[發明專利]一種基于指端脈搏波的橈動脈脈搏波檢測系統及方法

有效

• 申請號: 201410209464.3
• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN103989463A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 徐禮勝;杜尚杰;于曉東;王璐;何殿寧
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: A61B5/02
• 分類號: A61B5/02
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種基于指端脈搏波的橈動脈脈搏波檢測系統，其特征在于：包括指端脈搏傳感器、橈動脈脈搏傳感器、脈搏信號采集模塊、中央處理模塊和輸入輸出模塊；

所述脈搏信號采集模塊包括指端脈搏信號采集模塊和橈動脈脈搏信號采集模塊；

所述指端脈搏傳感器、橈動脈脈搏傳感器分別安置在指端處和手腕處，指端脈搏傳感器的輸出端、橈動脈脈搏傳感器的輸出端分別連接指端脈搏信號采集模塊的輸入端、橈動脈脈搏信號采集模塊的輸入端，指端脈搏信號采集模塊的輸出端、橈動脈脈搏信號采集模塊的輸出端分別連接中央處理模塊的輸入端；

輸入輸出模塊包括按鍵/觸摸屏、LCD屏和SD卡，按鍵/觸摸屏連接中央處理模塊的輸入端，SD卡和LCD屏分別連接中央處理模塊的輸出端。

2.根據權利要求1所述的基于指端脈搏波的橈動脈脈搏波檢測系統，其特征在于：所述指端脈搏信號采集模塊和橈動脈脈搏信號采集模塊均包括前置放大電路、脈搏信號獲取電路和壓力信號獲取電路；

所述脈搏信號獲取電路包括高通濾波電路、第一低通濾波電路、第一二級放大電路和電平抬升電路；

所述壓力信號獲取電路包括第二低通濾波電路、第二二級放大電路和反相器電路；

指端脈搏傳感器的輸出端、橈動脈脈搏傳感器的輸出端分別連接前置放大電路的輸入端，前置放大電路的輸出端分別連接高通濾波器的輸入端和第二低通濾波器的輸入端，高通濾波器的輸出端連接第一低通濾波器的輸入端，第一低通濾波器的輸出端連接第一二級放大電路的輸入端，第一二級放大電路的輸出端連接電平抬升電路的輸入端，電平抬升電路的輸出端連接中央處理模塊，第二低通濾波器的輸出端連接第二二級放大電路的輸入端，第二二級放大電路的輸出端連接反相器電路的輸入端，反相器電路的輸出端連接中央處理模塊。

3.采用權利要求1所述的基于指端脈搏波的橈動脈脈搏波檢測系統進行橈動脈脈搏波檢測的方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：分別對指端脈搏傳感器、橈動脈脈搏傳感器進行壓力校準，設定指端脈搏傳感器檢測脈搏波時對指端施加的最佳接觸壓力和橈動脈脈搏傳感器檢測脈搏波時對手腕橈動脈處施加的最佳接觸壓力；

步驟1.1：指端脈搏傳感器、橈動脈脈搏傳感器分別采集指端脈搏波和橈動脈脈搏波；

步驟1.2：中央處理模塊控制指端脈搏傳感器對指端施加不同的接觸壓力以及橈動脈脈搏波傳感器對手腕橈動脈處施加不同的接觸壓力，采集不同接觸壓力狀態下的指端脈搏波和橈動脈脈搏波信號；

步驟1.3：指端脈搏信號采集模塊和橈動脈脈搏信號采集模塊分別對采集到的指端脈搏波和橈動脈脈搏波進行放大、濾波和電平抬升處理，處理后的信號發送至中央處理模塊；

步驟1.4：根據采集到的不同接觸壓力下的指端脈搏波信號的幅值和橈動脈脈搏波信號的幅值，確定指端脈搏波信號中幅值最大的脈搏波對應的接觸壓力和橈動脈脈搏波信號中幅值最大的脈搏波對應的接觸壓力，將該兩個接觸壓力分別設定為指端脈搏傳感器檢測脈搏波時對指端施加的最佳接觸壓力和橈動脈脈搏傳感器檢測脈搏波時對手腕橈動脈處施加的最佳接觸壓力；

步驟2：在設定的指端脈搏傳感器檢測脈搏波時對指端施加的最佳接觸壓力下使用指端脈搏傳感器采集受試者的指端脈搏波，在設定的橈動脈脈搏傳感器檢測脈搏波時對手腕橈動脈處施加的最佳接觸壓力下使用橈動脈脈搏傳感器采集受試者的橈動脈脈搏波；

步驟3：指端脈搏信號采集模塊和橈動脈脈搏信號采集模塊分別對采集到的指端脈搏波和橈動脈脈搏波進行放大、濾波和電平抬升處理；

步驟4：建立基于傳遞函數的橈動脈脈搏波重建模型，該模型的輸入為指端脈搏波，輸出為橈動脈脈搏波；

步驟4.1：求解橈動脈脈搏波到指端脈搏波的頻域傳遞函數；

步驟4.1.1：使用Welch’s平均周期法估計的指端脈搏波與橈動脈脈搏波的互功率譜密度；

步驟4.1.2：使用Welch’s平均周期法估計指端脈搏波的自功率譜密度；

步驟4.1.3：利用互功率譜密度除以自功率譜密度，即得到指端脈搏波與橈動脈脈搏波的頻域傳遞函數；

步驟4.2：確定基于傳遞函數的橈動脈脈搏波重建模型的窗寬和階次；

步驟4.2.1：分別建立不同窗寬下的不同階次的基于傳遞函數的橈動脈脈搏波重建模型；

步驟4.2.2：利用均方根百分誤差和波形匹配度評估橈動脈脈搏波重建模型精度，得到橈動脈脈搏波重建模型的最佳窗寬和最佳階次，即確定基于傳遞函數的橈動脈脈搏波重建模型的窗寬和階次；

步驟4.3：根據橈動脈脈搏波重建模型的窗寬和階次建立基于傳遞函數的橈動脈脈搏波重建模型；

步驟5：利用基于傳遞函數的橈動脈脈搏波重建模型和實時采集的指端脈搏波對橈動脈脈搏波進行重建，得到橈動脈脈搏波檢測結果，該檢測結果存儲到SD卡并通過LCD屏顯示。