CN102499658A - 中心血压波形重建模型及重建方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种中心血压波形重建模型及重建方法，该方法包括如下步骤：建立并采用双段串联传输线模型描述升主动脉与上臂血管末梢之间血压波的传输过程，双段串联传输线模型包括串联的第一传输线模型及第二传输线模型；基于双段串联传输线模型，获取中心血压波形与上臂血管末梢处血压波形之间的关系；测得并根据待测者上臂血管末梢处血压波形，结合中心血压波形和上臂末梢处血压波形之间的关系重建被测者的中心血压波形。本发明只需获取上臂血管末梢处血压波形即可重建中心血压波形，无需创伤且准确的对中心血压波形进行重建，从而能够根据重建后的中心血压波形获取大量准确信息，对待测者的心血管健康状况进行准确分析。

Description

中心血压波形重建模型及重建方法

【技术领域】

本发明涉及一种血压波形重建模型及重建方法，尤其涉及一种中心血压波形重建模型及重建方法。

【背景技术】

升主动脉(ascending aorta)处的中心血压波形是临床最重要的心血管生理参数之一。中心血压直接影响着心脏和脑部的血液循环和心脑血管的健康。例如，中心血压的长期异常可造成心室重构、心血管肥大等多种病变，并且中心血压的某些变化可直接引发冠状动脉和颈动脉处的粥样硬化斑块破裂，引发心脑血管急性事件。其次，中心血压的形态特征还携带着丰富的系统血管健康信息，例如，中心脉搏压和增强指数(augment index，AI)反映着系统动脉血管硬化度，为发现全身性动脉粥样硬化和血管系统的其他病变提供了有价值的参考。因此，密切监测升主动脉处中心血压波形对于心脑血管疾病患者的早期发现和心脑血管急性事件的早期预警至关重要。

中心血压波形可以通过血管穿刺和导管插入直接测量，但该测量过程会造成创伤，会给病人带来疼痛，除危重病人或术中需要外，临床上一般不采用。目前，临床上使用袖带式血压计可以在上臂处间接近似测得中心收缩压和和舒张压，但这两个血压值不能代替中心血压波形全面反映心血管系统的状态。外周血压波形可用多种无创方式获得。比如，张力测量法(tonometry)可在桡动脉、股动脉和颈动脉处连续测得血压波信号；基于容积钳原理的血压测量设备Finapres可在指尖连续获得血压波信号。

但是，由于血液脉动在从主动脉根部向血管系中各处传播的过程中会和动脉管壁相互作用而发生形变，末梢血管处的压力波形和中心血压波形有很大不同，不能准确获取中心血压波。

【发明内容】

有鉴于此，有必要提供一种无创且准确的中心血压波形重建方法。

此外，还有必要提供一种无创且准确的主动脉血压波形重建模型。

一种中心血压波形重建方法，包括如下步骤：

建立并采用双段串联传输线模型描述升主动脉与上臂血管末梢之间血压波的传输过程，所述双段串联传输线模型包括串联的第一传输线模型及第二传输线模型；

其中，所述第一传输线模型用于描述升主动脉至上臂血管的肱动脉分叉前的血压波传输过程，包括第一管道以及第一负载，所述第一管道用于描述血压波在肱动脉分叉前动脉血管内的近似无损传输过程，第一管道具有第一特征阻抗，第一负载用于描述从升主动脉到肱动脉分叉处的血压波反射效应；

所述第二传输线模型用于描述上臂血管桡动脉到上臂血管末梢之间的血压波传输过程，包括第二管道及第二负载，第二管道用于描述血压波在桡动脉内的近似无损传输过程，第二管道具有第二特征阻抗，第二负载用于描述桡动脉和上臂血管末梢处的血压波反射效应；

第一管道前端处血压波形为升主动脉处中心血压波形，第一管道后端血压波形为肱动脉分叉处血压波形，第二管道后端血压波形为上臂末梢处血压波形；

基于所述双段串联传输线模型，获取中心血压波形与上臂血管末梢处血压波形之间的关系；

测得并根据待测者上臂血管末梢处血压波形，结合中心血压波形和上臂末梢处血压波形之间的关系重建被测者的中心血压波形。

优选的，所述第一负载采用弹性腔模型，包括第一匹配阻抗、第一电阻以及第一电容，第一电阻与第一电容构成第一RC回路，第一匹配阻抗与第一管道和第一RC回路串联连接，所述第一匹配阻抗为第一特征阻抗的匹配阻抗。

优选的，所述第二负载采用弹性腔模型，包括第二匹配阻抗、第二电阻以及第二电容，第二电阻与第二电容构成第二RC回路，第二匹配阻抗与第二管道和第二RC回路串联连接，所述第二匹配阻抗为第二特征阻抗的匹配阻抗。

优选的，所述第一匹配阻抗与第一特征阻抗值相同，所述第二匹配阻抗与第二特征阻抗值相同。

优选的，所述基于所述双段串联传输线模型，获取中心血压波形与上臂末梢处血压波形之间的关系的步骤具体为：

基于所述双段串联传输线模型，获取升主动脉与上臂血管末梢之间血压波的传递函数；

根据所述传递函数，获取传递函数的时域等式，用时域等式描述中心血压波形和上臂末梢处血压波形的关系；

采用均值矫正参数，对中心血压波形进行均值矫正；

同步获取多组中心血压和上臂血管末梢处血压，估计时域等式中的参数和均值矫正参数，获取中心血压波形和上臂末梢处血压波形的关系。

优选的，所述均值矫正参数对于不同个体为固定不变的值。

一种中心血压波形重建模型，用于描述升主动脉与上臂血管末梢之间血压波的传输过程，所述模型为双段串联传输线模型，所述双段串联传输线模型包括串联的第一传输线模型及第二传输线模型；

所述第一传输线模型用于描述升主动脉至上臂血管的肱动脉分叉前的血压波传输过程，包括第一管道以及第一负载，所述第一管道用于描述血压波在肱动脉分叉前动脉血管内的近似无损传输过程，第一管道具有第一特征阻抗，第一负载用于描述从升主动脉到肱动脉分叉处的血压波反射效应；

所述第二传输线模型用于描述上臂血管桡动脉到上臂血管末梢之间的血压波传输过程，包括第二管道及第二负载，第二管道用于描述血压波在桡动脉内的近似无损传输过程，第二管道具有第二特征阻抗，第二负载弹性腔模型用于描述桡动脉和桡动脉末梢处的血压波反射效应；

第一管道前端处血压波形为升主动脉处中心血压波形，第一管道后端血压波形为肱动脉分叉处血压波形，第二管道后端血压波形为上臂末梢处血压波形。

优选的，所述第一负载采用弹性腔模型，包括第一匹配阻抗、第一电阻以及第一电容，第一电阻与第一电容构成第一RC回路，第一匹配阻抗与第一管道和第一RC回路串联连接，所述第一匹配阻抗为第一特征阻抗的匹配阻抗。

优选的，所述第二负载采用弹性腔模型，包括第二匹配阻抗、第二电阻以及第二电容，第二电阻与第二电容构成第二RC回路，第二匹配阻抗与第二管道和第二RC回路串联连接，所述第二匹配阻抗为第二特征阻抗的匹配阻抗。

优选的，所述第一匹配阻抗与第一特征阻抗值相同，所述第二匹配阻抗与第二特征阻抗值相同。

上述中心血压波形重建模型及方法，采用双段串联传输线模型用来描述血压波在升主动脉和上臂血管末梢之间的传输过程，根据该双段串联传输线模型能够准确获取升主动脉处中心血压波形和上臂血管末梢处血压波形的关系，从而只需获取上臂血管末梢处血压波形即可重建中心血压波形，配合当前的末梢连续血压无创监测设备可以无需创伤且准确的对中心血压波形进行估计，从而能够根据重建后的中心血压波形准确获取大量心血管系统的信息，对待测者的心血管健康状况进行准确分析。

【附图说明】

图1是一个实施例中主动脉血压波重建方法的流程图；

图2是一个实施例中双段串联传输线模型的结构示意图；

图3是图2所示步骤20的具体流程图。

图4是一个实施例中重建后的中心血压波形的示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。

图1是一个实施例中主动脉血压波重建方法的流程图；图2是一个实施例中双段串联传输线模型的结构示意图。结合图1和图2，该方法包括如下步骤：

S10：建立并采用双段串联传输线模型描述升主动脉与上臂血管末梢之间血压波的传输过程。

通常，假设血液流体是不可压缩的粘性牛顿流体，其在血管中的流动可用层流描述，则在这种假设下，能够用等效电路元件来描述血管各种动力学特性。

人体血压波在从左心室沿着动脉管壁向前传播的过程中，在阻力不匹配的位置会发生反射，任何位置的动脉血压波都是由前进波和反射波叠加形成。反射现象无处不在，但主要集中发生在几何或力学特性不连续部位。对于升主动脉与上臂血管末梢之间来说，反射的主要位置是肱动脉分叉和桡动脉末梢及手部。为了更准确反映反射效应对血压波的影响，采用双段串联传输线模型。

该实施例中，双段串联传输线模型(Transmission Line，TL)包括串联的第一传输线模型(TL1)100及第二传输线模型(TL2)200；第一传输线模型100包括第一管道110及第一负载120，第二传输线模型200包括第二管道210及第二负载220。

第一传输线模型100用于描述上臂血管的肱动脉。其中，第一管道110为无损均匀管道，用于描述肱动脉分叉前的动脉血管中的近似无损传输过程。第一管道110具有第一特征阻抗，其值为Z_c1。第一管道110的第一特征阻抗用于描述血管的顺应性和血流惯性的综合效应。第一负载120用于描述从升主动脉到肱动脉分叉处的血压波反射效应，其中主要是描述肱动脉分叉处的反射效应。该实施例中，第一负载120采用弹性腔模型(Windkessel)，包括第一匹配阻抗121、第一电阻122以及第一电容123。第一电阻122和第一电容123构成第一RC回路。第一匹配阻抗121与第一管道110和第一RC回路串联连接。第一匹配阻抗121是第一特征阻抗的匹配阻抗。在优选的实施方式中，第一匹配阻抗121与第一特征阻抗相同，其值也为Z_c1。第一电阻122和第一电容123分别表示肱动脉分叉处的血管阻抗和血管顺应性。第一电阻122的值为R₁，第一电容123的值为C₁。

第二传输线模型200用于描述上臂血管的桡动脉到上臂血管末梢的血压波传输过程。其中，第二管道210用于描述血压波在桡动脉内的近似无损传输过程。第二管道210具有第二特征阻抗，第二特征阻抗值为Z_c2。第二负载220用于描述桡动脉和上臂血管末梢处的血压波反射效应。该实施例中，上臂血管末梢为桡动脉末梢，即上臂血管末梢处血压波形通过测量桡动脉末梢处血压波形来获得。第二负载220也采用弹性腔模型(Windkessel)，包括第二匹配阻抗221、第二电阻222以及第二电容223。第二电阻222和第二电容223构成第二RC回路。第二匹配阻抗221是第二特征阻抗的匹配阻抗。在优选的实施方式中，第二匹配阻抗221与第二特征阻抗值相同，其值也为Z_c2。第二电阻222和第二电容223分别表示桡动脉末梢处的血管阻抗和血管顺应性。第二电阻222的值为R₂，第二电容223的值为C₂。

第一管道110前端处血压波形为升主动脉处的中心血压波形，标记为P₀。第一管道110后端血压波形为肱动脉分叉处血压波形，标记为P₁。第二管道210后端血压波形为上臂血管末梢处血压波形，标记为P₂，也即上臂末梢处血压波形。血压波传导过第一管道110所用时间为T_d1，表示血压波从中心传导到肱动脉分叉处所用的时间。血压波传导过第二管道210所用时间为T_d2，表示血压波从肱动脉分叉传导到桡动脉末梢所用的时间(Pulse Transient Time，PTT)。

S20：基于双段串联传输线模型，获取中心血压波形与上臂血管末梢处血压波形之间的关系。

如图3所示，该实施例中，基于双段串联传输线模型，获取中心血压波形与上臂血管末梢处血压波形之间的关系的步骤具体为：

S21：基于该双段串联传输线模型，获取升主动脉与上臂血管末梢之间血压波的传递函数。

血压波由升主动脉传递到上臂血管末梢处具有一定的传递函数，传递函数能够描述升主动脉处中心血压波形和上臂末梢处血压波形的关系。基于该双段串联传输线模型，获取升主动脉与上臂血管末梢之间血压波的传递函数，也即获取该双段串联传输线模型的传递函数。

该实施例中，在拉氏域推导从升主动脉到上臂血管末梢处(以桡动脉末梢处为例)的血压波传递函数G，所有公式的推导都是在拉氏域。

假设从升主动脉到肱动脉分叉处的血压波传递函数为G₁，即第一传输线模型100的传递函数为G₁；从肱动脉分叉处到桡动脉末梢处血压波传递函数为G₂，即第二传输线模型200的传递函数为G₂，则：

$G\left(s\right)=\frac{P_2}{P_1}\×\frac{P_1}{P_0}=G_1\left(s\right)G_2\left(s\right).---\left(1\right)$

对于第二传输线模型200的传导函数G₂(s)，根据波的传播过程可得：

$G_2\left(s\right)=\frac{P_2}{P_1}=\frac{1+{\mathrm{\Γ}}_2\left(s\right)}{e^{T_{d2}s}+{\mathrm{\Γ}}_2\left(s\right)e^{-T_{d2}s}},---\left(2\right)$

其中：Γ₂(s)为桡动脉末梢处的反射系数。

Γ₂(s)的取值由桡动脉末梢处的前向阻抗(也即第二负载220的阻抗)Z₂和第二管道210特征阻抗Z_c2决定，如下：

${\mathrm{\Γ}}_2\left(s\right)=\frac{Z_1\left(s\right)-Z_{c2}}{Z_2\left(s\right)+Z_{c2}}.---\left(3\right)$

根据图2所示计算得出

${\mathrm{\Γ}}_2\left(s\right)=\frac{\mathrm{\β}}{s+\mathrm{\α}}---\left(4\right)$

其中： $\mathrm{\β}=\frac{1}{2Z_{c2}{C}_2},$ $\mathrm{\α}=\mathrm{\β}+\frac{1}{R_2{C}_2}.$

第一传输线模型100的传递函数G₁(s)可以用类似步骤计算，如下：

$G_1\left(s\right)=\frac{P_1}{P_0}=\frac{1+{\mathrm{\Γ}}_1\left(s\right)}{e^{T_{d1}s}+{\mathrm{\Γ}}_1\left(s\right)e^{-T_{d1}s}},---\left(6\right)$

其中： ${\mathrm{\Γ}}_1=\frac{Z_1\left(s\right)-Z_{c1}}{Z_1\left(s\right)+Z_{c1}}.---\left(7\right)$

而上式中从第一管道110分叉处的前向阻抗Z₁由如下公式计算得到：

$Z_1\left(s\right)=Z_{\mathrm{in}2}\left(s\right)+\frac{R_1}{1+C_1{R}_{1}s}+Z_{c1},---\left(8\right)$

其中：Z_in2是第二传输线模型200的输入阻抗，其计算公式如下：

$Z_{\mathrm{in}2}\left(s\right)=\frac{e^{T_{d2}s}+{\mathrm{\Γ}}_2\left(s\right)e^{-T_{d2}s}}{e^{T_{d2}s}-{\mathrm{\Γ}}_2\left(s\right)e^{-T_{d2}s}}{Z}_{c2}.---\left(9\right)$

将式子(2)-(9)依次带入(1)，即可得出传递函数：

$G\left(s\right)=G_1\left(s\right)G_2\left(s\right)=\frac{P_2}{P_0}=\frac{N\left(s\right)}{D\left(s\right)},---\left(10\right)$

G(s)的分子和分母分别为：

$N\left(s\right)=2e^{-(T_{d2}+T_{d1})s}\·\{a_1{s}^3+[a_1(\mathrm{\α}+\mathrm{\β})+a_2]s^2+[a_2(\mathrm{\α}+\mathrm{\β})+a_3]s+$

$a_3(\mathrm{\α}+\mathrm{\β})+a_4(\mathrm{\α}+\mathrm{\β})e^{-2T_{d2}s}+[a_4+a_5(\mathrm{\α}+\mathrm{\β})]{\mathrm{se}}^{-2T_{d2}s}+a_5{s}^2{e}^{-2T_{d2}s}\},$

$D\left(s\right)=a_6{s}^3+(a_6\mathrm{\α}+a_7)s^2+(a_7\mathrm{\α}+a_8)s+(a_9\mathrm{\α}+a_8\mathrm{\β})e^{-2T_{d2}s}+a_8\mathrm{\α}+$

$(a_9+a_{10}\mathrm{\α}+a_7\mathrm{\β}){\mathrm{se}}^{-2T_{d2}s}+(a_{10}+a_6\mathrm{\β})s^2{e}^{-2T_{d2}s}+a_9\mathrm{\β}{e}^{-4T_{d2}s}+$

$a_{10}\mathrm{\β}{\mathrm{se}}^{-4T_{d2}s}+e^{-2T_{d1}s}\·\{a_{11}{s}^3+(a_{11}\mathrm{\α}+a_{12})s^2+(a_{12}\mathrm{\α}+a_{13})s+(a_{14}\mathrm{\α}+a_{13}\mathrm{\β})e^{-2T_{d2}s}+a_{13}\mathrm{\α}+,$

$(a_{14}+a_{15}\mathrm{\α}+a_{12}\mathrm{\β}){\mathrm{se}}^{-2T_{d2}s}+(a_{15}+a_{11}\mathrm{\β})s^2{e}^{-2T_{d2}s}+a_{14}\mathrm{\β}{e}^{-4T_{d2}s}+a_{15}\mathrm{\βs}{e}^{-4T_{d2}s}\}$

其中：

a₁＝(Z_c1+Z_c2)C₁R₁

a₂＝Z_c1+Z_c2+(Z_c1+Z_c2)C₁R₁α+R₁

a₃＝α(Z_c1+Z_c2+R₁)

a₄＝β(Z_c2-Z_c1)-R₁β

a₅＝C₁R₁β(Z_c2-Z_c1)

a₆＝(2Z_c1+Z_c2)C₁R₁

a₇＝(2Z_c1+Z_c2)(1+C₁R₁α)+R₁

a₈＝α(2Z_c1+Z_c2+R₁)

a₉＝β(Z_c2-2Z_c1-R₁)

a₁₀＝C₁R₁β(Z_c2-2Z_c1)

a₁₁＝Z_c2C₁R₁

a₁₂＝R₁+Z_c2+Z_c2αC₁R₁

a₁₃＝Z_c2α+R₁α

a₁₄＝(Z_c2-R₁)β

a₁₅＝Z_c2βC₁R₁。

再由式(10)可得：

P₂D(s)＝P₀N(s)。(11)

S22：根据传递函数，获取传递函数的时域等式，用时域等式描述中心血压波形和上臂末梢处血压波形的关系。

该实施例中，根据式(11)，利用前向欧拉方法得出式(11)对应的时域等式，也即获取升主动脉处中心血压波形P₀和桡动脉末梢处血压波形P₂在时域的关系，表示如下：

a₆P₂(t+3)+

[-3a₆+(a₆α+a₇)T]P₂(t+2)+

[3a₆-2(a₆α+a₇)T+(a₇α+a₈)T²]P₂(t+1)+

[-a₆+(a₆α+a₇)T-(a₇α+a₈)T²+a₈αT³]P₂(t)+

(a₁₀+a₆β)TP₂(t-2T_d2+2)+

[(a₉+a₁₀α+a₇β)T²-2(a₁₀+a₆β)T]P₂(t-2T_d2+1)+

[(a₉α+a₈β)T³-(a₉+a₁₀α+a₇β)T²+(a₁₀+a₆β)T]P₂(t-2T_d2)+

a₁₀βT²P₂(t-4T_d2+1)+

[a₉βT³-a₁₀βT²]P₂(t-4T_d2)+

a₁₁P₂(t+3-2T_d1)+

[-3a₁₁+(a₁₁α+a₁₂)T]P₂(t+2-2T_d1)+

[3a₁₁-2(a₁₁α+a₁₂)T+(a₁₂α+a₁₃)T²]P₂(t+1-2T_d1)+

[-a₁₁+(a₁₁α+a₁₂)T-(a₁₂α+a₁₃)T²+a₁₃αT³]P₂(t-2T_d1)+

(a₁₅+a₁₁β)TP₂(t-2T_d2+2-2T_d1)+

[(a₁₄+a₁₅α+a₁₂β)T²-2(a₁₅+a₁₁β)T]P₂(t-2T_d2+1-2T_d1)+

[(a₁₄α+a₁₃β)T³-(a₁₄+a₁₅α+a₁₂β)T²+(a₁₅+a₁₁β)T]P₂(t-2T_d2-2T_d1)+

a₁₅βT²P₂(t-4T_d2+1-2T_d1)+

[a₁₄βT³-a₁₅βT²]P₂(t-4T_d2-2T_d1)

2a₁P₀(t-T_d1-T_d2+3)+

[-6a₁+2(a₁α+a₁β+a₂)T]P₀(t-T_d1-T_d2+2)+

[6a₁-4(a₁α+a₁β+a₂)T+2(a₂α+a₂β+a₃)T²]P₀(t-T_d1-T_d2+1)+

[-2a₁+2(a₁α+a₁β+a₂)T-2(a₂α+a₂β+a₃)T²+(12)

2a₃(α+β)T³]P₀(t-T_d1-T_d2)+

2a₅TP₀(t-T_d1-3T_d2+2)+

2[(a₄+a₅α+a₅β)T²-2a₅T]P₀(t-T_d1-3T_d2+1)+

2[a₄(α+β)T³-(a₄+a₅α+a₅β)T²+a₅T]P₀(t-T_d1-3T_d2)

其中，T为采样间隔。

式(12)时域等式描述的关系中有多个未知参数，分别为Z_c1，Z_c2，R₁，R₂，C₁，C₂，T_d1，T_d2，即时域等式中具有的多个个未知参数分别为双段串联传输线模型的各个参数。

根据式子(12)，描述上臂血管末梢处血压波P₂和升主动脉处血压波P₀之间关系的时域等式形式可表述为：

c₁P₂(t+3)+c₂P₂(t+2)+c₃P₂(t+1)+c₄P₂(t)+c₅P₂(t-2T_d2+2)+

c₆P₂(t-2T_d2+1)+c₇P₂(t-2T_d2)+c₈P₂(t-4T_d2+1)+c₉P₂(t-4T_d2)

+c₁₀P₂(t-2T_d1+3)+c₁₁P₂(t-2T_d1+2)+c₁₂P₂(t-2T_d1+1)+

c₁₃P₂(t-2T_d1)+c₁₄P₂(t-2T_d2-2T_d1+2)+c₁₅P₂(t-2T_d2-2T_d1+1)+

c₁₆P₂(t-2T_d2-2T_d1)+c₁₇P₂(t-4T_d2-2T_d1+1)+c₁₈P₂(t-4T_d2-2T_d1)(13)

＝c₁₉P₀(t-T_d1-T_d2+3)+c₂₀P₀(t-T_d1-T_d2+2)+

c₂₁P₀(t-T_d1-T_d2+1)+c₂₂P₀(t-T_d1-T_d2)+

c₂₃P₀(t-T_d1-3T_d2+2)+c₂₄P₀(t-T_d1-3T_d2+1)+

c₂₅P₀(t-T_d1-3T_d2)

确定8个未知参数之后，计算得到式子(13)中的系数[c₁...c₂₅]也就确定了中心血压波形P₀和上臂血管末梢处血压波形P₂之间的关系。

S23：采用均值矫正参数，对中心血压波波形进行均值矫正。

由于，桡动脉血压波形与中心血压波形相比，在波形形状以及平均值上都有改变，使得重建后的中心血压波形，在形状上与中心血压波形接近，但在均值上仍有差别，需要进行均值矫正。该实施例中，引入均值矫正参数os，对重建后的中心血压波形进行均值矫正，即：

$P_0^{*}=P_0+\mathrm{os},---\left(14\right)$

其中：是矫正后的中心血压波形。均值矫正参数os对于不同个体为固定不变的值。均值矫正参数os通过求中心平均血压和桡动脉平均血压的人群平均值获得。

对中心血压估计值进行均值矫正后，使得最终的中心血压波形更加准确。

S24：同步获取多组中心血压和上臂血管末梢处血压，估计时域等式中的参数和均值矫正参数，获取中心血压波形和上臂末梢处血压波形的关系。

该实施例中，为估计时域等式中的参数，同步测量得到多组中心血压信号P₀和上臂末梢血压信号P₂。然后将同组中心血压和上臂血管末梢血压的均值对准，并带入式(12)，估计9个未知参数：Z_c1，Z_c2，R₁，R₂，C₁，C₂，T_d1，T_d2，os。其中(T_d1+T_d2)，也即从升主动脉到桡动脉末梢的血压波传输时间，可以通过计算同一心动周期内的升主动脉血压波和桡动脉血压波上升沿底点的时间差得出。并且以(T_d1+T_d2)的值为约束，优化最小均方差可以估算出其他参数。

估算出式(12)中的参数后，计算得出式(13)的系数[c₁...c₂₅]。然后对多组[c₁...c₂₅]估计值求均值，最终得到平均的时域等式，从而获取中心血压波形和上臂末梢处血压波形的关系。

S30：测得并根据待测者上臂血管末梢处血压波形，结合中心血压波形和上臂末梢处血压波形之间的关系重建被测者的中心血压波形。

获取中心血压波形和上臂末梢处血压波形的关系后，从待测者上臂测量获取待测者上臂血管末梢处血压波形，根据中心血压波形和上臂血管末梢处血压波形的关系以及上臂血管末梢处血压波形，从而重建出被测者的中心血压波形。

图4是一个实施例中重建后的中心血压波形示意图。如图4所示，桡动脉血压实际测得波形和中心血压实际测得波形之间的根均方误差为8.579mmHg，误差较大。而根据该双段串联传输线模型重建的中心血压波形与中心血压实际测得波形之间的根均方误差仅为1.4621mmHg，误差极小，重建准确度极高，配合当前的末梢连续血压无创监测设备可以无需创伤且准确的对中心血压波形进行估计，从而能够根据重建后的中心血压波形准确获取大量心血管系统的信息，对待测者身体状况进行准确分析。

在其他实施例中，第一负载和第二负载还可以采用单独的电阻。上臂血管末梢还可为指尖末梢，上臂血管末梢血压波形在指尖处测量获得。

此外，还提供一种中心血压波形重建模型，所述模型为上述的双段串联传输线模型。

上述中心血压波形重建模型及方法，采用双段串联传输线模型用来描述血压波在升主动脉和上臂血管末梢之间的传输过程，根据该双段串联传输线模型能够准确获取升主动脉处中心血压波形和上臂血管末梢处血压波形的关系，从而只需获取上臂血管末梢处血压波形即可重建中心血压波形，无需创伤且准确的对中心血压波形进行重建，从而能够根据重建后的中心血压波形获取大量准确信息，对待测者的心血管健康状况进行准确分析。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种中心血压波形重建方法，包括如下步骤：

建立并采用双段串联传输线模型描述升主动脉与上臂血管末梢之间血压波的传输过程，所述双段串联传输线模型包括串联的第一传输线模型及第二传输线模型；

其中，所述第一传输线模型用于描述升主动脉至上臂血管的肱动脉分叉前的血压波传输过程，包括第一管道以及第一负载，所述第一管道用于描述血压波在肱动脉分叉前动脉血管内的近似无损传输过程，第一管道具有第一特征阻抗，第一负载用于描述从升主动脉到肱动脉分叉处的血压波反射效应；

所述第二传输线模型用于描述上臂血管桡动脉到上臂血管末梢之间的血压波传输过程，包括第二管道及第二负载，第二管道用于描述血压波在桡动脉内的近似无损传输过程，第二管道具有第二特征阻抗，第二负载用于描述桡动脉和上臂血管末梢处的血压波反射效应；

第一管道前端处血压波形为升主动脉处中心血压波形，第一管道后端血压波形为肱动脉分叉处血压波形，第二管道后端血压波形为上臂末梢处血压波形；

基于所述双段串联传输线模型，获取中心血压波形与上臂血管末梢处血压波形之间的关系；

测得并根据待测者上臂血管末梢处血压波形，结合中心血压波形和上臂末梢处血压波形之间的关系重建被测者的中心血压波形。

2.根据权利要求1所述的中心血压波形重建方法，其特征在于，所述第一负载采用弹性腔模型，包括第一匹配阻抗、第一电阻以及第一电容，第一电阻与第一电容构成第一RC回路，第一匹配阻抗与第一管道和第一RC回路串联连接，所述第一匹配阻抗为第一特征阻抗的匹配阻抗。

3.根据权利要求2所述的中心血压波形重建方法，其特征在于，所述第二负载采用弹性腔模型，包括第二匹配阻抗、第二电阻以及第二电容，第二电阻与第二电容构成第二RC回路，第二匹配阻抗与第二管道和第二RC回路串联连接，所述第二匹配阻抗为第二特征阻抗的匹配阻抗。

4.根据权利要求3所述的中心血压波形重建方法，其特征在于，所述第一匹配阻抗与第一特征阻抗值相同，所述第二匹配阻抗与第二特征阻抗值相同。

5.根据权利要求1所述的中心血压波形重建方法，其特征在于，所述基于所述双段串联传输线模型，获取中心血压波形与上臂末梢处血压波形之间的关系的步骤具体为：

基于所述双段串联传输线模型，获取升主动脉与上臂血管末梢之间血压波的传递函数；

根据所述传递函数，获取传递函数的时域等式，用时域等式描述中心血压波形和上臂末梢处血压波形的关系；

采用均值矫正参数，对中心血压波形进行均值矫正；

同步获取多组中心血压和上臂血管末梢处血压，估计时域等式中的参数和均值矫正参数，获取中心血压波形和上臂末梢处血压波形的关系。

6.根据权利要求5所述的中心血压波形重建方法，其特征在于，所述均值矫正参数对于不同个体为固定不变的值。

7.一种中心血压波形重建模型，用于描述升主动脉与上臂血管末梢之间血压波的传输过程，其特征在于，所述模型为双段串联传输线模型，所述双段串联传输线模型包括串联的第一传输线模型及第二传输线模型；

所述第一传输线模型用于描述升主动脉至上臂血管的肱动脉分叉前的血压波传输过程，包括第一管道以及第一负载，所述第一管道用于描述血压波在肱动脉分叉前动脉血管内的近似无损传输过程，第一管道具有第一特征阻抗，第一负载用于描述从升主动脉到肱动脉分叉处的血压波反射效应；

所述第二传输线模型用于描述上臂血管桡动脉到上臂血管末梢之间的血压波传输过程，包括第二管道及第二负载，第二管道用于描述血压波在桡动脉内的近似无损传输过程，第二管道具有第二特征阻抗，第二负载弹性腔模型用于描述桡动脉和桡动脉末梢处的血压波反射效应；

第一管道前端处血压波形为升主动脉处中心血压波形，第一管道后端血压波形为肱动脉分叉处血压波形，第二管道后端血压波形为上臂末梢处血压波形。

8.根据权利要求7所述的中心血压波形重建模型，其特征在于，所述第一负载采用弹性腔模型，包括第一匹配阻抗、第一电阻以及第一电容，第一电阻与第一电容构成第一RC回路，第一匹配阻抗与第一管道和第一RC回路串联连接，所述第一匹配阻抗为第一特征阻抗的匹配阻抗。

9.根据权利要求8所述的中心血压波形重建模型，其特征在于，所述第二负载采用弹性腔模型，包括第二匹配阻抗、第二电阻以及第二电容，第二电阻与第二电容构成第二RC回路，第二匹配阻抗与第二管道和第二RC回路串联连接，所述第二匹配阻抗为第二特征阻抗的匹配阻抗。

10.根据权利要求9所述的中心血压波形重建模型，其特征在于，所述第一匹配阻抗与第一特征阻抗值相同，所述第二匹配阻抗与第二特征阻抗值相同。

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