CN105748056B - 血压检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种血压检测方法及其系统，所述方法通过生成脉搏振荡波对应的脉搏幅值包络线，根据设定的参数因子以及脉搏幅值包络线确定幅值系数的积分区间，在所述积分区间内，根据设定的积分系数和积分模型对脉搏幅值包络线进行积分，使得得到的舒张压和收缩压，涉及包络线的形状、开合度等个体差异参数，能充分反映血压和脉搏振荡波之间复杂且非线性的关系，从而测量结果更为准确。

Description

血压检测系统

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，特别是一种血压检测方法及其系统。

背景技术

动态血压监测(ambulatory blood pressure monitoring，ABPM)是一种通过仪器在设定时间内对人体在日常生活状态下的血压进行检测的诊断技术。由于 ABPM克服了诊所内血压测量次数较少、较易存在观察误差和白大衣效应等局限性，能客观地反映血压的实际水平与波动状况，因此在确诊临床疑似高血压患者、判断白大衣高血压和顽固性高血压、评价抗高血压药物的疗效以及指导治疗等方面得到越来越广泛的应用。

由于人体间存在差异，血压测量很难做到精确稳定，准确的血压测量方法一直是人们研究的重点，基于示波法的电子血压检测设备应运而生。目前测量血压较普遍的算法是幅值系数法，幅值系数法的系数通过统计方式得到，受到袖套弹性、振荡波幅值以及人体的平均动脉压、动脉管壁刚性、血管壁粘滞度、心率、年龄等因素的影响，个体适应性比较差，计算的准确度不够理想；而且现有的电子血压计只是通过简单的方法判定血压，不能充分反映血压和脉搏振荡波之间复杂且非线性的关系，准确性有待提高。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明于提供一种血压检测方法及其系统，能够提高血压测量的准确性。

本发明的血压检测方法，技术方案包括如下步骤：

获取脉搏振荡波，生成对应的脉搏幅值包络线；

根据设定的参数因子以及所述脉搏幅值包络线确定幅值系数的积分区间；

根据设定的积分系数和积分模型，对所述积分区间内的脉搏幅值包络线进行积分，得到舒张压和收缩压。

本发明的血压检测系统，包括：

包络线拟合模块，用于获取脉搏振荡波，生成对应的脉搏幅值包络线；

积分区间确定模块，用于根据设定的参数因子以及所述脉搏幅值包络线确定幅值系数的积分区间；

积分计算模块，用于根据设定的积分系数和积分模型，对所述积分区间内的脉搏幅值包络线进行积分，得到舒张压和收缩压。

本发明的血压检测方法及其系统，通过生成脉搏振荡波对应的脉搏幅值包络线，根据设定的参数因子以及脉搏幅值包络线确定幅值系数的积分区间，在所述积分区间内，根据设定的积分系数和积分模型对脉搏幅值包络线进行积分，使得得到的舒张压和收缩压，涉及包络线的形状、开合度等个体差异参数，能充分反映血压和脉搏振荡波之间复杂且非线性的关系，从而测量结果更为准确。

附图说明

图1为一个实施例的血压检测方法的流程示意图；

图2为一个实施例的血压检测方法的高斯包络曲线图；

图3为一个实施例的血压检测系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

请参阅图1中一个实施例的血压检测方法的流程示意图，包括步骤S101至步骤S103：

S101，获取脉搏振荡波，生成对应的脉搏幅值包络线。

本步骤具体地，可通过上升式示波法检测脉搏信号的幅值变化，使用气泵对充气袖带进行充气加压，利用充气袖带压迫动脉血管，随着袖带压力的上升，动脉血管呈全开-半闭-完全阻闭的变化过程，其中，充气袖带的加压可由单片机 PWM控制电泵实现，放气由单片机控制电磁阀实现，所述袖带压力为袖带在加压过程中获得的压力。通过安装于充气袖带内的压力传感器采集大小变化的袖带压力的幅值变化信号，将其转化为数字信号传输到信号处理设备中，经过信号处理设备对所述数字信号进行带通滤波，得到精确的脉搏振荡波，根据所述脉搏振荡波生成对应的脉搏幅值包络线。该步骤中也可以通过小波变换得到脉搏振荡波。

进一步地，通过斜率法确定脉搏振荡波的峰值点，去除所述脉搏振荡波中的干扰脉搏振荡波对应的干扰峰值点，对剩余的峰值点进行高斯拟合得到脉搏幅值包络线，从而提高脉搏幅值包络线的精确度。具体地，通过斜率法确定脉搏振荡波的峰值点，考虑到找到的峰值点不一定是有效峰值点，需要进行脉搏干扰处理，剔除干扰脉搏后，选取剩余的峰值点进行高斯拟合，得到脉搏幅值包络线g(t)，如图2所示，横坐标为时间t，纵坐标为脉搏能量。

进一步地，该步骤也可通过边沿法确定脉搏振荡波的峰值点，通过双高斯曲线法对峰值点进行双高斯拟合得到脉搏幅值包络线。

S102，根据设定的参数因子以及所述脉搏幅值包络线确定幅值系数的积分区间。

进一步地，步骤S102包括找到所述脉搏幅值包络线g(t)，通过如下公式确定积分起点和积分终点：

g(t1)＝λ1×g(t0)，g(t2)＝λ2×g(t0)，

其中，g(t0)为所述脉搏幅值包络线的最大值点，t0为g(t0)对应的时间点，t1 为积分起点，t2为积分终点，λ1为第一参数因子，λ2为第二参数因子，λ1、λ2 与硬件设备、系统结构相关，可通过大量临床数据预先确定。

具体地，获取所述脉搏振荡波包络线g(t)，g(t0)为所述脉搏幅值包络线的最大值点，t0为所述最大值点对应的时间点，根据设定的第一参数因子λ1、所述脉搏振荡波包络线g(t)以及公式g(t1)＝λ1×g(t0)，得到积分起点t1；根据设定的第二参数因子λ2、所述脉搏振荡波包络线g(t)以及公式g(t2)＝λ2×g(t0)，得到积分终点t2，从而确定幅值系数的积分区间为[t1，t2]。

S103，根据设定的积分系数和积分模型，对所述积分区间内的脉搏幅值包络线进行积分，得到舒张压和收缩压。其中，所述积分系数包括舒张压幅值系数和收缩压幅值系数。

进一步地，步骤S103中通过如下的积分模型对所述积分区间内的脉搏幅值包络线进行积分，得到舒张压和收缩压：

其中，μ1为舒张压幅值系数，μ2为收缩压幅值系数，计算得出t3和t4，得到舒张压为g(t3)和收缩压为g(t4)。

具体地，结合图2，以最大值点g(t0)为所述脉搏幅值包络线g(t)的上升段和下降段的分界点，根据所述舒张压幅值系数μ1和舒张压积分模型对所述积分区间内的上升段的脉搏幅值包络线g(t)进行积分，得到t3对应的压力值g(t3)作为对应的舒张压；根据所述收缩压幅值系数μ2 和收缩压积分模型对所述积分区间内的下降段的脉搏幅值包络线g(t)进行积分，得到t4对应的压力值g(t4)作为对应的收缩压。

进一步地，在步骤S103之前，获取t0对应的压力值作为平均动脉压，根据所述平均动脉压所属的压力区间，适应性调整所述舒张压幅值系数和收缩压幅值系数。通过调整所述舒张压幅值系数和收缩压幅值系数，解决传统的幅度系数法的系数固定、敏感度不高的问题，使得后续得到的舒张压和收缩压更为准确，重复性效果更好。

进一步地，在根据所述平均动脉压所属的压力区间，适应性调整所述舒张压幅值系数和收缩压幅值系数之前，根据各个平均动脉压中的最小数值与最大数值构建压力区间，将所述压力区间分成若干子区间，设置各子区间对应的舒张压幅值系数和收缩压幅值系数，从而进一步提高了后续得到的舒张压和收缩压的准确度。

进一步地，所述根据所述平均动脉压所属的压力区间，适应性调整所述舒张压幅值系数和收缩压幅值系数，步骤包括：根据各个子区间的压力值，调节所述舒张压幅值系数以及收缩压幅值系数，使得各个子区间内测量得到的平均动脉压与预设的平均动脉压之差处于预设的范围内，使得所述舒张压幅值系数和收缩压幅值系数具有更高的准确度。

本实施例的血压检测方法，通过生成脉搏振荡波对应的脉搏幅值包络线，根据设定的参数因子以及脉搏幅值包络线确定幅值系数的积分区间，在所述积分区间内，根据设定的积分系数和积分模型对脉搏幅值包络线进行积分，使得得到的舒张压和收缩压，涉及包络线的形状、开合度等个体差异参数，能充分反映血压和脉搏振荡波之间复杂且非线性的关系，从而测量结果更为准确。

以下为本发明的血压检测方法的一个较佳实现方式，包括步骤一至步骤三：

步骤一：基于峰值包络曲线，确定血压幅度系数积分区间。

请参阅图2，通过升压法获得血压数据，使用气泵对袖带进行充气加压，利用充气袖带压迫动脉血管，随着袖带压力的上升，动脉血管呈全开-半闭-完全阻闭的变化过程。血压计袖带的加压由单片机PWM控制电泵充气实现，放气由单片机控制电磁阀实现。压力传感器采集大小变化的袖带内压力振幅变化，将其转化为数字信号送入CPU。利用数字滤波器提取时间压力基线和脉搏振荡波；基于提取得到的脉搏振荡波，通过斜率法寻找峰值点；考虑到找到的峰值点不一定是有效峰值，需要进行脉搏干扰处理，剔除干扰脉搏后，选取合适的峰值点进行高斯拟合，得到脉搏幅值包络线g(t)，横坐标为时间t，纵坐标为脉搏能量。

基于脉搏幅值包络线g(t)，找到曲线最大值点g_max，假设该时刻为t0，则 g_max＝g(t0)，在时间压力曲线上，找到t0对应的压力值，即为平均压MAP；设定参数因子λ1和λ2，该参数因子与硬件、结构相关，可通过大量临床数据确定，一旦确定，即可固定；基于参数因子，通过公式g(t1)＝λ1×g(t0)确定积分起点t1，以及通过公式g(t2)＝λ2×g(t0)确定积分终点t2。

步骤二：根据平均压的位置不同，进行分段参数优化。

优化前，根据各个平均动脉压中的最小数值与最大数值构建压力区间[Y1， Y5]，将压力区间[Y1，Y5]分成四个子区间，分别为[Y1，Y2)、[Y2，Y3)、[Y3， Y4)以及[Y4，Y5]，其中，Y1、Y2、Y3、Y4和Y5为压力值。

优化时，设定各个子区间的舒张压幅值系数μ1和收缩压幅值系数μ2，取值满足区间(0，1)。若测量得到的平均压MAP落在区间[Y1，Y2)内，亦即Y1 ≤MAP<Y2，则调节区间[Y1，Y2)对应的舒张压幅值系数μ1和收缩压幅值系数μ2，使得测量得到的平均压与预设的平均压之差处于预设的范围内。

第三步：积分计算，确定收缩压和舒张压。

该步骤根据平均压优化后的积分系数，通过积分计算，计算得到最终的收缩压和舒张压。考虑到脉搏幅值包络线的陡度(曲线的开口大小)对幅度系数的影响较大，本步骤采用如下公式(1)、公式(2)分别计算收缩压和舒张压：

由积分公式(1)计算得到t3，t3对应的袖套压力即为收缩压，由积分公式 (2)计算得到t4，t4对应的袖套压力即为舒张压。计算得到的收缩压和舒张压可在可以进行血压测量的血压计、多体征设备以及监护仪设备上显示，作为个人或者医生检测、诊断的数据。

由上述血压检测方法的较佳实现方式可知，通过生成脉搏振荡波对应的脉搏幅值包络线，根据设定的参数因子以及脉搏幅值包络线确定幅值系数的积分区间，在所述积分区间内，根据设定的积分系数和积分模型对脉搏幅值包络线进行积分，使得得到的舒张压和收缩压，涉及包络线的形状、开合度等个体差异参数，能充分反映血压和脉搏振荡波之间复杂且非线性的关系，从而测量结果更为准确。

本发明还提供一种血压检测系统，请参阅图3中一个实施例的血压检测系统的结构示意图，包括包络线拟合模块301、积分区间确定模块302以及积分计算模块303。

所述包络线拟合模块301用于获取脉搏振荡波，生成对应的脉搏幅值包络线；所述积分区间确定模块302用于根据设定的参数因子以及所述脉搏幅值包络线确定幅值系数的积分区间；以及所述积分计算模块303用于根据设定的积分系数和积分模型，对所述积分区间内的脉搏幅值包络线进行积分，得到舒张压和收缩压。

本实施例的血压检测系统，通过生成脉搏振荡波对应的脉搏幅值包络线，根据设定的参数因子以及脉搏幅值包络线确定幅值系数的积分区间，在所述积分区间内，根据设定的积分系数和积分模型对脉搏幅值包络线进行积分，使得得到的舒张压和收缩压，涉及包络线的形状、开合度等个体差异参数，能充分反映血压和脉搏振荡波之间复杂且非线性的关系，从而测量结果更为准确。

在其中一个实施例中，所述积分区间确定模块302包括区间计算子模块，用于找到所述脉搏幅值包络线g(t)，通过如下公式确定积分起点和积分终点：

g(t1)＝λ1×g(t0)，g(t2)＝λ2×g(t0)，

其中，g(t0)为所述脉搏幅值包络线的最大值点，t0为g(t0)对应的时间点，t1 为积分起点，t2为积分终点，λ1为第一参数因子，λ2为第二参数因子。

在其中一个实施例中，所述积分计算模块303包括计算子模块，用于根据设定的积分系数和积分模型，对所述积分区间内的脉搏幅值包络线进行积分：

其中，μ1为舒张压幅值系数，μ2为收缩压幅值系数，计算得出t3和t4，得到舒张压为g(t3)和收缩压为g(t4)。

在其中一个实施例中，所述积分计算模块303还包括系数优化子模块，用于获取t0对应的压力值作为平均动脉压，根据所述平均动脉压所属的压力区间，适应性调整所述舒张压幅值系数和收缩压幅值系数。通过调整所述舒张压幅值系数和收缩压幅值系数，解决传统的幅度系数法的系数固定、敏感度不高的问题，使得后续得到的舒张压和收缩压更为准确，重复性效果更好。

在其中一个实施例中，所述系数优化子模块进一步包括设置子模块，用于根据各个平均动脉压中的最小数值与最大数值构建压力区间；将所述压力区间分成若干子区间，设置各子区间对应的舒张压幅值系数和收缩压幅值系数，从而进一步提高了后续得到的舒张压和收缩压的准确度。

在其中一个实施例中，所述系数优化子模块还包括调整子模块，用于根据各个子区间的压力值，调节所述舒张压幅值系数以及收缩压幅值系数，使得各个子区间内测量得到的平均动脉压与预设的平均动脉压之差处于预设的范围内，使得所述舒张压幅值系数和收缩压幅值系数具有更高的准确度。

在其中一个实施例中，所述包络线拟合模块301包括拟合子模块，用于通过斜率法确定脉搏振荡波的峰值点；去除所述脉搏振荡波中的干扰脉搏振荡波对应的干扰峰值点，对剩余的峰值点进行高斯拟合得到更为准确的脉搏幅值包络线。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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 (1)

1.血压检测系统，其特征在于，包括：

包络线拟合模块，用于获取脉搏振荡波，生成对应的脉搏幅值包络线；

积分区间确定模块，用于根据设定的参数因子以及所述脉搏幅值包络线确定幅值系数的积分区间；

积分计算模块，用于根据设定的积分系数和积分模型，对所述积分区间内的脉搏幅值包络线进行积分，得到舒张压和收缩压；

所述积分区间确定模块包括：

区间计算子模块，用于找到所述脉搏幅值包络线g(t)，通过如下公式确定积分起点和积分终点：

g(t1)＝λ1×g(t0)，g(t2)＝λ2×g(t0)，

其中，g(t0)为所述脉搏幅值包络线的最大值点，t0为g(t0)对应的时间点，t1为积分起点，t2为积分终点，λ1为第一参数因子，λ2为第二参数因子；

所述积分计算模块包括：

计算子模块，用于根据设定的积分系数和积分模型，对所述积分区间内的脉搏幅值包络线进行积分：

其中，μ1为舒张压幅值系数，μ2为收缩压幅值系数，计算得出t3和t4，得到舒张压为g(t3)和收缩压为g(t4)；

所述积分计算模块还包括系数优化子模块，用于获取t0对应的压力值作为平均动脉压，根据所述平均动脉压所属的压力区间，适应性调整所述舒张压幅值系数μ1和收缩压幅值系数μ2；

所述系数优化子模块进一步包括设置子模块，用于根据各个平均动脉压中的最小数值与最大数值构建压力区间，并将所述压力区间分成若干子区间，设置各子区间对应的舒张压幅值系数和收缩压幅值系数；

所述系数优化子模块还包括调整子模块，用于根据各个子区间的压力值，调节所述舒张压幅值系数以及收缩压幅值系数，使得各个子区间内测量得到的平均动脉压与预设的平均动脉压之差处于预设的范围内。