CN102894964B - 一种无创血压测量方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无创血压测量方法，包括检测压力和振荡脉搏波、基于所述检测的压力和振荡脉搏波进行血压计算的过程，所述血压计算的过程包括：根据振荡脉搏波计算平均压；根据所述平均压将要计算的血压进行分段；对于各个分段区间，应用相对应的预先设置的信号特征模板进行匹配；根据匹配的信号特征模板来计算血压。本发明还公开了一种无创血压测量装置。本发明通过在分段中应用模板匹配，能更接近真实的对比对象，从而提高血压计算的准确性。

Description

一种无创血压测量方法和装置

技术领域

本发明涉及一种医疗器械，尤其涉及一种无创血压测量方法和装置。

背景技术

现有技术中，无创血压测量大部分是基于振荡法的，在测量中对振荡波、袖带压进行处理，并依据经验的比例系数计算血压值。由于血压的影响因素很多，例如年龄、手臂粗细、胖瘦、妊娠、肾病、心血管病、血压高低等不同的情况，目前的方法是根据听诊法或有创压法作为参考，利用同步、顺序的临床试验方法，来获得参考方法和无创血压对比方法的结果，并利用统计学对无创血压的结果修正，从而获得符合要求的测量结果。

但是现有技术没有能针对上述的各种情况建立起针对性的计算方法，以获得最佳的计算结果，既能保证单个的准确性，更能保证统计学的准确性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种能根据个体差异进行准确测量的无创血压测量方法。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种基于上述测量方法的装置。

本发明要解决的技术问题通过以下技术方案加以解决：

一种无创血压测量方法，包括检测压力和振荡脉搏波、基于所述检测的压力和振荡脉搏波进行血压计算的过程，所述血压计算的过程包括：

根据振荡脉搏波计算平均压；

根据所述平均压将要计算的血压进行分段；

对于各个分段区间，应用相对应的预先设置的信号特征模板进行匹配；

根据匹配的信号特征模板来计算血压。

其中所述信号特征模板是通过年龄、手臂粗细、胖瘦、妊娠、肾病、心血管病、血压高低、袖套捆绑过松因素其中的一种或多种来预先设定的。

其中所述信号特征模板包括振荡脉搏波的包络形状。

其中所述对于各个分段区间，应用相对应的预先设置的信号特征模板进行匹配包括：将各个分段区间内振荡脉搏波的包络形状与信号特征模板进行比较，选择最接近的信号特征模板作为匹配模板，获得基于当前分段和匹配的系数；

其中所述根据匹配的信号特征模板来计算血压包括：根据所述匹配的系数和包络形状计算收缩压、舒张压和脉率。

其中所述根据匹配的信号特征模板来计算血压还包括：根据计算出来的收缩压、舒张压评估与平均压的关系的合理性。

一种无创血压测量装置，包括测量模块，用于检测压力和振荡脉搏波，并基于所述检测的压力和振荡脉搏波进行血压计算，所述测量模块包括计算单元和模板单元；所述模板单元用于存储预先设置的信号特征模板；所述计算单元用于根据振荡脉搏波计算平均压，根据所述平均压将要计算的血压进行分段，对于各个分段区间，应用相对应的所述模板单元中预先设置的信号特征模板进行匹配，根据匹配的信号特征模板来计算血压。

其中所述模板单元还用于存储通过年龄、手臂粗细、胖瘦、妊娠、肾病、心血管病、血压高低、袖套捆绑过松因素其中的一种或多种来预先设定的信号特征模板库。

其中所述模板单元还用于存储振荡脉搏波的包络形状。

其中所述计算单元还用于将各个分段区间内振荡脉搏波的包络形状与信号特征模板进行比较，选择最接近的信号特征模板作为匹配模板，获得基于当前分段和匹配的系数；根据所述匹配的系数和包括形状计算收缩压、舒张压和脉率。

其中所述计算单元还用于根据计算出来的收缩压、舒张压评估与平均压的关系的合理性。

由于采用了以上技术方案，使本发明具备的有益效果在于：

(1)在本发明的具体实施方式中，通过在分段中应用模板匹配，能更接近真实的对比对象，从而提高血压计算的准确性。

(2)在本发明的具体实施方式中，通过在模板中考虑一些个体差异，例如年龄、手臂粗细、胖瘦等因素，解决血压测量中由于个体差异所引入的误差，进一步提高了准确性。

(3)在本发明的具体实施方式中，通过“包络形状”的匹配进行模板的匹配选择，简单、易于实现。

(4)在本发明的具体实施方式中，通过计算出的收缩压和舒张压与平均压的关系的评价，进行合理性判断，增加了系统的稳定性和可靠性。

附图说明

图1示出了根据本发明无创血压测量方法的一个实施例的流程图；

图2示出根据本发明无创血压测量方法的另一个实施例的流程图；

图3示出根据本发明无创血压测量方法的又一个实施例的流程图；

图4示出根据本发明无创血压测量方法的又一个实施例的模板匹配示意图；

图5示出根据本发明无创血压测量装置的一个实施例的结构示意图；

图6示出根据本发明无创血压测量装置的另一个实施例的结构示意图；

图7为根据本发明无创血压测量装置的另一个实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明的具体实施方式采用振荡法来测量血压，即采用捆绑在被测对象的上手臂(或腕部、大腿部)的袖套，通过控制的充气泵和放气阀对这个袖套进行充气、放气，阻塞和恢复手臂中的血液流动，并利用与袖套连接的压力传感器、测量电路，以及存储于微处理器中的软件及算法，对检测到的压力、脉搏波进行分析，最终计算出收缩压、舒张压、平均压和脉率等参数，并通过接口，上传这些测量参数，并在输出设备上进行参数值和状态的显示，提供为医护人员在对被监测人的血压状态的判别参考。

本发明具体实施方式的测量中，要完成上述血压参数的准确监测，除了需要对脉搏波、压力的可靠检测以外，最关键的部分是根据脉搏波、压力来计算收缩压、舒张压。本发明的实施例采用比例系数法，而数字听诊法用于在建立模板库时进行验证和比较。但是由于比例系数法是基于经验的，常规的做法是在不同的血压段，根据对比方法的结果，也分段分别设置相关的比例系数进行计算，由于血压的影响因素很多，比如年龄、身体差异、袖套、各种疾病等，产生了信号的特征差异很大，这样将带来血压测量的准确性不足的问题，特别是针对中老年人的测量误差会更大，虽然根据标准中所要求的统计结果仍是满足标准的要求。

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1示出了根据本发明无创血压测量方法的一个实施例的流程图，包括检测压力和振荡脉搏波、基于该检测的压力和振荡脉搏波进行血压计算的过程，该血压计算的过程包括以下步骤：

步骤102：根据振荡脉搏波计算平均压；

步骤104：根据平均压将要计算的血压进行分段；

步骤106：对于各个分段区间，应用相对应的预先设置的信号特征模板进行匹配；

步骤108：根据匹配的信号特征模板来计算血压。

一种实施方式，选择振荡脉搏波的最大值来计算平均压；再根据平均压将血压分成多段，例如4段，当然也可以分成其他数的多段，需要和模板中的分段一致。

一种实施方式，信号特征模板是通过考虑年龄、手臂粗细、胖瘦、妊娠、肾病、心血管病、血压高低、袖套捆绑过松因素其中的一种或多种来预先设定的。可以将考虑上述各种因素的样本之特征抽取出来，特征可以是振荡脉搏波的包络形状。

一种实施方式，步骤106进一步包括：将各个分段区间内振荡脉搏波的包络形状与信号特征模板进行比较，选择最接近的信号特征模板作为匹配模板，获得基于当前分段和匹配的系数；匹配的系数主要包括计算收缩压、舒张压的比例系数。

一种实施方式，步骤108进一步包括：根据所述匹配的系数和包络形状计算收缩压、舒张压和脉率；根据计算出来的收缩压、舒张压评估与平均压的关系的合理性。

图2示出根据本发明无创血压测量方法的另一个实施例的流程图，其包括：

步骤202：系统初始化；

步骤204：系统状态监测、检查，若正常转入步骤206，否则转入步骤220；

步骤206：等待命令，有命令转入步骤208，否则转入步骤204；

步骤208：启动充气操作；

步骤210：进行压力安全判别，若过压，则转入步骤220，若正常转入步骤212；

步骤212：进行时间安全判别，若超时，则转入步骤220，若正常转入步骤214；

步骤214：采集压力、脉搏波及特征识别；

步骤216：判断本次测量是否结束，若结束转步骤218，否则转入步骤212；

步骤218：血压计算并上传数据，转入步骤204；

步骤220：报错、终止测量，转入步骤204。

图3示出根据本发明无创血压测量方法的又一个实施例的流程图，其包括获取振荡脉搏波并基于该振荡脉搏波进行血压计算的过程，该过程包括：

步骤302：振荡脉搏波极值趋势插值与平滑，构建完整振荡脉搏波包络；

步骤304：根据振荡脉搏波包络搜索最大值，获得平均压；

步骤306：根据平均压获得分段血压计算窗口；如可将血压的计算分成多段，如40-90mmHg，91-150mmHg，151-200mmHg，201-250mmHg等，本领域技术人员应该理解，该分段仅是示例性的，可按照与此不同的分段规律进行分段；

步骤308：根据分段中的包络进行模板匹配分析、获得基于窗口和匹配的系数，该匹配分析可以将模板中存储的特征与当前包络进行比较，获得最接近的模板，比较方法可以通过面积比较法，如图4所示，圆点为测量的脉搏波包络，方点为模板包络，阴影就是二者的重叠面积，该面积最大者即为最匹配模板。本领域技术人员应该理解，还可使用其他的方法进行最匹配模板的选择，例如脉搏波变化率匹配方法；

步骤310：根据系数和包络计算收缩压和舒张压，同时计算脉率。找到最匹配模板后，可以使用该模板的收缩压和舒张压的比例系数来进行计算。

步骤312：再根据收缩压、舒张压和平均压的关系确认结果的合理性，防止出现不可预料的错误，以增强可靠性；

步骤314：输出血压值、计算结束。

图5示出根据本发明无创血压测量装置的一个实施例的结构示意图，包括：包括测量模块，用于检测压力和振荡脉搏波，并基于所述检测的压力和振荡脉搏波进行血压计算，该测量模块包括计算单元和模板单元。模板单元用于存储预先设置的信号特征模板；计算单元用于根据振荡脉搏波计算平均压，根据平均压将要计算的血压进行分段，对于各个分段区间，应用相对应的模板单元中预先设置的信号特征模板进行匹配，根据匹配的信号特征模板来计算血压。

一种实施方式，模板单元还用于存储通过考虑年龄、手臂粗细、胖瘦、妊娠、肾病、心血管病、血压高低、袖套捆绑过松因素其中的一种或多种来预先设定的信号特征模板库，信号特征模板库存储的是振荡脉搏波的包络形状。

一种实施方式，计算单元还用于将各个分段区间内振荡脉搏波的包络形状与信号特征模板进行比较，选择最接近的信号特征模板作为匹配模板，获得基于当前分段和匹配的系数；根据匹配的系数和包络形状计算收缩压、舒张压；同时，脉率是通过振荡脉搏波的相邻波峰的间期来计算的。

一种实施方式，计算单元还用于根据计算出来的收缩压、舒张压评估与平均压的关系的合理性。

图6示出根据本发明无创血压测量装置的另一个实施例的结构示意图，本实施例示出的是测量模块，其具体包括测量单元、计算单元和模板单元，其中测量单元包括袖套、与袖套连接的气路连接、传感器1和传感器2，分别与传感器1和传感器2连接的压力放大电路1和压力放大电路2，放大电路1通过脉搏放大电路经过模数转换后连接到计算单元的微处理器，压力放大电路2通过比较器与微处理器相连，气路连接与充气泵和放气阀1以及放气阀2连接，充气泵、放气阀1和放气阀2分别通过控制1、控制2和控制3与计算单元的微处理器连接。计算单元包括微处理器。

本实施例中，监测设备中的测量部件与控制及显示主机的完全剥离，形成一个完全独立的测量子系统；这个测量子系统与主机的连接是通过数字式方式实现的；这个测量子系统的软件算法是基于血压分段、多个模板匹配技术的综合血压计算方法。首先是依据平均压将血压的计算分成多段，如40-90mmHg，91-150mmHg，151-200mmHg；201-250mmHg等，其次在这些分段的基础上建立针对性的模板，模板的主要特征是振荡波的包络形状，形成数字匹配特征，成为后续计算血压标准参考模板，最大限度地接近真实的对比对象。

本实施例中，由于测量子系统是相对独立的，在加电启动后，完成初始化后，通过上位机的控制指令完成针对血压的测量，其中血压的测量是通过对捆绑在手臂、大腿上充放气，而获得的袖带压及压力脉搏波，并借助于存储于系统中的基于平均压的血压分段及信号特征模板，来计算收缩压、舒张压及平均压(修订值)，达到预期的准确血压测量，图7为图6所示实施例的电路原理图。

与现有技术相比，本发明的实施例通过在平均压分段基础上对包络的细化，解决了部分血压测量中的个体差异问题，提升了个体血压测量的准确性，同时也改善了整体血压测量的准确性。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种无创血压测量装置，包括测量模块，用于检测压力和振荡脉搏波，并基于所述检测的压力和振荡脉搏波进行血压计算，其特征在于，所述测量模块包括计算单元和模板单元；

所述计算单元用于根据振荡脉搏波计算平均压，根据所述平均压将要计算的血压进行分段，对于各个分段区间，应用相对应的模板单元中预先设置的信号特征模板进行匹配，根据匹配的信号特征模板来计算血压；

模板单元用于存储预先设置的信号特征模板；

所述模板单元还用于存储振荡脉搏波的包络形状；

所述计算单元还用于将各个分段区间内振荡脉搏波的包络形状与信号特征模板进行比较，选择最接近的信号特征模板作为匹配模板，获得基于当前分段和匹配的系数；根据所述匹配的系数和包络形状计算收缩压、舒张压和脉率。

2.如权利要求1所述的无创血压测量装置，其特征在于，其中所述模板单元还用于存储通过考虑年龄和/或手臂粗细和/或胖瘦和/或妊娠和/或肾病和/或心血管病和/或血压高低和/或袖套捆绑过松因素来预先设定的信号特征模板库。

3.如权利要求1所述的无创血压测量装置，其特征在于，其中所述计算单元还用于根据计算出来的收缩压、舒张压评估与平均压的关系的合理性。