CN105212965A - 一种无袖带血压连续监测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无袖带血压连续监测方法及系统，所述无袖带血压连续监测方法采用多普勒超声测量人体某一部位的动脉搏动，得到多普勒超声信号强度--时间关系图，测量所述关系图上特征参数；根据所述特征参数以及当前的真实血压值，计算每一次脉搏搏动的血压值。本发明是直接测量两路从心脏到指尖上任意两点的两路脉搏信号，并根据脉搏波波传导时间和动脉血压之间存在线性关系，得出血压值。此外，本发明的方法简单，操作方便，极大地提高了血压测量的准确度。
Description
技术领域
本发明属于血压监测技术领域，尤其涉及一种无袖带血压连续监测方法及系统。
背景技术
血压是指血液在血管内流动时对血管壁所施加的侧压力，它是反映心血管功能的重要生理指标，在疾病诊断、治疗效果观察和进行预后判断等方面都有着重要意义。国际上，血压直接测量法被认定为血压测量的金标准，但技术要求高，且有创，仅适用于临床危重患者及大手术的血压测量。血压间接测量法又称无创测量，因其简便易行，已得到广泛应用。无创测量法又可分为间歇式测量法和连续式测量法。前者得到的是某一特定时刻的血压值，不能完全满足临床的需要。连续式测量能够检测每搏血压值，为临床诊断与治疗提供了更加充分的依据。特别是在临床监护以及需要观察血压连续变化趋势时，具有传统方法无法比拟的优点。在无创连续血压测量方法中，目前比较成熟的是动脉张力法和容积补偿法。动脉张力法使用的传感器对位移具有高度灵敏性，要保持长时间传感器测量位置相对固定比较困难。容积补偿法由于气囊压力的作用，长时间测量会导致静脉充血而影响测量精度，同时受检者也会感觉不适。脉搏波的形态和特征时间点包含了心脏和心血管系统的许多重要生理信息。许多研究证实血压与脉搏之间存在密切的相关性，由此产生了基于脉搏波的无创连续血压测量方法。其中研究最多的是脉搏波传导速度方法，它解决了张力测定法与容积补偿法装置复杂、检测难度大的问题，但需要测量确定血管长度上，脉搏起始和结束过程所需的时间。受人体体表形状差异和起搏时间点难以确定等多因素的影响，测量精度还有待提高。连续式多普勒超声模式它由探头中的一个换能器发射出某一频率的连续超声波信号，当声波遇到动脉表面时产生反射，探头内另一换能器将反射波检测出来并转成电信号后送入主机，经高频放大后与原来的发射频率电信号进行混频、解调，取出差频信号。然后转换成可视的多普勒频移信号强度-时间图谱以供分析。该模式下，对动脉表面的运动速度有较强分辨能力，可准确捕捉运动物体产生的高频振动而不受尼奎斯特频率的影响。但对运动物体的距离选择性能差，缺乏距离分辨力。这是因为声束所经途径各点信息重叠，会被探头同时接收，使得输出信号无法定位。脉冲式多普勒超声模式以断续方式发射超声波，是由门控制电路来控制发射信号的产生和选通回声信号的接收与放大，借助截取回声信号的时间段来选择运动物体的距离，确定其位置。由于发射和接收的信号为脉冲式，可由探头内的一个换能器来完成发射和接收双重任务，这对于简化探头结构，避免收、发信号之间的不良藕合，提高拾音质量都有帮助。但该模式易受尼奎斯特频率的影响，即当运动物体振动频率超过最大显示频率时，会出现频谱混叠现象。因此对于高频率的振动，需要采用较高的显示频率。由于动脉血管的振动一般不含高频成分，所以采用这种模式测量动脉运动不会出现频谱混叠现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无袖带血压连续监测方法及系统，旨在解决现有的血压测量容易出现频谱混叠现象，结果不准确的问题。
本发明是这样实现的，一种无袖带血压连续监测方法，所述无袖带血压连续监测方法采用多普勒超声测量人体某一部位的动脉搏动，得到多普勒超声信号强度--时间关系图，测量所述关系图上特征参数；根据所述特征参数以及当前的真实血压值，计算每一次脉搏搏动的血压值。
进一步，所述脉搏波测量部位包括桡动脉，肱动脉或股动脉；
所述脉搏波波形图上的特征参数包括主波的上升斜率和下降斜率；
所述脉搏波波形图上的特征参数包括主波的上升过程所用时间和下降过程所用时间；
所述脉搏波波形图上的特征参数包括主波下降结束时间点和重博波开始时间点之间的差值；
所述脉搏波波形图上的特征参数包括主波幅值沿时间轴的积分以及主波幅值沿时间轴的积分；测量脉搏波波形图上的特征参数时，根据多普勒信号幅值为零的点进行测量。
进一步，所述无袖带血压连续监测方法具体包括以下步骤：
步骤一，选择接近体表的动脉作为受检对象；
步骤二，采用水银柱血压计对受检者选定动脉处的血压进行常规测量，最好测量多次后取血压平均值输入仪器，作为标定血压，每两次测量之间的时间间隔为3-5分钟；
步骤三，常规血压测量完成后，将涂有耦合剂的超声探头固定在同一受检动脉的皮肤表面；
步骤四，开启多普勒超声检测设备，记录受检动脉搏动产生的多普勒信号；
步骤五，对多普勒信号进行滤噪/放大处理；
步骤六，根据处理后的多普勒信号和输入的标定血压值计算每一次搏动的实时血压值；
步骤七，每隔一段时间显示一次实时血压值，该显示值是这段时间内所有搏动血压值的平均值；
步骤八，进一步数据处理，包括绘制动态的血压--时间图；
步骤九，计算并显示脉搏波的搏动频率；
步骤十，所有计算和显示的结果通过无线方式传输到手机，再通过手机传送给受检者家属或医疗单位供参考。
进一步，所述计算收缩压和舒张压的回归方程是：
Ps＝as+(bsλs)cs；
Pd＝ad+(bdλd)cd；
其中λs和λd是主波的上升支和下降支斜率；as，bs，cs，ad，bd和cd均为实验系数；
所述计算收缩压和舒张压的回归方程简化为：
Ps＝as+(bsts)-cs；
Pd＝ad+(bdtd)-cd；
其中ts和td是主波上升和下降过程所用时间，as，bs，cs，ad，bd和cd均为实验系数。
本发明的另一目的在于提供一种所述无袖带血压连续监测方法的监测系统，所述监测系统包括：
超声波振荡器，产生不低于0.2MHz的正弦波信号，以激励多普勒超声探头内的压电晶片朝向动脉发射超声波；
激励多普勒超声探头，与超声波振荡器电连接，用于当发射波遇到运动的动脉后，产生含多普勒频移信号的接受回波；
压电晶片，用于朝向动脉发射超声波；
回波接受晶片，当采用脉冲模式时，接受回波信号；
选频放大器，与超声波振荡器电连接，用于将回波信号放大；
调制器，与超声波振荡器和选频放大器电连接，与发射信号相同频率的参考信号进行对比；
带通滤波器，与调制器电连接，用于去除杂音和分解混合频率，提取出可用的多普勒频移信号；
处理器，与带通滤波器电连接，用于形成多普勒信号强度-时间图；
生理信息处理单元，与处理器电连接，用于将自动测量每次博动的多普勒信号强度-时间图上特征时间点之间的距离，并计算出动脉每次搏动的收缩压和舒张压；
显示器，与生理信息处理单元电连接，用于将计算结果显示出来。
本发明的另一目的在于提供一种使用所述监测系统的台式血压监测仪。
本发明的另一目的在于提供一种使用所述监测系统的腕带-主机式血压监测仪。
本发明的另一目的在于提供一种使用所述监测系统的腕带-手机式血压监测仪。
进一步，所述腕带-手机式血压监测仪设置有弹性的腕带，腕带上安装有多普勒信号发射/接受和信号处理器，多普勒信号发射/接受和信号处理器的一侧设置有充电插口和可伸缩天线，多普勒信号发射/接受和信号处理器与智能手机无线通讯，云数据中心与智能手机无线通讯。
本发明提供的无袖带血压连续监测方法及系统，是直接测量两路从心脏到指尖上任意两点的两路脉搏信号，并根据脉搏波波传导时间和动脉血压之间存在线性关系，得出血压值。此外，本发明的方法简单，操作方便，极大地提高了血压测量的准确度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的无袖带血压连续监测系统结构示意图；
图中：1、超声波振荡器；2、激励多普勒超声探头；3、压电晶片；4、回波接受晶片；5、选频放大器；6、调制器；7、带通滤波器；8、处理器；9、生理信息处理单元；10、显示器。
图2是本发明实施例提供的腕带-手机式血压监测仪结构示意图；
图中：11、腕带；12、多普勒信号发射/接受和信号处理器；13、充电插口；14、可伸缩天线；15、智能手机；16、云数据中心。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明方法是直接测量两路从心脏到指尖上任意两点的两路脉搏信号，并根据脉搏波波传导时间和动脉血压之间存在线性关系，得出血压值。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
本发明实施例的无袖带血压连续监测采用多普勒超声测量人体某一部位的动脉搏动，得到多普勒超声信号强度--时间关系图，测量所述关系图上特征参数，根据所述特征参数以及当前的真实血压值，计算每一次脉搏搏动的血压值。该设备包括至少一个超声波振荡器，它产生不低于0.2MHz的正弦波信号，以激励多普勒超声探头内的压电晶片朝向皮肤下面的动脉发射超声波。当发射波遇到运动的动脉后，产生含多普勒频移信号的接受回波。探头内的回波接受晶片接受回波信号。回波信号经选频放大器放大后，在调制器中与发射信号相同频率的参考信号进行对比，再经过带通滤波器去除杂音和分解混合频率，提取出可用的多普勒频移信号。信号进入处理器，形成多普勒信号强度-时间图。生理信息处理单元自动测量每次博动的多普勒信号强度-时间图上的特征参数，并与同一时刻的真实血压值对比，自动计算出动脉每次搏动的收缩压和舒张压，并通过显示器显示出来。
所述脉搏波测量部位包括桡动脉，肱动脉或股动脉；所述脉搏波波形图上的特征参数包括主波的上升斜率和下降斜率；所述脉搏波波形图上的特征参数包括主波的上升过程所用时间和下降过程所用时间；所述脉搏波波形图上的特征参数包括主波下降结束时间点和重博波开始时间点之间的差值；所述脉搏波波形图上的特征参数包括主波幅值沿时间轴的积分以及主波幅值沿时间轴的积分；测量脉搏波波形图上的特征参数时，根据多普勒信号幅值为零的点进行测量。
无创伤式监测血压的过程按下列步骤进行：
1)选择接近体表的某一动脉(如桡动脉，肱动脉或股动脉)作为受检对象；
2)采用水银柱血压计对受检者选定动脉处的血压进行常规测量。最好测量多次后取血压平均值输入仪器，作为标定血压。每两次测量之间的时间间隔为3-5分钟；
3)常规血压测量完成后，将涂有耦合剂的超声探头固定在同一受检动脉的皮肤表面；
4)开启多普勒超声检测设备，记录受检动脉搏动产生的多普勒信号；
5)对多普勒信号进行滤噪/放大处理；
6)仪器根据处理后的多普勒信号和输入的标定血压值计算每一次搏动的实时血压值；
7)每隔一段时间(如5分钟)显示一次实时血压值，该显示值可以是这段时间内所有搏动血压值的平均值；
8)进一步的数据处理包括绘制动态的血压--时间图；
9)与此同时，仪器还可计算并显示脉搏波的搏动频率；
10)所有计算和显示的结果均可通过无线方式传输到手机，再通过手机传送给受检者家属或医疗单位供参考。
所述计算收缩压和舒张压的回归方程是：
Ps＝as+(bsλs)cs；
Pd＝ad+(bdλd)cd；
其中λs和λd是主波的上升支和下降支斜率；as，bs，cs，ad，bd和cd均为实验系数，上述参数可用个体化校正技术给予确定，该过程步骤如下：
1)采用传统血压计(如水银柱血压计)连续3次测量受检者的血压，记录检测得到的3组收缩压和舒张压值；
2)采用本发明提出的多普勒超声方法测量受检者某一部位的脉搏波；
3)从测出的多普勒超声信号幅值--时间图中找出若干个较清晰的波形，分别测量出主波上升支的升幅Fs和下降支的降幅Fd，以及主波上升和下降过程所用时间ts和td；
4)根据下述公式分别计算出主波的上升支和下降支斜率:
λs＝Fs/ts；
λd＝Fd/td；
5)将检测得到的3组收缩压，舒张压和斜率值代入上述回归方程中，通过解方程的方法计算出前述6个实验系数，将这些实验系数带入回归回归方程中，得到未修正的血压计算公式；
6)再次选择脉搏波图-时间中若干波形，测量主波上升支的最大升幅和下降支的最大降幅，以及上升支和下降支所用时间。带入上述未修正的血压计算公式中，计算收缩压和舒张压；
7)将血压计算值和常规方法检测值比较，通过增减修正已有实验系数，使二者之间的相对误差减小到预定范围(如相对误差绝对值小于5％)，将修正后的实验系数上述回归方程中得到修正后的血压计算公式。
所述计算收缩压和舒张压的回归方程简化为：
Ps＝as+(bsts)-cs；
Pd＝ad+(bdtd)-cd；
其中ts和td是主波上升和下降过程所用时间。as，bs，cs，ad，bd和cd均为实验系数，可用权利要求九中的个体化校正技术进行确定。
所述多普勒超声的频率范围是0.8-20MHz。
所述连续无创伤式监测血压的设备是一种台式监测仪。其探头为手执式，与主机可通过导线连接，也可通过无线方式传递信号，但探头手柄中需内置电池，并带电信号发射天线；所述连续无创伤式监测血压的设备是一种腕带-主机式血压监测仪。外形类似于手表，佩戴在接近桡动脉的腕部。表带可以方便调节松紧，使之与皮肤表面在固定的位置上能长期保持良好的接触。腕带内部应留出装配可充电电池的位置，电池还能方便拆卸。表带与主机通过蓝牙方式传递电信号，腕带上设计有无线电天线；所述连续无创伤式监测血压的设备是一种腕带-手机式血压监测仪。该腕带上设置有全套多普勒信号发射/接受和信号处理器，包括选频放大器，调制器，带通滤波器，信号处理器和充电电池。从桡动脉处得到的多普勒信号通过蓝牙方式传送给智能手机。手机中有能接受和发送多普勒信号的APP软件。手机通过微波通讯方式发送到云数据中心，设置在云数据中心的生理信息处理单元将处理送来的多普勒信号，测量每次博动的多普勒信号强度-时间图上特征参数，自动计算出动脉每次搏动的收缩压和舒张压，并将计算结果再发送回手机显示出来。
如图1所示，本发明实施例的无袖带血压连续监测系统主要包括：超声波振荡器1、激励多普勒超声探头2、压电晶片3、回波接受晶片4、选频放大器5、调制器6、带通滤波器7、处理器8、生理信息处理单元9和显示器10。
超声波振荡器1，产生不低于0.2MHz的正弦波信号，以激励多普勒超声探头2内的压电晶片3朝向动脉发射超声波。
激励多普勒超声探头2，与超声波振荡器1电连接，用于当发射波遇到运动的动脉后，产生含多普勒频移信号的接受回波。
压电晶片3，用于朝向动脉发射超声波。
回波接受晶片4，当采用脉冲模式时，接受回波信号。
选频放大器5，与超声波振荡器1电连接，用于将回波信号放大。
调制器6，与超声波振荡器1和选频放大器5电连接，与发射信号相同频率的参考信号进行对比。
带通滤波器7，与调制器6电连接，用于去除杂音和分解混合频率，提取出可用的多普勒频移信号。
处理器8，与带通滤波器7电连接，用于形成多普勒信号强度-时间图。
生理信息处理单元9，与处理器8电连接，用于将自动测量每次博动的多普勒信号强度-时间图上特征时间点之间的距离，并根据本发明方法自动计算出动脉每次搏动的收缩压和舒张压。
显示器10，与生理信息处理单元9电连接，用于将计算结果显示出来。
激励多普勒超声探头2与主机的连接方式
1)有线连接
由主机提供超声发射-接受所需的指令和电源，接受的回波传送到主机均通过导线完成。
2)无线连接
采用蓝牙(blueteeth)等无线传输方式在主机与探头之间传输信号。但直流电无法传输，电源(电池)必须设置在探头上。
生理信息处理单元也可采用但不限于AT89S52作为操作控制和数据处理的中央单元。它是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供灵活有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
显示器，采用能显示图形的液晶触摸屏，内含中英文字和选用图形，通过编程方式让计算血压值和24小时动态血压图形显示出来。
与微机连接方式，可采用有线连接或无线连接方式(如bluetooth技术)，将主机数据信号传输到计算机，作进一步处理，归类，制图和存储。
声光提示/报警电路，将蜂鸣器与单板机的INT0口连接来组成。当条件不合适时(比如测量部位的皮肤温度过高或接触不良)，蜂鸣器发声，提示暂时停止发射超声波。检测完成时，提示可以结束。当操作失误时，自动报警。
其它零件，如按键，电源开关，插座，插头，接线等均无特殊要求，可买现成产品组装；采用可充电电池作为电源
激励多普勒超声探头2为手执式。探头接触皮肤的端面应平整光滑，探头外壳采用高分子材质制作，既能够传递超声波，又能够防止晶片不被汗液侵蚀。探头手柄长度适中，与主机可通过导线连接。也可通过无线方式传递信号，但探头手柄中需内置电池，并带电信号发射天线。
腕带-主机式血压监测仪
为简化操作，使市场更能接受，设计出腕带式血压监测仪。外形类似于手表，佩戴在接近桡动脉的腕部。表带可以方便调节松紧，使之与皮肤表面在固定的位置上能长期保持良好的接触。腕带内部应留出装配可充电电池的位置，电池还能方便拆卸。表带与主机通过蓝牙方式传递电信号，所以还应设计有无线电天线。
腕带-手机式血压监测仪
该设计采用用智能手机替代主机，在腕带上设置了全套多普勒信号发射/接受和信号处理器，包括选频放大器，调制器，带通滤波器，信号处理器和充电电池。得到的多普勒信号通过蓝牙方式传送给智能手机。手机中已下载有能接受和发送多普勒信号的APP软件。手机通过微波通讯方式发送到云数据中心，设置在云数据中心的生理信息处理单元将处理送来的多普勒信号，测量每次博动的多普勒信号强度-时间图上特征时间点之间的距离，并根据本发明方法自动计算出动脉每次搏动的收缩压和舒张压，按本发明方法优化之后，将计算结果再发送回手机显示。图2为其设计示意图。图中2是具有弹性的腕带11，能将超声探头(图中未显示)固定在桡动脉处的皮肤表面，12是多普勒信号发射/接受和信号处理器，内部有可充电电池。13是充电插口。14可伸缩天线。15是预先装有特别APP软件的智能手机。16是云数据中心。
腕带11上安装有多普勒信号发射/接受和信号处理器12，多普勒信号发射/接受和信号处理器12的一侧设置有充电插口13和可伸缩天线14，多普勒信号发射/接受和信号处理器12与智能手机15无线通讯，云数据中心16与智能手机15无线通讯。
本发明的工作原理如下：
本发明提出一种测量脉搏波波形上特征时间点的新方法和设备。采用多普勒超声的方法直接测量动脉血管因血流充盈和收缩导致的直径变化。该方法与采用普通超声测量血管尺寸的方法有本质区别。其原理如下：
当进入人体的超声波达到血管表面时，如果超声波的频率足够高，以至于血管直径可以等于或大于超声波波长，则在管壁表面上会产生反射。如果管壁静止不动，则反射波的频率与发射波相同。根据接受到的上下血管表面反射的波时间差以及超声波在人体组织中的传播速度，可以计算出血管直径。但即便在阻断的情况下，人体动脉仍然会产生周期性的搏动，这就要求准确选择在两次搏动之间的静息时间间隔进行血管尺寸的超声波测量，以避免动脉搏动的干扰，但两次搏动间的静息时间很短，且较大尺寸的静脉也会产生同样强度的反射。这些都增加了测量的难度。本发明却正好要利用动脉的搏动来达到检测的目的。当频率足够高的超声波达到动脉表面时，由于动脉的搏动，导致反射回波的频率与发射波的频率不一致，二者之间的差称为多普勒频移。搏动速度(即管壁在某一时刻向上弹起或向下回缩的速度)越大，频移越大。如果管壁在某一时刻运动的方向和发射超声方向相反，反射回波的频率大于发射波频率，多普勒频移值为正，反之为负。由于血管搏动速度一般不太高，将多普勒频移信号直接放大后就能被人耳听到。频移值越大，听到的声音音调就越高。频移值越小，声音就越低沉。必须指出，多普勒超声仪在某一时刻接受到的反射回波频移信号的幅值或强度，并不是该时刻频移值的大小或音调的高低，而是在该时刻接受到的所有频移信号强度的总和，是声波强度概念。正因为如此，一般技术人员很难想到利用多普勒超声能够测量出脉搏波波形图，他们会认为，用多普勒超声得到的是多普勒信号强度-时间图，而多普勒信号强度并非脉搏跳动的幅值。血管只要停止搏动，多普勒信号就为零，但此时血管直径并非为零。所以根本无法用多普勒超声测量血管的直径变化，只有采用压电式传感器才能得到脉搏波幅值-时间图(即脉搏波波形图)。采取连续发射还是脉冲发射的多普勒超声模式，某一时刻接受到的频移信号总量均与反射超声波的血管表面积成正比。从探头发送的超声波束接触到动脉血管，在血管扩张周期的某一时刻t，血管表面反射超声的面积近似等于AB弧的长度与血管轴向长度段L的乘积。由于血管的长度远大于直径，可以假定，尽管因为搏动，不同时刻的血管直径不同，但反射超声的那部分轴向长度L都一样。所以反射超声的血管表面积就只与该时刻AB弧的长度成正比，而该弧长与此时刻的血管直径d成正比。所以时刻t产生的反射回波被接受探头接受后，其中的多普勒频移信号的强度总量就近似与该时刻动脉血管的直径d成正比。但在扩张周期即将结束时，从停止扩张到开始收缩，血管将处于暂时的静止状态，此时多普勒频移信号为零，其强度也就为零，在相应的多普勒信号强度--时间图谱上，就会出现短暂的零值点。它不能表征此时刻的血管直径，但根据此强度零值时间特征点，很容易测量出血管扩张周期所需的时间。如果仅仅根据特征时间点而不是脉搏波幅值波形来测量所需生理参数，则多普勒信号强度--时间图正好满足所需。同样，在动脉血管的下降周期中，由于主动脉瓣的关闭，返流的血液受脉瓣阻挡发生返折波，导致下降的脉搏波形上出现短暂的向上小波，称为降中波或重博波。由于重博波很微弱，在重博波起始之前，因为血管已经停止收缩，多普勒频移信号为零，多普勒信号强度--时间图谱上，又会出现新的零值点。该零值状态将一直保持到主动脉瓣关闭导致的返折血流使血管重新扩张为止。根据下降周期中，强度零值开始的时间特征点和结束的时间特征点，很容易测量出血管收缩周期所需的时间。这对本发明根据血管扩张和收缩的时间，准确计算血压值提供了诸多方便。
下面结合具体实施例对本发明的应用效果作进一步的描述。
计算实例
男，56岁，利用本发明技术连续计算40次脉搏波得到的收缩压和舒张压如下：
收缩压舒张压
135.582181184.45818227
135.582181185.45089958
142.723634786.49203792
142.723634785.45089958
135.582181186.49203792
138.969698686.49203792
146.919515686.49203792
138.969698686.49203792
146.919515683.5100773
151.657276384.45818227
146.919515683.9787744
142.723634783.9787744
151.657276386.49203792
151.657276386.49203792
138.969698685.45089958
142.723634785.45089958
135.582181183.5100773
135.582181188.73730619
142.723634784.45818227
135.582181187.03208492
135.582181186.49203792
129.685463382.60319002
129.685463382.60319002
132.502741185.45089958
129.685463384.45818227
129.685463386.49203792
129.685463384.45818227
129.685463385.45089958
129.685463385.45089958
135.582181184.45818227
132.502741185.45089958
129.685463386.49203792
124.697431588.73730619
129.685463384.45818227
132.502741183.9787744
135.582181186.49203792
132.502741185.96516013
120.398274785.45089958
124.697431584.94873678
129.685463384.45818227
129.685463385.45089958
平均值135.922962885.39439813
采用水银柱血压计得到的血压实测值(每两次之间间隔5分钟)
14087
12678
14491
13986
13789
13884
平均值137.333333385.83333333
平均计算值和平均实测值之间的相对误差为：
-1.0％-0.51％
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种无袖带血压连续监测方法，其特征在于，所述无袖带血压连续监测方法采用多普勒超声测量人体某一部位的动脉搏动，得到多普勒超声信号强度--时间关系图，测量所述关系图上特征参数；根据所述特征参数以及当前的真实血压值，计算每一次脉搏搏动的血压值。
2.如权利要求1所述的无袖带血压连续监测方法，其特征在于，所述脉搏波测量部位包括桡动脉，肱动脉或股动脉；
所述脉搏波波形图上的特征参数包括主波的上升斜率和下降斜率；
所述脉搏波波形图上的特征参数包括主波的上升过程所用时间和下降过程所用时间；
所述脉搏波波形图上的特征参数包括主波下降结束时间点和重博波开始时间点之间的差值；
所述脉搏波波形图上的特征参数包括主波幅值沿时间轴的积分以及主波幅值沿时间轴的积分；测量脉搏波波形图上的特征参数时，根据多普勒信号幅值为零的点进行测量。
3.如权利要求1所述的无袖带血压连续监测方法，其特征在于，所述无袖带血压连续监测方法具体包括以下步骤：
步骤一，选择接近体表的动脉作为受检对象；
步骤二，采用水银柱血压计对受检者选定动脉处的血压进行常规测量，最好测量多次后取血压平均值输入仪器，作为标定血压，每两次测量之间的时间间隔为3-5分钟；
步骤三，常规血压测量完成后，将涂有耦合剂的超声探头固定在同一受检动脉的皮肤表面；
步骤四，开启多普勒超声检测设备，记录受检动脉搏动产生的多普勒信号；
步骤五，对多普勒信号进行滤噪/放大处理；
步骤六，根据处理后的多普勒信号和输入的标定血压值计算每一次搏动的实时血压值；
步骤七，每隔一段时间显示一次实时血压值，该显示值是这段时间内所有搏动血压值的平均值；
步骤八，进一步数据处理，包括绘制动态的血压--时间图；
步骤九，计算并显示脉搏波的搏动频率；
步骤十，所有计算和显示的结果通过无线方式传输到手机，再通过手机传送给受检者家属或医疗单位供参考。
4.如权利要求3所述的无袖带血压连续监测方法，其特征在于，所述计算收缩压和舒张压的回归方程是：
Ps＝as+(bsλs)cs；
Pd＝ad+(bdλd)cd；
其中λs和λd是主波的上升支和下降支斜率；as，bs，cs，ad，bd和cd均为实验系数；
所述计算收缩压和舒张压的回归方程简化为：
Ps＝as+(bsts)-cs；
Pd＝ad+(bdtd)-cd；
其中ts和td是主波上升和下降过程所用时间，as，bs，cs，ad，bd和cd均为实验系数。
5.一种如权利要求1-4任意一项所述无袖带血压连续监测方法的监测系统，其特征在于，所述监测系统包括：
超声波振荡器，产生不低于0.2MHz的正弦波信号，以激励多普勒超声探头内的压电晶片朝向动脉发射超声波；
激励多普勒超声探头，与超声波振荡器电连接，用于当发射波遇到运动的动脉后，产生含多普勒频移信号的接受回波；
压电晶片，用于朝向动脉发射超声波；
回波接受晶片，当采用脉冲模式时，接受回波信号；
选频放大器，与超声波振荡器电连接，用于将回波信号放大；
调制器，与超声波振荡器和选频放大器电连接，与发射信号相同频率的参考信号进行对比；
带通滤波器，与调制器电连接，用于去除杂音和分解混合频率，提取出可用的多普勒频移信号；
处理器，与带通滤波器电连接，用于形成多普勒信号强度-时间图；
生理信息处理单元，与处理器电连接，用于自动测量每次博动的多普勒信号强度-时间图上特征时间点之间的距离，并计算出动脉每次搏动的收缩压和舒张压；
显示器，与生理信息处理单元电连接，用于将计算结果显示出来。
6.一种使用如权利要求5所述监测系统的台式血压监测仪。
7.一种使用如权利要求5所述监测系统的腕带-主机式血压监测仪。
8.一种使用如权利要求5所述监测系统的腕带-手机式血压监测仪。
9.如权利要求8所述的腕带-手机式血压监测仪，其特征在于，所述腕带-手机式血压监测仪设置有弹性的腕带，腕带上安装有多普勒信号发射/接受和信号处理器，多普勒信号发射/接受和信号处理器的一侧设置有充电插口和可伸缩天线，多普勒信号发射/接受和信号处理器与智能手机无线通讯，云数据中心与智能手机无线通讯。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105852910A (zh) * | 2016-04-18 | 2016-08-17 | 何宗彦 | 一种通过多普勒超声检测血管内皮功能的方法及其设备 |
| CN109195512A (zh) * | 2016-06-24 | 2019-01-11 | 欧姆龙健康医疗事业株式会社 | 血压脉搏波测量装置 |
| CN110074817A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-08-02 | 肯尼斯.粲.何 | 一种随机检测或动态监测中央动脉压和心脏功能的方法及设备 |
| TWI678185B (zh) * | 2018-10-04 | 2019-12-01 | 宏碁股份有限公司 | 基於超音波的脈診儀及其脈診方法 |
| CN112043249A (zh) * | 2020-08-04 | 2020-12-08 | 江苏精策医疗科技有限公司 | 一种心功、心电及血压的动态监测方法和设备 |
| CN113456043A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-10-01 | 军事科学院系统工程研究院卫勤保障技术研究所 | 一种连续血压检测方法及装置 |
| CN113812977A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-12-21 | 安徽理工大学 | 超声波血压计 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114652351B (zh) * | 2022-05-24 | 2022-10-14 | 苏州圣泽医疗科技有限公司 | 基于超声多普勒的连续血压测量方法、装置和电子设备 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5199438A (en) * | 1989-09-27 | 1993-04-06 | Atp Advanced Technologies Limited | Measurement of cardiac performance |
| US20050096557A1 (en) * | 2003-01-08 | 2005-05-05 | Frederick Vosburgh | Noninvasive cardiovascular monitoring methods and devices |
| CN1849998A (zh) * | 2006-05-26 | 2006-10-25 | 中国人民解放军空军航空医学研究所 | 一种连续测量血压的方法和装置 |
| CN101884526A (zh) * | 2009-05-13 | 2010-11-17 | 深圳先进技术研究院 | 基于超声血流信息的动脉血压测量装置 |
| CN102397064A (zh) * | 2011-12-14 | 2012-04-04 | 中国航天员科研训练中心 | 连续血压测量装置 |
| CN103717143A (zh) * | 2011-07-28 | 2014-04-09 | 皇家飞利浦有限公司 | 用于检测动脉的闭塞/重新开放的方法与设备以及用于测量收缩压的系统 |
| CN103735286A (zh) * | 2012-12-14 | 2014-04-23 | 合肥金脑人光电仪器有限责任公司 | 自动多普勒血压监护仪 |
-
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5199438A (en) * | 1989-09-27 | 1993-04-06 | Atp Advanced Technologies Limited | Measurement of cardiac performance |
| US20050096557A1 (en) * | 2003-01-08 | 2005-05-05 | Frederick Vosburgh | Noninvasive cardiovascular monitoring methods and devices |
| CN1849998A (zh) * | 2006-05-26 | 2006-10-25 | 中国人民解放军空军航空医学研究所 | 一种连续测量血压的方法和装置 |
| CN101884526A (zh) * | 2009-05-13 | 2010-11-17 | 深圳先进技术研究院 | 基于超声血流信息的动脉血压测量装置 |
| CN103717143A (zh) * | 2011-07-28 | 2014-04-09 | 皇家飞利浦有限公司 | 用于检测动脉的闭塞/重新开放的方法与设备以及用于测量收缩压的系统 |
| CN102397064A (zh) * | 2011-12-14 | 2012-04-04 | 中国航天员科研训练中心 | 连续血压测量装置 |
| CN103735286A (zh) * | 2012-12-14 | 2014-04-23 | 合肥金脑人光电仪器有限责任公司 | 自动多普勒血压监护仪 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105852910A (zh) * | 2016-04-18 | 2016-08-17 | 何宗彦 | 一种通过多普勒超声检测血管内皮功能的方法及其设备 |
| CN109195512A (zh) * | 2016-06-24 | 2019-01-11 | 欧姆龙健康医疗事业株式会社 | 血压脉搏波测量装置 |
| TWI678185B (zh) * | 2018-10-04 | 2019-12-01 | 宏碁股份有限公司 | 基於超音波的脈診儀及其脈診方法 |
| CN110074817A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-08-02 | 肯尼斯.粲.何 | 一种随机检测或动态监测中央动脉压和心脏功能的方法及设备 |
| CN112043249A (zh) * | 2020-08-04 | 2020-12-08 | 江苏精策医疗科技有限公司 | 一种心功、心电及血压的动态监测方法和设备 |
| CN113456043A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-10-01 | 军事科学院系统工程研究院卫勤保障技术研究所 | 一种连续血压检测方法及装置 |
| CN113812977A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-12-21 | 安徽理工大学 | 超声波血压计 |
| CN113812977B (zh) * | 2021-08-13 | 2023-08-25 | 安徽理工大学 | 超声波血压计 |
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Effective date of registration: 20170410 Address after: Branch of Beijing economic and Technological Development Zone of Beijing City fourteen street 100176 No. 99 building 33 room 508 building B Applicant after: BEIJING YINHEZHIZHOU ENVIRONMENTAL PROTECTION SCIENCE & TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: 100070 Beijing city Fengtai District Xinghuo Road No. 1 building 2A Changning Applicant before: He Zongyan |
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Effective date of registration: 20180807 Address after: 100176 Fengtai District, Beijing, South Fourth Ring Road 186, four, 1, 2 floor 03 units. Applicant after: Beijing Information Technology Co.,Ltd. of Yun Zhi Thinker Address before: 100176 room 508, block B, 99 Chuang fourteen street, Beijing economic and Technological Development Zone, Beijing, China. Applicant before: BEIJING YINHEZHIZHOU ENVIRONMENTAL PROTECTION SCIENCE & TECHNOLOGY CO.,LTD. |
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Effective date of registration: 20210819 Address after: 313100 rooms 506 and 509, building 1, Division 2, National University Science Park, Jingsi Road, Taihu street, Changxing County, Huzhou City, Zhejiang Province Applicant after: Zhejiang Jiayun Medical Technology Co.,Ltd. Address before: 100176 Fengtai District, Beijing, South Fourth Ring Road 186, four, 1, 2 floor 03 units. Applicant before: Beijing Information Technology Co.,Ltd. of Yun Zhi Thinker |
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Effective date of registration: 20221013 Address after: 213149 5th floor, building C4, West Taihu medical Incubation Park, No. 9, Changyang Road, West Taihu science and Technology Industrial Park, Changzhou City, Jiangsu Province Patentee after: Jiangsu Hexin Medical Technology Co.,Ltd. Address before: 313100 rooms 506 and 509, building 1, Division 2, National University Science Park, Jingsi Road, Taihu street, Changxing County, Huzhou City, Zhejiang Province Patentee before: Zhejiang Jiayun Medical Technology Co.,Ltd. |