TW201831138A - 血壓測量方法及裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及血壓測量領域，尤其涉及一種血壓測量方法及裝置。該方法包括步驟：獲取一心電採集單元採集的心電圖信號；對所述獲取的心電圖信號進行處理；從所述處理後的心電圖信號中提取特徵資訊；及根據提取的所述特徵資訊計算出血壓。本發明中的血壓測量方法及裝置能夠從處理後的心電圖信號中提取特徵資訊，並根據提取的所述特徵資訊計算出血壓，避免了現有袖帶式血壓計使用時造成用戶不適及侵入式血壓計使用不便的問題。
Description
本發明涉及血壓測量領域，尤其涉及一種血壓測量方法及裝置。
現有血壓計包括袖帶式血壓計及侵入式血壓計。然而，袖帶式血壓計會對用戶造成干擾，會使用戶在測量過程中感到不適。侵入式血壓計因設置不易而造成使用不便。
鑒於以上內容，有必要提供一血壓測量方法，以解決現有袖帶式血壓計使用時造成用戶不適及侵入式血壓計使用不便的問題。
一種血壓測量方法，該方法包括步驟：
獲取一心電採集單元採集的心電圖信號；
對所述獲取的心電圖信號進行處理；
從所述處理後的心電圖信號中提取特徵資訊；及
根據提取的所述特徵資訊計算出血壓。
優選地，該方法在步驟“對所述獲取的心電圖信號進行處理”中包括：
對所述獲取的心電圖信號進行放大、信號濾波及模數轉換處理。
優選地，所述特徵資訊包含心電圖信號的時域特徵、頻域特徵、線性特徵、非線性特徵。
優選地，所述心電圖信號的時域特徵包括心電P波頂端、心電Q波底端、心電R波頂端、心電S波底端及心電T波頂端。
優選地，該方法在步驟“根據提取的所述特徵資訊計算出血壓”中還包括：
根據提取的心電圖的特徵資訊及一心電圖特徵資訊與血壓關係表計算出與提取的心電圖特徵資訊相匹配的血壓，其中，所述心電圖特徵資訊與血壓關係表中包括心電圖特徵資訊與血壓的對應關係。
優選地，該方法包括：
根據調整演算法對提取的特徵資訊進行線性回歸運算、邏輯回歸運算處理後在所述心電圖特徵資訊與血壓關係表中查找出與心電圖特徵資訊相匹配的血壓。
優選地，該方法在步驟“根據提取的所述特徵資訊計算出血壓”中還包括：
接收使用者輸入的預設參數資訊；及
根據使用者輸入的所述預設參數資訊及提取出的所述特徵資訊計算血壓。
還有必要提供一種血壓測量裝置，以解決現有袖帶式血壓計使用時造成用戶不適及侵入式血壓計使用不便的問題。
一種血壓測量裝置，該血壓裝置包括心電採集單元、處理單元，所述處理單元用於：
獲取所述心電採集單元採集的心電圖信號；
對所述獲取的心電圖信號進行處理；
從所述處理後的心電圖信號中提取特徵資訊；及
根據提取的所述特徵資訊計算出血壓。
優選地，所述處理單元還用於對獲取的所述心電圖信號進行放大、信號濾波及模數轉換處理。
優選地，所述特徵資訊包含心電圖信號的時域特徵、頻域特徵、線性特徵、非線性特徵。
優選地，所述心電圖信號的時域特徵包括心電P波頂端、心電Q波底端、心電R波頂端、心電S波底端及心電T波頂端。
優選地，所述處理單元根據提取的心電圖的特徵資訊及一心電圖特徵資訊與血壓關係表計算出與提取的心電圖特徵資訊相匹配的血壓，其中，所述心電圖特徵資訊與血壓關係表中包括心電圖特徵資訊與血壓的對應關係。
優選地，所述處理單元根據調整演算法對提取的特徵資訊進行線性回歸運算、邏輯回歸運算處理後在所述心電圖特徵資訊與血壓關係表中查找出與心電圖特徵資訊相匹配的血壓。
優選地，所述處理單元接收使用者輸入的預設參數資訊，及根據使用者輸入的所述預設參數資訊及提取出的所述特徵資訊計算血壓。
所述的血壓測量方法及裝置能夠從處理後的心電圖信號中提取特徵資訊，並根據提取的所述特徵資訊計算出血壓，避免了現有袖帶式血壓計使用時造成用戶不適及侵入式血壓計使用不便的問題。
現在將參考附圖描述實現本發明各個實施例的血壓測量裝置。在後續的描述中，使用用於表示元件的諸如“模組”、“部件”或“單元”的尾碼僅為了有利於本發明的說明，其本身並沒有特定的意義。因此，"模組"與"部件"可以混合地使用。
請參看圖1，所示為本發明一實施方式中血壓測量裝置1的結構示意圖。所述血壓測量裝置1包括心電採集單元11、輸入單元12、顯示單元13、存儲單元14及處理單元15。所述心電採集單元11用於採集心電圖(Electrocardiography，ECG)信號。本實施方式中，所述心電採集單元11至少包括兩個電極。所述心電圖信號是測量心臟收縮與舒張時的電位變化。心臟的肌肉是人體肌肉中，唯一具有自發性跳動及節律性收縮的肌肉。由於心臟傳導系統發出電波會刺激整個肌肉纖維而產生收縮，因此，當電波在產生及傳導時，肌肉都會產生微弱的電流分佈全身。若將心電圖信號的電極連接到身上不同的部位，就可描繪出心電圖。其原理是藉由心臟收縮和舒張運動所產生的弱電流，當這種電流流經全身時(人為導電體)，可經由安置在手腳上的電極，轉移到電流計，再以波紋記錄在紙帶上，即可產生心電圖。公知的是，當心肌細胞興奮時，首先會產生電變化，然後藉由興奮收縮耦聯引起收縮舒張的機械變化。隨著心臟週期性地收縮和舒張，動脈內的壓力發生週期性波動。因而藉由心電圖信號所述攜帶的資訊可以獲得血壓等生理參數。
目前醫學臨床上使用最普遍的是12導程心電圖(ECG)，其中包括三個標準導程I、II、III，三個加壓導程aVR、aVL、aVF及六個胸導程V1、V2、V3、V4、V5、V6。隨著心臟的收縮對於時間軸所引起的一連串動作電位變化，依序有心房除極化、心房複極化、心室除極化、心室複極化的過程產生。請一併參考圖2，上述過程對應產生的波有P波、QRS綜合波與T波。其各波形生理意義分別為P波代表心房去極化、QRS綜合波代表心室去極化、T波代表心室再極化、PR間期代表左右心房去極化和去極化波傳導到房室結的時間，QT間期則代表左右心室去極化和再極化時間。而心臟脈動波形的PR間期即是心臟收縮期，而PST間期即是心臟的舒張期。
所述輸入單元12用於供使用者輸入控制操作。在本實施方式中，所述輸入單元12為鍵盤、觸控式螢幕或鍵盤與觸控式螢幕的組合。所述顯示單元13用於顯示所述血壓測量裝置1的資料資料。本實施方式中，所述顯示單元13可以為一液晶顯示器或有機發光顯示器。所述存儲單元14用於存儲所述血壓測量裝置1的程式碼及資料資料。本實施方式中，所述存儲單元14可以為所述血壓測量裝置1的內部存儲單元。例如所述存儲單元14可以為血壓測量裝置1的硬碟或記憶體。在另一實施方式中，所述存儲單元14也可以為血壓測量裝置1的外部存放裝置。例如所述血壓測量裝置1上配備的插接式硬碟，智慧存儲卡（Smart Media Card, SMC），安全數位（Secure Digital, SD）卡，快閃記憶體卡（Flash Card）等。本實施方式中，所述處理單元15可以為一中央處理器（Central Processing Unit, CPU），微處理器或其他資料處理晶片。所述處理單元15用於執行軟體程式碼或運算資料。
請參考圖3，所示為本發明一實施方式中血壓測量系統100的功能模組圖。本實施方式中，該血壓測量系統100包括一個或多個模組，所述一個或者多個模組被存儲於該存儲單元14中（參考圖1），並被該處理單元15所執行。在其他實施方式中，所述血壓測量系統100為內嵌在該血壓測量裝置1中的程式段或代碼。
本實施方式中，該血壓測量系統100包括獲取模組101、預處理模組102、特徵提取模組103、及計算模組104。本發明所稱的模組是指能夠完成特定功能的一系列電腦程式指令段，比程式更適合於描述軟體在該血壓測量裝置1中的執行過程。
所述獲取模組101用於獲取所述心電採集單元11採集的心電圖信號。本實施方式中，所述心電採集單元11可以為心電圖記錄器。所述獲取模組101用於獲取心電圖記錄器採集的心電圖信號。
預處理模組102用於對獲取模組101獲取的心電圖信號進行處理。本實施方式中，所述預處理模組102用於對獲取的心電圖信號進行放大處理、濾波處理和模數轉換處理。例如，所述預處理模組102藉由FIR濾波器對獲取的心電圖信號進行高通濾波以去除低頻分量或採用FIR濾波器對獲取的心電圖信號進行低通濾波以去除高頻分量。本領域技術人員根據需要或經驗設置其他信號處理方式都是可行的，本發明對此不作限制。
所述特徵提取模組103用於從所述處理後的心電圖信號中提取特徵資訊。在一實施方式中，所述特徵提取模組103提取的特徵資訊包含但不限於心電圖信號的時域特徵、頻域特徵、線性特徵、非線性特徵等。其中，時域特徵包括心電圖的振幅大小、心電圖的時間間隔，頻域特徵包括心電圖的各頻率成分，線性特徵包括心率變異度。圖2示出了時域中心電圖信號的示意圖。所述特徵提取模組103提取出的心電圖信號的時域特徵包括心電P波頂端20、心電Q波底端21、心電R波頂端22、心電S波底端23及心電T波頂端24，並根據提取出的所述心電P波頂端20、心電Q波底端21、心電R波頂端22、心電S波底端23及心電T波頂端24確定出心臟收縮期S1或心臟舒張期S2。本實施方式中，所述特徵提取模組103分別根據微分閾值法從所述處理後的心電圖信號中提取出心電P波頂端20、心電Q波底端21、心電R波頂端22、心電S波底端23及心電T波頂端24。其中，所述心臟收縮期S1為心電P波頂端20與心電R波頂端22之間的間期。所述心臟舒張期S2為所述心電P波頂端20及心電T波頂端24之間的間期。
所述計算模組104用於根據提取的所述特徵資訊計算出血壓。在一實施方式中所述計算模組104根據提取的心電圖的特徵資訊及心電圖特徵資訊與血壓關係表計算出與提取的心電圖特徵資訊相匹配的血壓。其中，所述心電圖特徵資訊與血壓關係表中包括心電圖特徵資訊與血壓的對應關係。所述心電圖特徵資訊與血壓關係表是預先藉由心電圖記錄器記錄心電圖及藉由血壓計記錄血壓後建立的心電圖特徵資訊與血壓的對應的關聯的資料並存儲在血壓測量裝置1中。所述計算模組104根據調整演算法對提取的心電圖特徵資訊進行線性回歸運算、邏輯回歸運算處理後在所述心電圖特徵資訊與血壓關係表中查找出與心電圖特徵資訊相匹配的血壓。
在另一實施方式中，所述計算模組104根據確定的心臟收縮期S1或心臟舒張期S2計算出血壓。其中，所述血壓包括收縮壓或舒張壓。本實施方式中，可以藉由公式計算血壓值，其中，M和C分別為血壓測量中預設的參數，F為根據提取的所述特徵資訊計算出的參數。在一實施方式中F可根據公式：F=1/S2計算出。
在一實施方式中，所述血壓測量系統100還包括一調整模組105（參考圖3）。所述調整模組105用於接收使用者輸入的預設參數資訊，及根據使用者輸入的預設參數資訊及特徵提取模組103提取出的特徵資訊計算血壓。在本發明中的血壓計算公式中，係數M和C反映了每個使用者的參數與血壓之間的關係，是因人而異的。因此使用者在第一次使用本發明的血壓測量裝置1時，需要在校準模式中確定這些係數。由於系統M和C對於計算收縮壓和舒張壓分別不同，所以在校準模式中要分別確定對應於收縮壓的一組參數M1和C1，以及對應於舒張壓的一組參數M2和C2。具體的，首先所述調整模組105根據C1和C2的經驗值作為C1和C2的輸入值。然後，用戶藉由水銀血壓計等標準血壓計測得血壓，所述調整模組105接收使用者藉由輸入單元12輸入的血壓，並將接收到的血壓存儲在存儲單元14中。其中，水銀血壓計測得血壓包括收縮壓及舒張壓。接著，所述調整模組105根據特徵提取模組103從心電圖信號中提取出的特徵資訊F利用公式M1=（收縮壓-C1)/F，和M2=(舒張壓-C2)/F分別計算出M1和M2。最後，所述調整模組105根據所述M1、M2、C1、C2及F計算出血壓。
在一實施方式中，所述血壓測量系統100還包括一顯示模組106（參考圖3）。所述顯示模組106用於將計算出的血壓顯示在所述顯示單元13上以供使用者查看。
請參考圖4，所示為本發明一實施方式中血壓測量方法的流程圖。該方法應用在血壓測量裝置1中。根據不同需求，該流程圖中步驟的順序可以改變，某些步驟可以省略或合併。該方法包括步驟：
S401：獲取心電採集單元11採集的心電圖信號。
S402：對獲取的所述心電圖信號進行處理。
本實施方式中，所述血壓測量裝置1對獲取的心電圖信號進行放大處理、濾波處理和模數轉換處理。例如，所述血壓測量裝置1藉由FIR濾波器對獲取的心電圖信號進行高通濾波以去除低頻分量或採用FIR濾波器對獲取的心電圖信號進行低通濾波以去除高頻分量。本領域技術人員根據需要或經驗設置其他信號處理方式都是可行的，本發明對此不作限制。
S403：從所述處理後的心電圖信號中提取特徵資訊。
在本實施方式中，所述血壓測量裝置1提取的特徵資訊包含但不限於心電圖信號的時域特徵、頻域特徵、線性特徵、非線性特徵等。其中，時域特徵包括心電圖的振幅大小、心電圖的時間間隔，頻域特徵包括心電圖的各頻率成分，線性特徵包括心率變異度。例如，在一實施方式中，所述血壓測量裝置1提取出的心電圖信號的時域特徵包括心電P波頂端20、心電Q波底端21、心電R波頂端22、心電S波底端23及心電T波頂端24，並根據提取出的所述心電P波頂端20、心電Q波底端21、心電R波頂端22、心電S波底端23及心電T波頂端24確定出心臟收縮期S1或心臟舒張期S2。本實施方式中，所述血壓測量裝置1分別根據微分閾值法從所述處理後的心電圖信號中提取出心電P波頂端20、心電Q波底端21、心電R波頂端22、心電S波底端23及心電T波頂端24。其中，所述心臟收縮期S1為心電P波頂端20與心電R波頂端22之間的間期。所述心臟舒張期S2為所述心電P波頂端20及心電T波頂端24之間的間期。
S404：根據提取的所述特徵資訊計算出血壓。
在一實施方式中所述血壓測量裝置1根據提取的心電圖的特徵資訊及心電圖特徵資訊與血壓關係表計算出與提取的心電圖特徵資訊相匹配的血壓。其中，所述心電圖特徵資訊與血壓關係表中包括心電圖特徵資訊與血壓的對應關係。所述心電圖特徵資訊與血壓關係表是預先藉由心電圖記錄器記錄心電圖及藉由血壓計記錄血壓後建立的心電圖特徵資訊與血壓的對應的關聯的資料並存儲在血壓測量裝置1中。所述血壓測量裝置1根據調整演算法對提取的心電圖特徵資訊進行線性回歸運算、邏輯回歸運算處理後在所述心電圖特徵資訊與血壓關係表中查找出與心電圖特徵資訊相匹配的血壓。
在另一實施方式中，所述血壓測量裝置1根據確定的心臟收縮期S1或心臟舒張期S2計算出血壓。其中，所述血壓包括收縮壓或舒張壓。本實施方式中，可以藉由公式計算血壓值，其中，M和C分別為血壓測量中預設的參數，F為根據提取的所述特徵資訊計算出的參數。在一實施方式中F可根據公式：F=1/S2計算出。
在一實施方式中，該方法在步驟S404之後還包括步驟：
接收使用者輸入的預設參數資訊；及
根據使用者輸入的所述預設參數資訊及提取出的所述特徵資訊計算血壓。
在本發明中的血壓計算公式：中，係數M和C反映了每個使用者的參數與血壓之間的關係，是因人而異的。因此使用者在第一次使用本發明的血壓測量裝置1時，需要在校準模式中確定這些係數。由於系統M和C對於計算收縮壓和舒張壓分別不同，所以在校準模式中要分別確定對應於收縮壓的一組參數M1和C1，以及對應於舒張壓的一組參數M2和C2。具體的，首先血壓測量裝置1根據C1和C2的經驗值作為C1和C2的輸入值。然後，用戶藉由水銀血壓計等標準血壓計測得血壓，所述血壓測量裝置1接收使用者藉由輸入單元12輸入的血壓，並將接收到的血壓存儲在存儲單元14中。其中，水銀血壓計測得血壓包括收縮壓及舒張壓。接著，所述血壓測量裝置1根據特徵提取模組103從心電圖信號中提取出的特徵資訊F利用公式M1=（收縮壓-C1)/F，和M2=(舒張壓-C2)/F分別計算出M1和M2。最後，所述血壓測量裝置1根據所述M1、M2、C1、C2及F計算出血壓。
在一實施方式中，該方法在步驟S404之後還包括步驟：
將計算出的血壓顯示在顯示單元13上以供使用者查看。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，舉凡熟悉本案技藝之人士，於爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
1‧‧‧血壓測量裝置
11‧‧‧心電採集單元
12‧‧‧輸入單元
13‧‧‧顯示單元
14‧‧‧存儲單元
15‧‧‧處理單元
20‧‧‧心電P波頂端
21‧‧‧心電Q波底端
22‧‧‧心電R波頂端
23‧‧‧心電S波底端
24‧‧‧心電T波頂端
100‧‧‧血壓測量系統
101‧‧‧獲取模組
102‧‧‧預處理模組
103‧‧‧特徵提取模組
104‧‧‧計算模組
105‧‧‧調整模組
106‧‧‧顯示模組
S401~S404‧‧‧步驟
11‧‧‧心電採集單元
12‧‧‧輸入單元
13‧‧‧顯示單元
14‧‧‧存儲單元
15‧‧‧處理單元
20‧‧‧心電P波頂端
21‧‧‧心電Q波底端
22‧‧‧心電R波頂端
23‧‧‧心電S波底端
24‧‧‧心電T波頂端
100‧‧‧血壓測量系統
101‧‧‧獲取模組
102‧‧‧預處理模組
103‧‧‧特徵提取模組
104‧‧‧計算模組
105‧‧‧調整模組
106‧‧‧顯示模組
S401~S404‧‧‧步驟
圖1為本發明一實施方式中血壓測量裝置的結構示意圖。 圖2為本發明一實施方式中心電圖信號的時域示意圖。 圖3為本發明一實施方式中血壓測量系統的功能模組圖。 圖4為本發明一實施方式中血壓測量方法的流程圖。
無。
Claims (14)
- 一種血壓測量方法，其中，該方法包括步驟： 獲取一心電採集單元採集的心電圖信號； 對所述獲取的心電圖信號進行處理； 從所述處理後的心電圖信號中提取特徵資訊；及 根據提取的所述特徵資訊計算出血壓。
- 如申請專利範圍第1項所述之血壓測量方法，其中，該方法在步驟“對所述獲取的心電圖信號進行處理”中包括： 對所述獲取的心電圖信號進行放大、信號濾波及模數轉換處理。
- 如申請專利範圍第1項所述之血壓測量方法，其中，所述特徵資訊包含心電圖信號的時域特徵、頻域特徵、線性特徵、非線性特徵。
- 如申請專利範圍第3項所述之血壓測量方法，其中，所述心電圖信號的時域特徵包括心電P波頂端、心電Q波底端、心電R波頂端、心電S波底端及心電T波頂端。
- 如申請專利範圍第1項所述之血壓測量方法，其中，該方法在步驟“根據提取的所述特徵資訊計算出血壓”中還包括： 根據提取的心電圖的特徵資訊及一心電圖特徵資訊與血壓關係表計算出與提取的心電圖特徵資訊相匹配的血壓，其中，所述心電圖特徵資訊與血壓關係表中包括心電圖特徵資訊與血壓的對應關係。
- 如申請專利範圍第5項所述之血壓測量方法，其中，該方法包括步驟： 根據調整演算法對提取的特徵資訊進行線性回歸運算、邏輯回歸運算處理後在所述心電圖特徵資訊與血壓關係表中查找出與心電圖特徵資訊相匹配的血壓。
- 如申請專利範圍第1項所述之血壓測量方法，其中，該方法在步驟“根據提取的所述特徵資訊計算出血壓”中還包括： 接收使用者輸入的預設參數資訊；及 根據使用者輸入的所述預設參數資訊及提取出的所述特徵資訊計算血壓。
- 一種血壓測量裝置，該血壓測量裝置包括心電採集單元、處理單元，其中，所述處理單元用於： 獲取所述心電採集單元採集的心電圖信號； 對所述獲取的心電圖信號進行處理； 從所述處理後的心電圖信號中提取特徵資訊；及 根據提取的所述特徵資訊計算出血壓。
- 如申請專利範圍第8項所述之血壓測量裝置，其中，所述處理單元還用於對獲取的所述心電圖信號進行放大、信號濾波及模數轉換處理。
- 如申請專利範圍第8項所述之血壓測量裝置，其中，所述特徵資訊包含心電圖信號的時域特徵、頻域特徵、線性特徵、非線性特徵。
- 如申請專利範圍第10項所述之血壓測量裝置，其中，所述心電圖信號的時域特徵包括心電P波頂端、心電Q波底端、心電R波頂端、心電S波底端及心電T波頂端。
- 如申請專利範圍第8項所述之血壓測量裝置，其中，所述處理單元根據提取的心電圖的特徵資訊及一心電圖特徵資訊與血壓關係表計算出與提取的心電圖特徵資訊相匹配的血壓，其中，所述心電圖特徵資訊與血壓關係表中包括心電圖特徵資訊與血壓的對應關係。
- 如申請專利範圍第12項所述之血壓測量裝置，其中，所述處理單元根據調整演算法對提取的特徵資訊進行線性回歸運算、邏輯回歸運算處理後在所述心電圖特徵資訊與血壓關係表中查找出與心電圖特徵資訊相匹配的血壓。
- 如申請專利範圍第8項所述之血壓測量裝置，其中，所述處理單元接收使用者輸入的預設參數資訊，及根據使用者輸入的所述預設參數資訊及提取出的所述特徵資訊計算血壓。
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