[發明專利]基于體表兩點脈搏波的中心動脈脈搏波監測系統及方法

有效

• 申請號: 201410236048.2
• 申請日: 2014-05-29
• 公開（公告）號: CN104000573A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 徐禮勝;于曉東;杜尚杰;王璐;何殿寧
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: A61B5/0225
• 分類號: A61B5/0225
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種基于體表兩點脈搏波的中心動脈脈搏波監測系統，其特征在于：包括脈搏波信號獲取與調理單元、脈搏波信號處理與中心動脈脈搏波重建單元和用戶交互單元；

所述脈搏波信號獲取與調理單元包括無創脈搏傳感模塊與脈搏波信號調理模塊；

所述無創脈搏傳感模塊有兩個，每個無創脈搏傳感模塊包括壓電傳感器、袖帶、氣泵、快速放氣閥、慢速放氣閥和氣體壓力傳感器；壓電傳感器的探頭通過袖帶固定在體表動脈的任意一點位置上，氣泵的輸出端、快速放氣閥的輸出端、氣體壓力傳感器的輸入端分別通過導管與袖帶連接，氣體壓力傳感器的輸出端、壓電傳感器的輸出端通過脈搏波信號調理模塊分別與脈搏波信號處理與中心動脈脈搏波重建單元的輸入端連接，氣泵的輸入端、快速放氣閥的輸入端分別與脈搏波信號處理與中心動脈脈搏波重建單元的輸出端連接；慢速放氣閥通過導管與袖帶連接；

所述用戶交互單元包括LCD液晶屏、觸摸屏和SD卡；

所述LCD液晶屏的輸入端、觸摸屏的輸出端、SD卡的輸入端分別與脈搏波信號處理與中心動脈脈搏波重建單元連接。

2.根據權利要求1所述的基于體表兩點脈搏波的中心動脈脈搏波監測系統，其特征在于：所述脈搏波信號調理模塊包括壓力信號獲取電路和脈搏信號獲取電路；

所述壓力信號獲取電路包括前置放大電路、壓力信號低通濾波器和壓力信號比例放大電路；前置放大電路的輸入端連接氣體壓力傳感器的輸出端，前置放大電路的輸出端連接壓力信號低通濾波器的輸入端，壓力信號低通濾波器的輸出端連接壓力信號比例放大電路的輸入端，壓力信號比例放大電路的輸出端連接脈搏波信號處理與中心動脈脈搏波重建單元的輸入端；

所述脈搏信號獲取電路包括電荷放大電路、高通濾波器、脈搏波信號低通濾波器、脈搏波信號比例放大電路、陷波器和電平抬升電路；電荷放大電路的輸入端連接壓電傳感器的輸出端，電荷放大電路的輸出端連接高通濾波器的輸入端，高通濾波器的輸出端連接脈搏波信號低通濾波器的輸入端，脈搏波信號低通濾波器的輸出端連接脈搏波信號比例放大電路的輸入端，脈搏波信號比例放大電路的輸出端連接陷波器的輸入端，陷波器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脈搏波信號處理與中心動脈脈搏波重建單元的輸入端。

3.根據權利要求1所述的基于體表兩點脈搏波的中心動脈脈搏波監測系統，其特征在于：所述用戶交互單元還包括與脈搏波信號處理與中心動脈脈搏波重建單元的輸入端連接的按鍵。

4.根據權利要求1所述的基于體表兩點脈搏波的中心動脈脈搏波監測系統，其特征在于：所述LCD液晶屏用于顯示采集到的體表兩點脈搏波波形以及重建所得的中心動脈脈搏波形。

5.根據權利要求1所述的基于體表兩點脈搏波的中心動脈脈搏波監測系統，其特征在于：所述SD卡用于存儲采集到的采集到的體表兩點脈搏波波形數據和重建所得的中心動脈脈搏波形數據。

6.根據權利要求1所述的基于體表兩點脈搏波的中心動脈脈搏波監測系統，其特征在于：所述脈搏波信號處理與中心動脈脈搏波重建單元設置有脈搏波數字信號處理模塊和中心動脈脈搏波重建模塊；

所述脈搏波信號處理與中心動脈脈搏波重建單元用于對檢測到的體表動脈的兩點位置的脈搏波信號進行A/D轉換，截取固定時間段的體表動脈的兩點位置的脈搏波信號，并對截取的信號進行規范化處理，即進行數字濾波處理去除干擾，去除信號平均值并歸一化處理，得到規范化的脈搏波數據；

所述中心動脈脈搏波重建模塊用于利用體表兩點位置脈搏波計算分支血管通道的FIR模型，根據辨識出的兩路分支血管通道的FIR模型和體表動脈的兩點位置的脈搏波信號重建出中心動脈脈搏波，并將重建出的中心動脈脈搏波校準成具有真實壓力幅值的中心動脈脈搏波。

7.采用權利要求1所述的基于體表兩點脈搏波的中心動脈脈搏波監測系統進行中心動脈脈搏波監測的方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：將兩個壓電傳感器分別放置在被試者體表動脈的任意兩點位置，并在兩個壓電傳感器外綁縛袖帶；

步驟2：確定脈搏波在最大幅值時對應的接觸壓力，即最大脈搏波幅值時袖帶內的氣體壓力；

步驟2.1：通過氣泵向袖帶充入氣體，袖帶內的氣壓不斷增加；

步驟2.2：分別獲取袖帶內的氣壓信號和脈搏波信號，當袖帶內的氣壓達到設定的最大壓力時，關閉快速放氣閥并通過慢速放氣閥放氣；

步驟2.3：兩個壓電傳感器分別檢測體表動脈的該兩點位置的脈搏波信號，并記錄最大的幅值時脈搏波所對應的袖帶內的氣體壓力值，即確定脈搏波在最大幅值時對應的接觸壓力；

步驟2.4：當袖帶內的氣壓下降到設定的最小壓力時，打開快速放氣閥放出氣體；

步驟3：通過氣泵向袖帶充入氣體，袖帶內的氣壓達到脈搏波在最大幅值時對應的接觸壓力時，兩個壓電傳感器分別檢測體表動脈的該兩點位置的脈搏波信號；

步驟4：對檢測到的體表動脈的兩點位置的脈搏波信號進行A/D轉換；

步驟5：截取固定時間段的體表動脈的兩點位置的脈搏波信號，并對截取的信號進行規范化處理：進行數字濾波處理去除干擾，去除信號平均值并歸一化處理，得到規范化的脈搏波數據；

步驟6：利用體表兩點位置脈搏波計算分支血管通道的FIR模型；?

步驟6.1：將脈搏波從中心動脈到體表動脈的兩點位置的傳導過程描述為分支血管通道的FIR模型，中心動脈脈搏波作為輸入，體表兩點位置的測得的脈搏波形作為輸出；

步驟6.2：利用從中心動脈脈搏波到體表外周動脈脈搏波的雙通道盲辨識算法辨識出兩路分支血管通道的FIR模型；

步驟7：根據辨識出的兩路分支血管通道的FIR模型和體表動脈的兩點位置的脈搏波信號重建出中心動脈脈搏波；

步驟8：將重建出的中心動脈脈搏波校準成具有真實壓力幅值的中心動脈脈搏波。