CN104042200A - 一种逐拍动脉血压的无创监测装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种逐拍动脉血压的无创监测装置及其方法。装置包括袖带、充放气控制模块、静压控制模块、放气控制模块、压力传感器和信号处理模块，静压控制模块用于控制袖带充气到设定值后保持恒定充气不放气，信号处理模块对采集的压力脉搏波信号进行处理以确定所监测的血压信号。监测方法中信号处理模块根据在充放气控制模块放气过程中采集的压力脉搏波信号获取受试者的平均动脉压MAP和脉压PP；对在静压控制模块恒定充气下采集的压力脉搏波信号，依此进行滤波、去除基线、用PP进行线性放大、用MAP进行基线校准。本发明能反应逐拍的血压变化情况，能反应出真实的脉搏波波形特征。

Description

一种逐拍动脉血压的无创监测装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种监测血压的装置和方法，应用在医学活体生命特征监测技术领域。

背景技术

目前无创连续监测血压的技术主要有基于袖带压力波的振荡法以及利用脉搏波传播速度(PWTV)(或者脉搏波传播时间(PWTT))来线性估计血压的方法。

基于袖带压力波的振荡法在监测血压时，先通过袖带充气至收缩压以上某固定值，完全阻断手臂的血液流动，再逐渐释放袖带压力，恢复手臂的血液流动，脉搏波开始出现。电子传感器实时采集充放气过程中的数据，即手臂动脉血流的脉动传递到袖带内产生该压力处脉搏波的幅值，以及对应的袖带内压力值。当袖带压力从高于收缩压降到收缩压以下时，脉搏波会突然增大，在平均压时压力脉搏波幅值达到最大。然后脉搏波又随袖带压力下降而衰减。压力脉搏波的最大幅度所对应的袖带压力值为平均动脉压，收缩压SBP和舒张压DBP分别由对应脉搏波最大幅值的比例来确定。

目前临床上应用的基于袖带压力波的振荡法的连续血压监测，需要不断的对袖带进行充放气。虽然该方法能够反映长时间范围内的血压变化情况，但是不能够准确地反映真实脉搏波波形信息(参考文献1.Liang F.Numerical validation of a suprasystolic brachial cuff-basedmethod for estimating aortic pressure[J].Bio-medical materials and engineering,2014,24(1):1053-1062；参考文献2.Liang F,Takagi S,Liu H.The influences of cardiovascular properties onsuprasystolic brachial cuff wave studied by a simple arterial-tree model[J].Journal of Mechanics inMedicine and Biology,2012,12(03))，且监测的血压的波幅会因每次传感器的固定松紧程度和位置改变而有较大误差，限制了其应用范围。

脉搏波速度测量法是基于脉搏波传播时间与动脉血压之间的线性关系，且这种关系在某一个体和某一定时间内是相对稳定的，通过建立脉搏波传播时间与动脉血压之间的回归方程来获得动态动脉血压。该方法通过正常状态和体位改变状态下不同的脉搏波传导时间来确定两个回归系数。

脉搏波速度测量法通过压力型传感器可以测量肢体远端的脉搏波波形信息，所测脉搏波幅度具有血压定量的意义，能够用于连续监测动脉血压波形及其各特征参数(参考文献3.俞梦孙.压力型脉搏波检测装置及使用该装置的血压计[P].中国专利：CN1524490A，2004-9-1)。但是该方法依赖的回归系数有个体差异性，且同一个体只在短时间内的回归系数是不变的；并且所测定的肢体远端被测点部位需要通过改变体位来完成PWTT的测量，对体位改变的测量精度也有一定的依赖性。

以上描述的两种无创连续监测血压的技术存在以下三个问题：(1)无法满足同时利用脉搏波与血压这两种重要的生理信号结合来进行心血管功能研究的要求；(2)测量结果与实验条件和体位改变等因素有很大依赖性，影响定量监测血压的准确性；(3)脉搏波速度监测法所得到的脉搏波形不能够反映最真实的脉搏波波形。

发明内容

本发明是针对现有无创连续监测血压存在的上述三个问题，提出一种逐拍动脉血压的无创监测装置及其方法。本发明克服了以往动态监测血压时依赖实验条件与体位变化的不足，受试者只要保持仰卧位静息状态，通过静压控制模块，经过线性放大与基线校准后即可获得逐拍动态血压波形，从而实现血压的实时、定量监测。

本发明提供了一种逐拍动脉血压的无创监测装置，包括袖带、充放气控制模块、静压控制模块、放气控制模块、压力传感器和信号处理模块。所述的充放气控制模块用于控制袖带充气到固定值后自动放气，所述的静压控制模块用于控制袖带充气到设定值后保持恒定充气不放气，所述的放气控制模块用于随时对袖带放气，所述的压力传感器固定在袖带内用于采集压力脉搏波信号，所述的信号处理模块对采集的压力脉搏波信号进行处理以确定所监测的血压信号。

所述的信号处理模块对压力脉搏波信号进行的处理包括：(1)对在充放气控制模块放气过程中采集的压力脉搏波信号，利用示波振荡法确定受试者的平均动脉压MAP和脉压PP；(2)对在静压控制模块恒定充气下采集的压力脉搏波信号，进行滤波和去除基线处理，用PP对处理后的信号线性放大，用MAP对放大的信号进行基线校准。

本发明提供的逐拍动脉血压的无创监测方法，实现步骤如下：

步骤1：在受试者上臂肱动脉或下肢胫后动脉缚上袖带，并将袖带内压力传感器放置于肱动脉或胫后动脉脉搏搏动最强处；

步骤2：利用充放气控制模块将袖带充气后再以均匀速度放气，利用压力传感器采集放气过程中的压力脉搏波信号；

步骤3：在信号处理模块中利用示波振荡法获取受试者的平均动脉压MAP，收缩压SBP，舒张压DBP以及脉压PP；

步骤4：利用静压控制模块将袖带压力充气至收缩压以上30mmHg的固定值，并维持袖带压力恒定不变，利用压力传感器采集压力脉搏波信号；

步骤5：在信号处理模块中对步骤4采集的压力脉搏波信号进行滤波和去除基线处理；

步骤6：在信号处理模块中利用脉压对步骤5处理后的压力脉搏波信号进行线性放大；

步骤7：在信号处理模块中利用平均动脉压MAP对放大的压力脉搏波信号进行基线校准。

本发明的优点与积极效果在于：(1)能反应逐拍的血压变化情况，监测血压在一段时间内的趋势；(2)袖带压力至收缩压以上30mmHg时，能够反应出真实的脉搏波波形特征；(3)静压模块一次性充气至固定值，无需反复充放气，也无需被试者做体位上的配合，只需静息状态休息即可。

附图说明

图1为本发明逐拍动脉血压的无创监测装置的整体模块示意图；

图2为本发明的逐拍动脉血压的无创监测方法的流程示意图；

图3为本发明实施例中基线校准后的动态血压波形示意图；

图4为本发明实施例采集到的三个完整周期内的动态血压波形示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供了一种逐拍动脉血压的无创监测装置及其方法，受试者保持仰卧位静息状态，将袖带缚于上肢肱动脉或下肢胫后动脉脉搏搏动最强处，利用测量模块中的充放气控制模块控制袖带充放气，采集放气过程中的袖带压力信号和压力脉搏波信号，通过示波振荡法计算出平均脉压PP和平均动脉压MAP。利用静压控制模块使袖带充气至收缩压SBP30mmHg以上某固定值，并保持该压力值恒定不变，不放气状态下采集压力脉搏波信号，利用PP和MAP对脉搏波信号进行线性放大和基线校准，从而可以得到准确的逐拍变化的动态血压波形。

本发明提供的逐拍动脉血压的无创监测装置，如图1所示，包括袖带1、充放气控制模块2，静压控制模块3，放气控制模块4、压力传感器5以及信号处理模块6。所述充放气控制模块2用于控制袖带1充气到固定值后再自动放气。所述静压控制模块3用于控制袖带1充气到设定值后恒定充气不放气。所述压力传感器5置于袖带1内，用于检测采集袖带1内压力脉搏波信号。所述的放气控制模块4用于在充放气控制模块2充放气过程或静压控制模块3充气过程中的任意时刻，随时对袖带1放气，以随时保护受试者因过大的压力或是错误的设定值而进行加压。所述的信号处理模块6对压力传感器5采集的压力脉搏波信号进行处理，以确定所监测的血压信号，主要处理包括滤波、去除基线漂移、进行基线对准等。

袖带1绑缚在受试者上臂肱动脉或下肢胫后动脉上。袖带1内的压力传感器5放置于肱动脉或胫后动脉脉搏搏动最强处。通过充放气控制模块2对袖带充、放气，压力传感器5采集放气过程中的压力脉搏波信号。信号处理模块6对在充放气控制模块2放气过程中采集的压力脉搏波信号，利用示波振荡法确定受试者的平均动脉压MAP和脉压PP。通过静压控制模块3对袖带充气到收缩压以上SBP30mmHg的固定值，并保持袖带充气至设定值不放气，压力传感器5采集恒定充气过程中的压力脉搏波信号。信号处理模块6对在静压控制模块3恒定充气下采集的压力脉搏波信号，进行滤波和去除基线处理，用PP对处理后的信号线性放大，用MAP对放大的压力脉搏波信号进行基线校准。

基于所述的监测装置，本发明提供的逐拍动脉血压的无创监测方法，如图2所示，包括如下步骤(1)～(7)，在进行监测时，受试者处于仰卧位静息状态。

(1)受试者上臂肱动脉或下肢胫后动脉缚上袖带1，并将袖带1内压力传感器5放置于肱动脉或胫后动脉脉搏搏动最强处。

(2)利用充放气控制模块2，将袖带1充气至设定充气值，充气值在收缩压以上30mmHg左右，然后以均匀速度缓慢放气，放气过程中利用压力传感器5采集监测袖带压力信号和压力脉搏波信号。

(3)通过信号处理模块6，利用示波振荡法对(2)中压力传感器5采集的压力脉搏波信号进行处理，计算受试者的平均动脉压MAP，收缩压SBP，舒张压DBP以及脉压PP；脉压PP＝SBP-DBP；平均动脉压MAP＝1/3SBP+2/3DBP。

(4)利用静压控制模块3，将袖带压力充气至收缩压以上30mmHg的固定值并维持袖带压力恒定不变，利用压力传感器5采集脉搏波压力信号。本发明实施例中静压控制模块3保持恒定充气30秒。

(5)通过信号处理模块6，对(4)中采集到的压力脉搏波信号进行滤波，去除基线；

(6)通过信号处理模块6，将(3)中示波振荡法计算得到的脉压PP作为平均脉压MPP，对(5)处理后的压力脉搏波信号进行线性放大；

(7)通过信号处理模块6，利用(3)中示波振荡法得到的平均动脉压MAP，对(6)中放大的压力脉搏波信号进行基线校准，得到血压与时间的相对波形，即动态血压波形，各周期的最低点表示该周期的舒张压，最高点表示该周期的收缩压，实时显示逐拍的血压变化。

如图3所示，将本发明的监测装置用于某受试者，得到能够反映动态血压变化的脉搏波与时间相对的波形，即动态血压波形。

如图3所示，经过步骤(7)的基线校准后，动态血压波形的波峰值能够反映收缩压SBP逐拍的变化情况。经过步骤(7)的基线校准后，动态血压波形的波谷值能够反映舒张压DBP逐拍的变化情况。

如图4所示，经过步骤(7)的基线校准后，获得的动态血压波形与有创脉搏波波形最为相似，通过本发明的监测装置及方法能获得真实的脉搏波波形特征。进而可通过对该波形进行特征分析以了解患者心血管疾病的情况。

综上所述，本发明逐拍动脉血压的无创监测装置及方法采用了全新的动态血压监测原理，充分利用了脉搏波与血压两种重要的生理信号。能够通过静压控制模块3采集到较准确的脉搏波信号，利用线性放大和基线校准等方法，获得动态血压波形，该血压波形能够反映血压参数的动态变化，包括收缩压SBP，舒张压DBP，脉压PP等，并且能够监测血压变化的趋势。通过对该动态血压波形进行波形特征分析还可以获得心血管疾病其他方面的重要信息。本发明的逐拍动脉血压的无创监测装置及方法只需要对患者进行一次充放气以及一次充气持续监测阶段，不需要重复充放气，袖带固定性较好，因此能够保证测量数据的稳定性。且本发明的无创监测装置及方法也不需要受试者进行体位改变的配合，仰卧位静息状况即可，因而推动了无创实时动态血压的应用。

Claims (3)

1.一种逐拍动脉血压的无创监测装置，包括袖带、充放气控制模块、压力传感器和信号处理模块，其中，充放气控制模块用于控制袖带充气到固定值后自动放气，压力传感器固定在袖带内用于采集压力脉搏波信号，信号处理模块对采集的压力脉搏波信号进行处理以确定所监测的血压信号；其特征在于，所述的无创监测装置还包括静压控制模块和放气控制模块；

所述的静压控制模块用于控制袖带充气到设定值后保持恒定充气不放气；

所述的放气控制模块用于随时对袖带放气；

所述的信号处理模块对压力脉搏波信号进行的处理包括：(1)对在充放气控制模块放气过程中采集的压力脉搏波信号，利用示波振荡法确定受试者的平均动脉压MAP和脉压PP；(2)对在静压控制模块恒定充气下采集的压力脉搏波信号，进行滤波和去除基线处理，用PP对处理后的压力脉搏波信号线性放大，用MAP对放大的压力脉搏波信号进行基线校准。

2.根据权利要求1所述的一种逐拍动脉血压的无创监测装置，其特征在于，所述的静压控制模块，将袖带压力充气至收缩压以上30mmHg的固定值。

3.一种基于权利要求1所述的无创监测装置的逐拍动脉血压的无创监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：在受试者上臂肱动脉或下肢胫后动脉缚上袖带，并将袖带内压力传感器放置于肱动脉或胫后动脉脉搏搏动最强处；

步骤2：利用充放气控制模块将袖带充气后再以均匀速度放气，利用压力传感器采集放气过程中的压力脉搏波信号；

步骤3：在信号处理模块中利用示波振荡法获取受试者的平均动脉压MAP，收缩压SBP，舒张压DBP以及脉压PP；

步骤4：利用静压控制模块将袖带压力充气至收缩压以上30mmHg的固定值，并维持袖带压力恒定不变，利用压力传感器采集压力脉搏波信号；

步骤5：在信号处理模块中对步骤4采集的压力脉搏波信号进行滤波和去除基线处理；

步骤6：在信号处理模块中利用脉压对步骤5处理后的压力脉搏波信号进行线性放大；

步骤7：在信号处理模块中利用平均动脉压MAP对放大的压力脉搏波信号进行基线校准。