CN111839487B - 一种无气囊的血压测量系统 - Google Patents

一种无气囊的血压测量系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无气囊的血压测量系统，该测量系统使用压力传感器以阶梯加压方式对桡动脉施压，采集脉搏压力波并同步测量压力值和时间；用多组观测数据确定脉搏压力波出现点A、最大振幅点W以及消失点B的即时压力值；通过脉搏波压力/血压转换计算准确得到与A、W、B点对应的舒张压DP、平均动脉压MAP、收缩压SP和脉率Pr。

Description

一种无气囊的血压测量系统
技术领域
本发明属于无创体征数据测量及体外诊断和健康监测技术，具体涉及一种无气囊的血压测量系统。
背景技术
使用水银血压计测量血压是目前公认的标志性方法，被称为柯式音法。测量者手控气阀给高压袖带放气使血管随袖带压力减小产生不断形变，在血管内脉搏压力波作用下血流冲击和摩擦变形的血管壁产生柯氏音。用听诊器听取柯氏音的出现及消失并同时读取这二个时刻的水银柱高度，直接获得收缩压SP和舒张压DP数值。但柯式音法存在以下几个主要缺陷：
第一，脉搏压力波产生柯氏音是一个从无到有随之由弱到强的过程，声波达到一定强度才能被听到，但在此之前脉搏压力波就早已经产生了，只是人耳无法听到或难以辨识。所以在测量时，收缩压端柯氏音晚于脉搏压力波延时出现两者相差Δb，而在舒张压端柯氏音早于脉搏压力波提前消失两者相差Δa。而对于心泵功能弱、血管弹性差、血液粘稠度高、血流速度慢等个体进行血压测量时，这两个系统误差对测量结果的影响会更加明显；
第二，袖带放气速度直接影响测量结果的准确性，而放气速度难以准确控制，无论快和慢都会产生偶然误差；
第三，声音和压强是两个独立的观测值，但必须同时听取和读取，测量者的任何一种辨识偏差都会产生偶然误差；
第四，无法获得脉率等其它体征数据；
第五，难以实现测量的自动化和数字化以及实时远程应用。
发明内容
为解决以上血压测量技术存在的主要缺陷，本发明提供一种血压测量方法及系统并提供如下技术方案。
本发明提供一种无气囊的血压测量系统，包括本地血压测量装置、本地子系统、云端子系统；本地血压测量装置由无气囊的施压机构、压力传感器及时钟构成，本地子系统包括本地数据处理模块、本地显示模块、本地应用模块，压力传感器和时钟输出端与本地数据处理模块输入端有线连接，本地数据处理模块输出端与本地显示模块、本地应用模块输入端有线连接；云端子系统包括云端数据处理模块、云端应用模块，压力传感器和时钟输出端与云端数据处理模块输入端无线连接，云端数据处理模块输出端与云端应用模块输入端无线连接；其中，该血压测量系统通过以下步骤实现血压测量：
S1、将压力传感器缓慢地垂直推向桡动脉，当观测到脉搏压力波出现时进行第1次测量，读取压力值F1和脉搏压力波振幅值H1；
S2、定义f为压力阶梯值并逐阶加压进行后续测量；按1/2f阶梯值进行第2次和第3次测量；
S3、第3次测量后按阶梯值f进行后续测量，当第q次测量观测到脉搏压力波振幅值小于前一次即Hq＜Hq-1时，在完成本次测量后以1/2f减压进行第q+1次测量；
S4、根据第q-1、q、 q+1三组测量数据，计算出脉搏压力波的最大振幅值HW Max及相对应的压力值FW Max，然后继续按阶梯值f加压进行后续测量；
S5、当第q+n次测量观测到脉搏压力波振幅小于最大振幅的85%即Hq+n≤HW Max*85％时，按1/2f阶梯值进行后续测量直至脉搏压力波消失；
S6、用第1、2、3次三组测量数据进行纵轴零点收敛，计算出脉搏压力波出现HA Min→0时的压力值FA Min；用最后三组测量数据进行纵轴零点收敛，计算出脉搏压力波消失HB Min→0时的压力值FB Min；
S7、在本地或云端实时完成脉搏波压力/血压转换计算:
P = F/ε
P为血压值，F为压力值，ε为脉搏波压力/血压转换因子；
其中：ε = N +〔(t-T)/a+( d-D)/b〕*c
N为传感器测量脉搏波压力时的有效区域面积值，T为实测身高值，t为系统基准身高值，D为实测手腕周长值，d为系统基准手腕周长值，a、b、c为系统常数值；
用FA Min、FB Min、FW Max分别计算出各自相对应的舒张压DP、收缩压SP、平均动脉压MAP：
DP = FA Min/ε
SP =FB Min/ε
MAP = FW Max/ε
S8、由于舒张压DP、收缩压SP和平均动脉压MAP都是由独立测量值计算产生的独立结果，所以相互之间用公知的：
MAP =（SP+2×DP）/3或 MAP = DP+1/3（DP-SP）公式进行交叉校验，并用最小二乘法加权平差后得出舒张压DP、收缩压SP和平均动脉压MAP的最或是值。
优选的，在血压测量时还包括以下步骤：
S9、同步进行脉率测量，具体包括以下步骤：
S91、精确采集脉搏压力波测量的时间数据；分别从步骤S2、 S4、S5中各提取一组脉搏压力波个数sa、sw、sb和相应的时间ta、tw、tb，分别计算出三组脉率：
Pra=sa/ta，Prw=sw/tw，Prb=sb/tb
S92、计算脉率平均值Pr-=(Pra+Prw+Prb)/3；将结果4舍5入取整数后，便得出脉率最或是值Pr 。
优选的，在血压测量时还包括以下步骤：
S10、对步骤S1-S5中包括时间在内的测量数据进行本地处理、本地显示、本地应用；和/或进行云端处理、云端显示、云端应用。
优选的，压力传感器设置于施压机构上，以手动或自动方式调节施压机构运动，垂直向桡动脉进行阶梯式加压，完整实施步骤S1-S5。
本发明的有益效果是：
1、用压力传感器准确识别并测量脉搏压力波随外部压力增加从出现到消失全程的形态变化，通过对压力和波幅数据的计算，得到严格符合血流动力学原理的准确血压测量结果；
2、血压测量装置摒弃气囊、袖带、充放气装置、水银柱或气压表、听诊器等结构和器具，实现数字化压力、波幅、时间三维数据的同步自动测量，从根本上杜绝了人工操作的各种偶然测量误差；
3、实现血压/脉率及其他测量结果实时本地及云端广域应用。
本发明使用压力传感器以阶梯加压方式对桡动脉施压，采集脉搏压力波并同步测量压力值和时间；用多组观测数据确定脉搏压力波出现点A、最大振幅点W以及消失点B的即时压力值；通过脉搏波压力/血压转换计算准确得到与A、W、B点对应的舒张压DP、平均动脉压MAP、收缩压SP和脉率Pr。
附图说明
图1是本发明一种血压测量方法与柯氏音法的对比示意图。
图2是本发明一种脉率测量方法示意图。
图3是本发明一种血压测量方法本地实施方式的工作原理图。
图4是本发明一种血压测量方法二种实施方式的工作原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
为了达到本发明目的，如图1、图2、图3、图4所示，在本发明其中一种实施方式中提供一种无气囊的血压测量系统，包括本地血压测量装置、本地子系统、云端子系统；本地血压测量装置由无气囊的施压机构、压力传感器及时钟构成，本地子系统包括本地数据处理模块、本地显示模块、本地应用模块，压力传感器和时钟输出端与本地数据处理模块输入端有线连接，本地数据处理模块输出端与本地显示模块、本地应用模块输入端有线连接；云端子系统包括云端数据处理模块、云端应用模块，压力传感器和时钟输出端与云端数据处理模块输入端无线连接，云端数据处理模块输出端与云端应用模块输入端无线连接；其中，该血压测量系统通过以下步骤实现血压测量：
S1、将压力传感器缓慢地垂直推向桡动脉，当观测到脉搏压力波出现时进行第1次测量，读取压力值F1和脉搏压力波振幅值H1；
S2、定义f为压力阶梯值并逐阶加压进行后续测量；按1/2f阶梯值进行第2次和第3次测量；
S3、第3次测量后按阶梯值f进行后续测量，当第q次测量观测到脉搏压力波振幅值小于前一次即Hq＜Hq-1时，在完成本次测量后以1/2f减压进行第q+1次测量；
S4、根据第q-1、q、 q+1三组测量数据，计算出脉搏压力波的最大振幅值HW Max及相对应的压力值FW Max，然后继续按阶梯值f加压进行后续测量；
S5、当第q+n次测量观测到脉搏压力波振幅小于最大振幅的85%即Hq+n≤HW Max*85％时，按1/2f阶梯值进行后续测量直至脉搏压力波消失；
S6、用第1、2、3次三组测量数据进行纵轴零点收敛，计算出脉搏压力波出现HA Min→0时的压力值FA Min；用最后三组测量数据进行纵轴零点收敛，计算出脉搏压力波消失HB Min→0时的压力值FB Min；
S7、在本地或云端实时完成脉搏波压力/血压转换计算:
P = F/ε
P为血压值，F为压力值，ε为脉搏波压力/血压转换因子；
其中：ε = N +〔(t-T)/a+( d-D)/b〕*c
N为传感器测量脉搏波压力时的有效区域面积值，T为实测身高值，t为系统基准身高值，D为实测手腕周长值，d为系统基准手腕周长值，a、b、c为系统常数值；
用FA Min、FB Min、FW Max分别计算出各自相对应的舒张压DP、收缩压SP、平均动脉压MAP：
DP = FA Min/ε
SP =FB Min/ε
MAP = FW Max/ε
S8、由于舒张压DP、收缩压SP和平均动脉压MAP都是由独立测量值计算产生的独立结果，所以相互之间用公知的：
MAP =（SP+2×DP）/3或 MAP = DP+1/3（DP-SP）公式进行交叉校验，并用最小二乘法加权平差后得出舒张压DP、收缩压SP和平均动脉压MAP的最或是值。
在一些实施例中，在血压测量时还包括以下步骤：
S9、同步进行脉率测量，具体包括以下步骤：
S91、精确采集脉搏压力波测量的时间数据；分别从步骤S2、 S4、S5中各提取一组脉搏压力波个数sa、sw、sb和相应的时间ta、tw、tb，分别计算出三组脉率：
Pra=sa/ta，Prw=sw/tw，Prb=sb/tb
S92、计算脉率平均值Pr-=(Pra+Prw+Prb)/3；将结果4舍5入取整数后，便得出脉率最或是值Pr 。
在一些实施例中，在血压测量时还包括以下步骤：
S10、对步骤S1-S5中包括时间在内的测量数据进行本地处理、本地显示、本地应用；和/或进行云端处理、云端显示、云端应用。
在一些实施例中，压力传感器设置于施压机构上，以手动或自动方式调节施压机构运动，垂直向桡动脉进行阶梯式加压，完整实施步骤S1-S5。
如图4所示，本实施方式采用本地子系统和云端子系统均可对压力传感器和时钟采集的数据进行处理，从而可同时实现血压测量结果的实时本地应用和云端的实时广域应用。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种无气囊的血压测量系统，其特征在于，包括本地血压测量装置、本地子系统、云端子系统；本地血压测量装置由无气囊的施压机构、压力传感器及时钟构成，本地子系统包括本地数据处理模块、本地显示模块、本地应用模块，压力传感器和时钟输出端与本地数据处理模块输入端有线连接，本地数据处理模块输出端与本地显示模块、本地应用模块输入端有线连接；云端子系统包括云端数据处理模块、云端应用模块，压力传感器和时钟输出端与云端数据处理模块输入端无线连接，云端数据处理模块输出端与云端应用模块输入端无线连接；其中，该血压测量系统通过以下步骤实现血压测量：
S1、将压力传感器缓慢地垂直推向桡动脉，当观测到脉搏压力波出现时进行第1次测量，读取压力值F1和脉搏压力波振幅值H1；
S2、定义f为压力阶梯值并逐阶加压进行后续测量；按1/2f阶梯值进行第2次和第3次测量；
S3、第3次测量后按阶梯值f进行后续测量，当第q次测量观测到脉搏压力波振幅值小于前一次即Hq＜Hq-1时，在完成本次测量后以1/2f减压进行第q+1次测量；
S4、根据第q-1、q、 q+1三组测量数据，计算出脉搏压力波的最大振幅值HW Max及相对应的压力值FW Max，然后继续按阶梯值f加压进行后续测量；
S5、当第q+n次测量观测到脉搏压力波振幅小于最大振幅的85%即Hq+n≤HW Max*85％时，按1/2f阶梯值进行后续测量直至脉搏压力波消失；
S6、用第1、2、3次三组测量数据进行纵轴零点收敛，计算出脉搏压力波出现HA Min→0时的压力值FA Min；用最后三组测量数据进行纵轴零点收敛，计算出脉搏压力波消失HB Min→0时的压力值FB Min；
S7、在本地或云端实时完成脉搏波压力/血压转换计算:
P = F/ε
P为血压值，F为压力值，ε为脉搏波压力/血压转换因子；
其中：ε = N +〔(t-T)/a+( d-D)/b〕*c
N为传感器测量脉搏波压力时的有效区域面积值，T为实测身高值，t为系统基准身高值，D为实测手腕周长值，d为系统基准手腕周长值，a、b、c为系统常数值；
用FA Min、FB Min、FW Max分别计算出各自相对应的舒张压DP、收缩压SP、平均动脉压MAP：
DP = FA Min/ε
SP =FB Min/ε
MAP = FW Max/ε
S8、由于舒张压DP、收缩压SP和平均动脉压MAP都是由独立测量值计算产生的独立结果，所以相互之间用公知的：
MAP =（SP+2×DP）/3或 MAP = DP+1/3（DP-SP）公式进行交叉校验，并用最小二乘法加权平差后得出舒张压DP、收缩压SP和平均动脉压MAP的最或是值。
2.根据权利要求1所述的血压测量系统，其特征在于，在血压测量时还包括以下步骤：
S9、同步进行脉率测量，具体包括以下步骤：
S91、精确采集脉搏压力波测量的时间数据；分别从步骤S2、 S4、S5中各提取一组脉搏压力波个数sa、sw、sb和相应的时间ta、tw、tb，分别计算出三组脉率：
Pra=sa/ta，Prw=sw/tw，Prb=sb/tb
S92、计算脉率平均值Pr-=(Pra+Prw+Prb)/3；将结果4舍5入取整数后，便得出脉率最或是值Pr 。
3.根据权利要求1所述的血压测量系统，其特征在于，在血压测量时还包括以下步骤：
S10、对步骤S1-S5中包括时间在内的测量数据进行本地处理、本地显示、本地应用；和/或进行云端处理、云端显示、云端应用。
4.根据权利要求1所述的血压测量系统，其特征在于，压力传感器设置于施压机构上，以手动或自动方式调节施压机构运动，垂直向桡动脉进行阶梯式加压，完整实施步骤S1-S5。
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