CN105011921A

CN105011921A - 一种通过视频分析测量血压的方法

Info

Publication number: CN105011921A
Application number: CN201510482637.3A
Authority: CN
Inventors: 丁勇; 丁大威; 丁大路; 江蓉芝
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-08-10
Filing date: 2015-08-10
Publication date: 2015-11-04

Abstract

本发明公开了一种通过视频分析测量血压的方法，具体包括以下步骤：1）、首先拍摄人体的浅表动脉处一侧的动脉视频；拍摄视频前后通过常规方法测量人体的血压：得到高压值P_H0与低压值P_L0；然后对所拍摄的脉搏的视频进行视频分析，算出血压与动脉尺度的关联系数a；2）、具体测量血压时，再次得到动脉尺度的最大值R_H与最小值R_L，计算出此时的高压值P_H与低压值P_L。本发明所述的测量血压方法仅靠拍摄视频以及对拍摄视频进行分析即可得到，整个过程不需要放气和充气，不用接触人体就可以完成血压的测量，随时随地都可以进行血压测量，而且还同时得到的血压的时间谱线，对已有疾病的诊断，疾病的预测预防有很大的意义。

Description

一种通过视频分析测量血压的方法

技术领域

本发明属于血压测量技术领域，尤其涉及一种通过视频分析测量血压的方法。

背景技术

随着智能手机的普及，视频信息已很容易得到，而且是随时随地都可以方便地得到视频信息。利用视频信息感知人的生命体征参数已有初步的结果，如文献1（朱珍民、郭高安、马官慧、许晓莹，基于智能手机的生命参数检测方法研究，集成技术，第3卷，第3集， 2014 年5 月1-14页）公开了基于视频传感器采集皮肤颜色变化来估算心率 HR (Heart Rate)、脉率 PR (Pulsatile Rate)[1-2]、血氧饱和度 SpO2 (Oxygen Saturation)。

综合利用手机视频传感器和加速度传感器估计人体血压也有初步研究，如文献2(Chandrasekaran V, Dantu R, Jonnada S, et al. Cuffless differential blood pressure estimation using smart phones [J]. IEEE Transaction on Biomedical Engineering, 2013, 60(4):1080-1089)已有记载。

但是仅仅利用视频信息来测量血压，目前还没有研究报道。视频信息包含了很大可以利用的信息，如基本信息：位置，时间，光强及引生的图像，光谱（彩色的三基色的强度变化）及他们随时间的演变。若能利用这些视频信息来测量血压将对人类有很大的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种仅通过视频分析就可测量血压的方法，随时随地都可以进行血压测量，非常方便。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：。一种通过视频分析测量血压的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）、首先要得到个人的血压与动脉尺度的关系，动脉尺度即身体某一处随动脉改变的尺度，具体如下所述：

11）、拍摄人体的浅表动脉处一侧的动脉视频；

12）、在步骤11）前后的短时间内通过常规方法测量人体的血压：得到高压值P_H0与低压值P_L0；

13）、对步骤11）所拍摄的脉搏的视频进行视频分析，得到动脉尺度随时间的变化信息；

14）、测量动脉尺度的最大值R_H0与最小值R_L0；

15）、由于动脉尺度大小变化与血压大小变化成正比，如下式：

P_H0－P_L0=a (R_H0－R_L0)

从而可以算出血压与动脉尺度的关联系数a；

2）、其次是实际的通过视频测量血压，具体如下所述：

21）、在完成步骤1）之后的一段时间内，重复以上步骤11）、13）、14），得到动脉尺度的最大值R_H与最小值R_L；

22）、同样由于动脉尺度大小变化与血压大小变化成正比，因此计算出此时的高压值P_H与低压值P_L ：

P_H =a (R_H－R_H0)+ P_H0

P_L =a (R_L－R_L0)+ P_L0。

所述的步骤22）之后还包括有步骤23）：将各个时刻的血压值绘制成血压的时间谱线进行存储。

所述的动脉尺度是动脉直径或动脉血管上附近两个特征点的距离。

所述的动脉尺度的尺寸的度量单位为：定义以不随时间变化的血管附近的某个特征几何参照物的尺寸的像数所对应的尺寸值为1单位。

除上述外，所述的动脉尺度的尺寸还可以通过动脉尺度的像素来度量。

所述的拍摄视频和分析视频通过智能手机完成，为了得到清晰的血管视频，所述的智能手机的摄像头前还可以设置有一光学放大镜。

所述的视频分析也可通过云端的数据中心来完成。

所述的拍摄视频可以是利用人体血液温度与皮肤的温度差拍摄的红外视频拍摄设备。

所述的拍摄视频可以通过手腕式视频获取设备完成。

为了将拍摄的数据进行分析和存储，所述的手腕式视频获取设备连接有无线通讯模块或有线通讯模块。

本发明具有的优点是：

1. 测量血压仅靠拍摄视频以及对拍摄视频进行分析即可得到，整个过程不需要放气和充气，不用接触人体就可以完成血压的测量，快捷实用；

2. 拍摄视频设备和分析视频设备可采用智能手机或手腕式设备等，方便携带，随时随地都可以进行血压测量；

3. 本发明测量得到的除了常规的血压的高低压外，还同时得到了血压的时间谱线，这个血压的时间谱线也是因人而异的，也是人体生命特征的很重要的一部分，对已有疾病的诊断，疾病的预测预防有很大的意义。

4. 本方法所测得的血压值可以传送给医生、亲朋或其他设定的人，并及时报警，不仅可以将测量数据保存在测量设备中，还可以将测量数据传送给计算机或云计算中心等其它设备进行保存，方便人员进行查看历史记录。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2为动脉尺度的示意图；

图3为动脉尺度与时间的关系图；

图4为红外视频获取设备拍摄的动脉血管示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

目前有研究发现，人体的血压大小变化与人体的动脉血管大小变化成正比，如下式所述：

dR(t)/R₀=R₀/Eh*dP(t)

上式中R₀为自然状态 (血管不受压力) 下的血管半径；R(t)为某一时刻t时的血管半径；P(t)为动脉血管的跨壁压力，与我们常规的血压成正比；E为动脉管壁的杨氏弹性模量，h为血管的厚度，因为血管的管壁厚度较小，可以认为它在动脉变形中保持不变。以上内容出自文献3（柳兆荣，李惜惜，著，《弹性腔理论及其在心血管系统分析中的应用》，1987年，科学出版社，第28页）。

现有的视频可以清晰地记录人体的一些浅表动脉处（如颈动脉，或常规诊脉用的手上桡动脉）的动脉，及一些不变或变化较小的几何尺寸（如人体皮肤的纹理）。

基于如上所述，本发明公开了一种单单利用视频信息可测量人体的血压的方法，如图1所示，具体包括如下步骤：

1）、首先要得到个人的血压与动脉尺度的关系，动脉尺度即身体某一处（如动脉血管的直径，动脉血管上的皮肤尺寸）随动脉脉动而改变的尺度，具体如下所述：

11）、拍摄人体的浅表动脉处一侧的动脉视频（彩色或黑白都行，也可以是利用人体血液温度与皮肤的温度差拍摄的红外视频）；例如可拍摄颈动脉，或常规诊脉用的手上桡动脉的动脉视频；

12）、在步骤11）前后的短时间内通过常规方法测量人体的血压：得到高压值P_H0与低压值P_L0；常规方法例如可以是听诊器测量血压；此处的短时间内人体血压不会发生异常，例如一天内，是为了使常规方法测量的人体血压与关联系数a的关系是精确的。

13）、对步骤11）所拍摄的脉搏的视频进行计算机视频分析，得到动脉尺度随时间的变化信息，如图2所示，动脉尺度可以是动脉直径，也可以是动脉血管上附近两个特征点的距离（图2中箭头线段所指）；动脉尺度的尺寸的度量单位为：以不随时间变化的血管附近的某个特征几何参照物的尺寸（如长度）的像数所对应的尺寸值为1单位，某个特征几何参照物可以是某个皮肤纹理长度或斑点的直径（图2中圆圈所指）；动脉尺度的尺寸还可以通过动脉尺度的像素来度量。

得到的动脉尺度随时间变化的曲线如图3所示，图3中R_H0、R_L0为血压的高低压对应的动脉尺度。

14）、测量动脉尺度的最大值R_H0与最小值R_L0；

P_H0－P_L0=a (R_H0－R_L0)

从而可以算出血压与动脉尺度的关联系数a。

2）、其次是实际的通过视频测量血压，具体如下所述：

21）、在完成步骤1）之后的一段时间（几天或几十天）内，重复以上步骤11），13）与14），得到动脉尺度的最大值R_H与最小值R_L；

22）、同样由于动脉尺度大小变化与血压大小变化成正比，因此计算出此时的血压：高压值P_H，与低压值P_L 为

P_H =a (R_H－R_H0)+ P_H0

P_L =a (R_L－R_L0)+ P_L0

由于每个人的血压与动脉尺度的关联系数a是不尽相同的，因此每个人测量时都需要进行步骤1）从而得到血压与动脉尺度的关联系数a。

由于人体会长大、发胖、变瘦或动脉老化与病变（影响血管的弹性），这些都会影响测量的精度。因此每个人的不同时段血压与动脉尺度的关联系数a也不是相同的，即同一个人使用此方法在短时间内精度比较准确，当人体有所变化时或长时间内则需要重新计算关联系数a，以确保测量精度。

本发明中所述的拍摄视频和分析视频可以采用智能手机进行，智能手机能够随时随地进行测量，为了得到清晰的血管视频，也可能用到特殊的光线来照明，也可能在智能手机前面加光学放大镜头来得进行近距离摄像。拍摄视频设备也可以是利用人体血液温度与皮肤的温度差进行拍摄的红外视频获取设备或其它能够进行拍摄视频的设备，如图4所示为红外视频获取设备拍摄的动脉血管，动脉血管清晰可见。视频获取设备还可以做成手腕式结构佩戴在手腕上。当然，视频拍摄设备也可以是摄像机，拍摄的视频可传输至电脑进行分析存储。视频分析设备可以和视频拍摄设备集成于一体，也可以无线或有线接收视频拍摄设备的数据，再用计算机或在云端的数据中心里进行分析存储。

由图3可知，动脉尺度随时间变化，因此血压也是随时间变化的，本发明测量得到的除了常规的血压的高低压外，还同时得到了血压的时间谱线，即血压从高压到低压，与从低压到高压的精细变化过程，若视频是每秒拍摄30幅画面，每隔33毫秒就可测得一血压值。这个血压的时间谱线也是因人而异的，也是人体生命特征的很重要的一部分，这对已有疾病的诊断，疾病的预测预防有很大的意义。

本发明还能将所测量的数据发送给计算机或云计算中心内，或发送给医生、亲朋等设定好的人，若有异常，可进行提示报警。

本发明不仅可以作用于人体，还能作用于动物，测量其血压。

上述实施例均仅为了解释说明而举例而已，并不是对发明的保护范围的限制。在不脱离本发明的精神的情况和范围下，所做出的变化均处于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种通过视频分析测量血压的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）、首先要得到个人的血压与动脉尺度的关系，动脉尺度即身体某一处随动脉脉动而改变的尺度，具体如下所述：

11）、拍摄人体的浅表动脉处一侧的动脉视频；

14）、测量动脉尺度的最大值R_H0与最小值R_L0；

P_H0－P_L0=a (R_H0－R_L0)

从而可以算出血压与动脉尺度的关联系数a；

2）、其次是实际的通过视频测量血压，具体如下所述：

P_H =a (R_H－R_H0)+ P_H0

P_L =a (R_L－R_L0)+ P_L0。

2.如权利要求1所述的通过视频分析测量血压的方法，其特征在于：所述的步骤22）之后还包括有步骤23）：将各个时刻的血压值绘制成血压的时间谱线进行存储。

3.如权利要求1或2所述的通过视频分析测量血压的方法，其特征在于：所述的动脉尺度是动脉直径或动脉血管上附近两个特征点的距离。

4.如权利要求3所述的通过视频分析测量血压的方法，其特征在于：所述的动脉尺度的尺寸的度量单位为：定义以不随时间变化的血管附近的某个特征几何参照物的尺寸的像数所对应的尺寸值为1单位。

5.如权利要求3所述的通过视频分析测量血压的方法，其特征在于：所述的动脉尺度的尺寸通过动脉尺度的像素来度量。

6.如权利要求1所述的通过视频分析测量血压的方法，其特征在于：所述的拍摄视频和分析视频通过智能手机完成。

7.如权利要求6所述的通过视频分析测量血压的方法，其特征在于：所述的智能手机的摄像头前设置有一光学放大镜。

8.如权利要求1所述的通过视频分析测量血压的方法，其特征在于：所述的拍摄视频是利用人体血液温度与皮肤的温度差拍摄的红外视频拍摄设备。

9.如权利要求1所述的通过视频分析测量血压的方法，其特征在于：所述的拍摄视频通过手腕式视频获取设备完成。

10.如权利要求9所述的通过视频分析测量血压的方法，其特征在于：所述的手腕式视频获取设备连接有无线通讯模块或有线通讯模块。