹性回缩。动脉管壁随着
心室的舒缩而出现周期性的回缩和舒张,即形成脉搏[3-4]。脉搏起始于主动脉根部,沿动脉管壁进行波浪式传播,又称为脉搏
波,而脉搏波可以反映出诸多的生理信号。当血液流经人体的微血管时,该部分微血管的血液容积在心脏波动下会呈动脉性变
化。这里用血液容积的变换来反映血管的变化,采用红外光电脉搏传感器记录血管光电容积的变化,血液容积随时间变化的波
形进而可以等效为脉搏波[5]。目前,脉搏波分析方法主要有三种:心电波形与光脉搏波结合方法、两路脉搏波结合分析方
法、脉搏波特征参数血压测量技术。每一种测量方法又各有其优缺点[6]。
(1)心电波形与光电容积脉搏波结合法:心电与光电容积脉搏波结合法是利用同一动脉脉搏波从心电R波传输至脉搏波
特征点之间的时间间隔来估测血压。经推理演算的血压的估算公式为[7]:
其中a为动脉壁的厚度,d为内部直径,g为重力加速度,E0为动脉壁的弹性系统。K表示脉搏波所经过的距离,T表示传
播时间。
此方法无法检测预射血期的脉搏波的变化情况,预射血期的存在又会导致脉搏波传导时间的变化,同时,脉搏波流过的血
管长度过长,更容易受到血管状况不同的影响,这些因素都会影响PTT,导致估计的血压不够精确。此外该方法还要设计一套
心电传感器,会给被测者增加负担,并且使测量系统变得繁杂,便携性能受到影响。
(2)两路光电容积脉搏波结合的方法:这种方法利用人体两个不同的部位,例如手指和手腕,根据测得的两路脉搏波信
号特征点的时间间隔来估算血压[8]。两路脉搏波相结合的方法保持了动脉血管的一致性,避免了心脏预射期的影响。但这种
方法所得到的脉搏波传导时间只与收缩压变化量有一定的关系,舒张压的变化相关性很小,无法准确测量舒张压。而且需要测
量两路脉搏波,也会给被测者带来很大的不便。
(3)脉搏波特征参数法:该方法的核心在于建立脉搏波特征参数与血压之间的关系[9]。这种方法只需要测量一路脉搏
波,通过波形的特征参数与指尖血压的相关性来估算舒张压与收缩压。本文将主要研究通过脉搏波特征参数法来实现指尖连续
血压测量[10]。
1脉搏波特征参数法测量血压原理脉搏波特征参数法测量血压原理
该方法的主要原理是对提取到的波形选取特定波形的特征参数,此方法一般选取13个特征参数,即主波高度、降中峡相
对高度H、重搏波相对高度h/H、主波上升斜率V、脉动周期时间T、收缩期时间比T1/T、舒张期时间比T2/T和
H(1+T1/T2)、收缩期面积比Sa/S、舒张期面积比Sb/S、脉搏波波形特征量K、收缩期面积特征量K1、舒张期面积特征量
K2[11]。每个特征参数可以反映独特的生理指标,例如,K值是一个以脉搏波波图面积变化为基础的脉搏波波形特征量,它可
反映血管外周阻力、血管壁弹性和血液黏度等人体心血管系统中最为重要的生理参数。然后以被测者的真实血压值作为因变
量,以脉搏波特征参数为自变量进行回归分析,建立起血压与特征参数的关系方程。方法原理如图1所示。
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