基于桡动脉脉搏波的心血管机能参数检测分析方法及检测装置

摘要

本发明涉及一种基于桡动脉脉搏波的心血管机能参数检测分析方法及装置；检测分析方法是一种通过分析实时采集的脉搏波序列，提取特征信息并计算心血管机能参数的分析方法，该方法中采取幅度系数法与拐点法相结合检测分析动脉参数，检测分析心功能参数时对与不同模板对应的脉搏波设定不同的范围查找特征点都使该方法快速，准确；本发明提出的检测装置中，用脉搏夹固定脉搏传感器，且脉搏夹的松紧由控制芯片根据脉搏信号的强弱调节，使得采集数据更加快速、准确；该检测装置中有一个气调节装置，使得能够在充气阶段采集血压相关数据，加快了采集数据的速度；且该装置是由专用的电源供电，保障了用户的人身安全。

主权项

1.一种基于桡动脉脉搏波的心血管机能参数检测分析方法，其特征在于：它是一种通过分析实时采集的脉搏波序列，提取特征信息并计算心血管机能参数的分析方法，其顺次由以下步骤组成：(1)用压力传感器从桡动脉处采集一组流动的脉搏波形序列p(n)和袖带压力值序列v(n)，n为采样点的时间序号，同时做如下处理：a)将脉搏波序列p(n)各点值除以最大值max(p(n))进行归一化，得到数值序列p1(n)；b)用小波分析的方法查找数值序列p1(n)中各峰值点，设定阈值m1＝0.1，滤除p1(n)中峰值小于m1的脉搏波数值序列；c)滤除p1(n)中峰值间距小于120个点的峰值点，用高斯曲线拟合剩余峰值点序列peakpoint(k)，用线性方程拟合袖带压力值序列v(n)，查找拟合后曲线的最大值，与该点对应的袖带压力的值v(m)即为平均压MAP；d)对高斯曲线模型和峰值点序列peakpoint(k)拟合后的曲线的单调性进行判断；e)在该曲线的递增段与最大值之比为0.45-0.90的范围内查找该曲线的拐点(即该曲线的一阶导数为正的最大值时所对应的曲线上的点)，与该点对应的气泵压力的值v(d)即为舒张压DBP；f)在该曲线的递减段与最大值之比为0.3-0.75的范围内查找该曲线的拐点(即该曲线的一阶导数为负的最大值时所对应的曲线上的点)，与该点对应的袖带压力的值v(s)即为收缩压SBP；g)判断舒张压DBP和收缩压SBP的值，两者同时不为0时，停止采集数据，否则再判断袖带压力值序列的值是否大于220，若是，则复位，重新测量，否则，返回(1)；h)脉压PP＝收缩压SBP-舒张压DBP；(2)用脉搏传感器从桡动脉实时采集脉搏波形q(n)，n为采样点的时间序号，同时做如下处理：a)将脉搏波形q(n)各点值除以最大值max(q(n))进行归一化，得到数值序列q1(n)；b)对数值序列q1(n)求一阶导数后平方，得到数值序列q2(n-1)；c)设定阈值m1＝0.0045，每三秒在q2(n-1)上查找一次大于m1的峰值点，如果存在记最后一个符合条件的点为Q；如果不存在重复c)；d)设定阈值m2＝0.1，从与Q点对应的q1(n)上的点向后查找q1(n)中大于m2的所有峰值点，并对这些峰值点进行判断，如果相邻两峰值点间的间距均在80～240个点之间，记第一个峰值点为特征脉搏波起始点，继续采集8秒后停止采集，得到最终的特征波序列Q(n)，否则返回(3)；(3)模版匹配脉搏波包括主波、重搏前波和重搏波，将特征波序列Q(n)做微分处理并进行模板匹配。有两种脉搏波模板，第一种脉搏波模板主波和重搏波较明显，重搏前波不明显，见附图1a；第二种脉搏波模板主波和重搏前波较明显，重搏波不明显，见附图1b。两种模板的微分波形见附图2所示，第一种模板的微分波形在最大值下降到最小值过程中没有拐点，第二种模板的微分波形在最大值下降到最小值过程中出现拐点。(4)特征点的提取脉搏波的特征点有5点，见附图3所示，b点：主动脉开放点，即射血开始点，c点：主动脉压力最高点，e点：反射波重合点，f点：射血停止点，是心脏收缩与舒张的分界点，g点：重搏波重合点；a)查找特征波序列Q(n)微分后的波形的最大值点，从与该点对应的Q(n)上的点向后查找Q(n)上最大值点即为c点，从该点向前查找Q(n)上最小值点即为b点；b)对于与第一种模板对应的脉搏波形Q(n)，从c点往后查找距c点在(0，0.2T)内的第一个极大值点即为e点，T为该特征波的周期；对于与第二种模板对应的脉搏波形Q(n)，查找特征波序列Q(n)微分波形从最大值下降到最小值过程中出现的拐点，该拐点对应的Q(n)中的点即为e点；c)对于与第一种模板对应的脉搏波形Q(n)，从后一个脉搏波的b点往前查找距b点在(0.3T，0.55T)内的第一个极大值点即g点；对于与第二种模板对应的脉搏波形Q(n)，从后一个脉搏波的b点往前查找距b点在(0.35T，0.65T)内的第一个极大值点即g点；d)对于与第一种模板对应的脉搏波形Q(n)，从g点往前查找距b点在(0.3T，0.5T)内的第一个极小值点即f点；对于与第二种模板对应的脉搏波形Q(n)，从g点往前查找距b点在(0.36T，0.55T)内的第一个极小值点即f点；(5)心血管机能参数的计算首先计算第m个特征波的心血管机能参数<1>设特征点b(m)、c(m)、e(m)、f(m)、g(m)点对应的采样点的时间序号分别是tb(m)、tc(m)、te(m)、tf(m)、tg(m)；特征点b(m)、c(m)、e(m)、f(m)、g(m)点对应的Q(n)上的值分别是Q(b)(m)、Q(c)(m)、Q(e)(m)、Q(f)(m)、Q(g)(m)；<2>计算增长指数AI(m)：AI(m)＝[Q(e)(m)-Q(b)(m)]/[Q(c)(m)-Q(b)(m)]；<3>计算中心压SBP2(m)，SBP2(m)＝AI(m)*PP+DBP；<4>计算脉率HR(m)：HR(m)＝60/T(m)，其中T(m)是第m个特征波的周期；<5>计算收缩时间TS(m)：TS(m)＝tf(m)-tb(m)；<6>用收缩压值SBP和舒张压值DBP标定特征脉搏波Q(n)，其中脉搏波波峰Q(c)(m)对应收缩压SBP，脉搏波波谷Q(b)(m)对应舒张压DBP，标定后的脉搏波序列Qq(n)；<7>计算左心负荷<8>计算心肌灌注<9>计算心脏指数Sevr(m)＝Sw(m)/Sd(m)；将q(n)中所包含的脉搏波所对应的各个参数AI(m)、SBP2(m)、HR(m)、TS(m)、Sw(m)、Sd(m)、Sevr(m)去除序列中的最大值和最小值后求平均值即得该次测量的心血管机能各参数值AI、SBP2、HR、TS、Sw、Sd、Sevr。