一种连续血压测量装置及自标定方法转让专利
申请号 : CN202110198815.5
文献号 : CN112998674B
文献日 : 2022-03-22
发明人 : 王慧泉 , 王宗阁 , 陈瑞娟 , 赵喆
申请人 : 天津工业大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种连续血压测量装置,其特征在于,所述装置包括:用于采集标准血压值和手指透射脉搏波信号的血压采集模块、用于采集上臂反射脉搏波信号的脉搏波采集模块以及用于处理各模块采集到的信号的微处理器模块,所述血压采集模块和所述脉搏波采集模块均与所述微处理器模块连接;所述连续血压测量装置的自标定方法包括:同一体位下,根据采集的至少两组压力信号、至少两组手指透射脉搏波信号和至少两组上臂反射脉搏波信号建立此体位下的无创连续血压计算模型;
预设时间内,持续采集手指透射脉搏波信号和上臂反射脉搏波信号,并根据所述手指透射脉搏波信号和所述上臂反射脉搏波信号计算不同时刻的脉搏波传导时间值;
利用所述无创连续血压计算模型和不同时刻的所述脉搏波传导时间值获得不同时刻的血压值;
预设时间后的任一时刻,利用所述血压采集模块采集该时刻的血压值,同时利用所述无创连续血压计算模型和该时刻的所述脉搏波传导时间值计算血压值;
将采集的血压值和计算的血压值进行比较,判断两者之间的误差是否大于设定误差阈值;
若是,则利用所述采集的血压值对所述无创连续血压计算模型进行校正,得到校正后的无创连续血压计算模型,并返回步骤“预设时间内,持续计算不同时刻的脉搏波传导时间值”;
若否,则结束,得到标定好的无创连续血压计算模型;
所述利用所述采集的血压值对所述无创连续血压计算模型进行校正,得到校正后的无创连续血压计算模型,具体包括:通过所述血压采集模块采集至少两组血压值,并通过所述微处理器模块计算至少两组脉搏波传导时间值,利用至少两组所述血压值和所述脉搏波传导时间值计算新建无创连续血压计算模型的系数;
将所述新建无创连续血压计算模型的系数与原有无创连续血压计算模型的系数共同组成双因素双水平正交试验数据组;
根据所述正交试验数据组利用正交试验法获得最优系数组合;
根据所述最优系数组合获得所述校正后的无创连续血压计算模型。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述血压采集模块包括:微型伺服压力控制系统,包括指套袖带、气泵和压力传感器,用于在控制所述气泵对所述指套袖带进行充、放气的过程中,通过所述压力传感器测量所述指套袖带的压力信号;
光电容积脉搏波检测装置,包括近红外光发射装置和近红外光接收装置,通过发射和接收近红外光来持续获得手指透射脉搏波信号;
所述压力信号和所述手指透射脉搏波信号用于计算血压值。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述近红外光发射装置与所述近红外光接收装置集成在指套袖带内部并与手指紧贴,使用时,所述近红外光发射装置从手指一侧向另一侧发送近红外光束,同时所述近红外光接收装置在手指另一侧接收透射近红外光,并将透射近红外光光强值转化为电压信号来持续获得手指处的透射脉搏波信号。
4.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述微型伺服压力控制系统和所述微处理器模块集成在腕表式设备中,所述腕表式设备显示测量的血压值。
5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述脉搏波采集模块中含有用于判断人体运动状态的加速度传感器,所述加速度传感器与所述微处理器模块连接。
6.一种连续血压测量装置自标定方法,其特征在于,所述方法采用权利要求1所述的装置进行,所述方法包括:
同一体位下,根据采集的至少两组压力信号、至少两组手指透射脉搏波信号和至少两组上臂反射脉搏波信号建立此体位下的无创连续血压计算模型;
预设时间内,持续采集手指透射脉搏波信号和上臂反射脉搏波信号,并根据所述手指透射脉搏波信号和所述上臂反射脉搏波信号计算不同时刻的脉搏波传导时间值;
利用所述无创连续血压计算模型和不同时刻的所述脉搏波传导时间值获得不同时刻的血压值;
预设时间后的任一时刻,利用所述血压采集模块采集该时刻的血压值,同时利用所述无创连续血压计算模型和该时刻的所述脉搏波传导时间值计算血压值;
将采集的血压值和计算的血压值进行比较,判断两者之间的误差是否大于设定误差阈值;
若是,则利用所述采集的血压值对所述无创连续血压计算模型进行校正,得到校正后的无创连续血压计算模型,并返回步骤“预设时间内,持续计算不同时刻的脉搏波传导时间值”;
若否,则结束,得到标定好的无创连续血压计算模型;
所述利用所述采集的血压值对所述无创连续血压计算模型进行校正,得到校正后的无创连续血压计算模型,具体包括:通过所述血压采集模块采集至少两组血压值,并通过所述微处理器模块计算至少两组脉搏波传导时间值,利用至少两组所述血压值和所述脉搏波传导时间值计算新建无创连续血压计算模型的系数;
将所述新建无创连续血压计算模型的系数与原有无创连续血压计算模型的系数共同组成双因素双水平正交试验数据组;
根据所述正交试验数据组利用正交试验法获得最优系数组合;
根据所述最优系数组合获得所述校正后的无创连续血压计算模型。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:在所述同一体位下,通过血压采集模块采集至少两组血压值之前,开启血压测量装置,当加速度传感器模块判断被测者的速度变化小于设定的加速度阈值时,微处理器模块控制各模块进行信号采集工作。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述血压值的采集方法包括:血压采集模块控制气泵对指套袖带进行充、放气;
检测压力信号及手指透射脉搏波信号的变化;
根据所述压力信号和所述手指透射脉搏波信号获得血压值。
9.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述无创连续血压计算模型的获取方法具体包括:
获取血压采集模块采集的至少两组血压值;
获取至少两组脉搏波传导时间值;
根据所述脉搏波传导时间值和所述血压值建立无创连续血压计算模型。
说明书 :
一种连续血压测量装置及自标定方法
技术领域
背景技术
紧急手术实施过程中,病人生理情况极易变化,医生及时清楚了解病人血压变化的情况对
于手术的成功实施具有十分重要的帮助。人体血压连续监测在睡眠质量的评估方面也有着
十分重要的帮助。在休息睡眠时,若出现睡眠呼吸暂停的症状,同时也会伴随着血压的快速
波动。连续无创监测血压值则可以很好地体现出这些波动信息,医生由此可以判断病人睡
眠障碍情况,为治疗提供了依据。
接固定在桡骨头的侧腹面,紧靠桡骨茎突的内侧。该方法对传感器的定位要求比较高,在测
量过程当中需要用袖带进行加压,降低了被测者的舒适度,不利于长时间的测量。容积补偿
法测量部位在指尖,通过光电描记法实现血管容积测定,通过袖带加压调节血管内外压差。
容积控制回路检测到血管容积的变化并反馈给压力控制电路,调节袖带压力来抵消血管容
积变化,实现对血管容积变化的补偿,测量此时袖带内压即可测得动脉血压。容积补偿法是
比较成熟的无创血压测量方法,可以实现连续的血压测量。但当长时间在被测部位施加一
定的压力后,被测部位的静脉血管在压力作用下容易导致静脉充血,影响测量精度。另外,
容积补偿法测量装置较复杂,佩戴舒适度差,甚至带来压痛感,因此,尽管容积补偿法具有
测量准确的特点,但是并不适合作为长时间连续的血压测量方法。
血压有关,1957年又有学者提出在一定范围内时,PWTT和动脉血压BP之间呈线性关系,而且
这种关系在某一个体身上,在一段时期内是相对稳定的。相比于动脉张力法和容积补偿法,
PWTT方法具有连续无创的优点,且测量设备对人体舒适度的影响最小,是目前连续血压测
量的最佳选择之一。然而由于被测者自身的运动或生活状态发生明显变化后会影响PWTT
值,因此需要对利用该方法的模型进行标定,而现有技术的方法中提到的标定模型仅最初
进行一次标定,后期测量过程中不再进行标定,而在实际应用时,被测者自身的运动或生活
状态会极大的影响PWTT值,同时会对PWTT与动脉血压直接的相关系数造成影响,因此仅一
次标定的连续血压测量方法会导致血压测量不准确,无法实现对使用者血压的连续准确测
量。
致PWTT和动态血压值之间的关系式不能得到及时更新,从而使PWTT方法得到的血压值的准
确性和可靠性不够高,为PWTT连续血压测量方法的临床应用造成了极大的困难。因此,亟需
一种连续血压测量装置及自标定方法。
发明内容
块采集到的信号的微处理器模块,所述血压采集模块和所述脉搏波采集模块均与所述微处
理器模块连接。
时间值”;
测血压构建血压与脉搏波传导时间之间的计算模型,之后连续采集PWTT并根据计算模型计
算对应时刻的血压值。每隔预设时间后,再次利用血压测量模块测量血压值,同时计算实测
血压与根据计算模型计算的血压之间的误差,若误差超过设定阈值,则利用标准血压值重
新对计算模型进行标定,并利用更新后的计算模型进行血压测量,实现对人体血压的连续
测量及自标定。
获取更加方便,更利于实现和应用;
可,不会给被测者日常生活带来不便,同时佩戴过程中无创、舒适度较高,能给更容易被使
用者接受。
压测量的高准确度优点和PWTT方法的高舒适度优点进行了结合,从而使得本发明在兼顾连
续血压测量的同时还能够保证血压测量准确性,能够达到在临床应用的标准。
附图说明
例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获
得其他的附图。
光发射装置;122‑近红外光接收装置;21‑加速度传感器。
具体实施方式
本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例,都属于本发明保护的范围。
采集模块2以及用于处理各模块采集到的信号的微处理器模块3,所述血压采集模块1和所
述脉搏波采集模块2均与所述微处理器模块3连接。
力传感器113测量指套袖带111的压力信号。
贴。当采用光电容积脉搏波检测装置12获得手指处的透射脉搏波信号时,近红外光发射装
置121从手指一侧向另一侧发送近红外光束,同时近红外光接收装置122在手指另一侧接收
透射近红外光,并将透射近红外光光强值转化为电压信号来持续获得手指处的透射脉搏波
信号。
会给被测者日常生活带来不便,同时佩戴过程中无创、舒适度较高,能给更容易被使用者接
受。
集模块2中含有用于判断人体运动状态的加速度传感器21,加速度传感器21与微处理器模
块3连接。
111的压力信号;
射装置121从手指一侧向另一侧发送近红外光束,同时近红外光接收装置122在手指另一侧
接收透射近红外光,并将透射近红外光光强值转化为电压信号来持续获得手指处的透射脉
搏波信号。
性形变与血管壁的内外压差不成比例关系。当血管壁的内外压差最小时,血管的波动是最
大的;当血管壁的内外压差最大时,血管的波动是最小的。首先通过气泵112对指套气囊充
气升压,直到阻断手指动脉的血流,此时压力差达到最大;然后,通过比例阀以合适的开度
缓慢放气,手指动脉逐渐导通,压力差逐渐减小,光电容积脉搏波检测装置12采集的手指处
脉搏波逐渐增大。指套持续放气泄压,当动脉血管内压力等于血管外压力即内外压差为0
时,脉搏波幅值达到最大;再放气泄压,脉搏波幅值逐渐变小,即压差逐渐变大。此过程的脉
搏波波动最大处所对应的血管容积即为系统实时跟随目标值V,进而得到图5中的手指透射
脉搏波(即PPG图)。
气压变化过程(P‑cuff图)。其中PPG图记录了袖带加压及放气过程中脉搏波变化情况,而此
过程中脉搏波峰峰值最大处即为所对应的血管容积,该时刻对应的气压值即为人体此时的
血压值。
导时间数据。然后建立初始BP与PWTT计算模型,即无创连续血压计算模型:BP=aPWTT+b,其
中a和b均为参数。
者的速度变化小于设定的加速度阈值时,则待测者的运动状态稳定,此时,微处理器模块3
指挥各模块开始进行信号采集工作。
更加方便,更利于实现和应用;
搏波从上臂到达手指处的时间作为PWTT。
集,且脉搏波信号是由上臂传递至手指处,因此上臂脉搏波信号先于手指脉搏波信号一段
时间,因此两个相邻上臂脉搏波波峰之间有且仅有一个手指脉搏波波峰,其余情况则视为
异常点去除。得到有效波段后,以上臂脉搏波波峰对应的时间点为脉搏波传导时间的起始
点,以上臂脉搏波波峰之后相邻的手指脉搏波波峰对应的时间点为脉搏波传导时间终止
点,这段时间长度即为所需的脉搏波传导时间。
压值,同时利用步骤S1中获得的无创连续血压计算模型以及此刻的脉搏波传导时间值计算
出当前时刻的血压值。需要说的是,此处所提到的一个小时仅是本实施例列举的一种情况,
并不作为对本申请的具体限定。
时间值”;
型对血压值进行连续测量;经过一段时间后,系统再次测量标准血压值,若误差大于一定阈
值,则利用血压检测设备测量的对原有计算模型进行标定,重新建立BP与PWTT之间的校正
模型,MBP与PWTT之间的函数关系变为fi+1,即MBP=fi+1(PWTT),之后利用标定后的计算模型
对血压值再次进行连续测量,最终通过不断的自标定来实现准确、连续的无创血压测量。
块3计算至少两组脉搏波传导时间值,利用至少两组所述血压值和所述脉搏波传导时间值
计算新建无创连续血压计算模型的系数;
可行性高的优点,更容易得到实现和应用。
连续测量的缺陷,将容积补偿法血压测量的高准确度优点和PWTT方法的高舒适度优点进行
了结合,从而使得本发明在兼顾连续血压测量的同时还能够保证血压测量准确性,能够达
到在临床应用的标准。因此本发明血压测量装置和测量方法的提出和应用为连续血压监
测、心脑血管疾病及睡眠监测等各方面带来极大的便利。
本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不
应理解为对本发明的限制。