[發明專利]一種無創獲取中心動脈壓力波形及其相關參數的裝置與獲取方法

在審

• 申請號: 201410494010.5
• 申請日: 2014-09-24
• 公開（公告）號: CN104188642A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 張永亮;胡福松;葉駿;馬祖長;孫怡寧;黎承濤;何子軍;曹慶慶;楊劍;吳慶園
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: A61B5/022
• 分類號: A61B5/022
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

1.一種無創獲取中心動脈壓力波形及其相關參數的裝置，其特征在于：包括血壓信號采集單元、脈搏信號采集單元、脈搏信號處理單元和波形重構單元；

所述血壓信號采集單元用于獲取人體肱動脈血壓值；

所述脈搏信號采集單元用于獲取人體外周動脈脈搏波信號；

所述脈搏信號處理單元與血壓信號采集單元和脈搏信號采集單元相連接，用于采集所述外周動脈脈搏波信號并進行分析處理，獲得外周動脈脈搏波形，然后以肱動脈血壓值對所述外周動脈脈搏波形進行標定，獲得外周動脈壓力波形，再對所述外周動脈壓力波形進行平均，獲得外周動脈平均壓力波形；

所述波形重構單元與所述脈搏信號處理單元相連接，用于由外周動脈平均壓力波形獲得重構中心動脈壓力波形，并從重構中心動脈壓力波形中獲得中心動脈相關參數。

2.根據權利要求1所述的無創獲取中心動脈壓力波形及其相關參數的裝置，其特征在于：

所述脈搏信號處理單元對獲取的外周動脈脈搏波信號進行分析處理包括濾除外周動脈脈搏波信號的噪聲和去除外周動脈脈搏波信號的基線漂移。

3.根據權利要求1或2所述的無創獲取中心動脈壓力波形及其相關參數的裝置，其特征在于：

所述人體肱動脈血壓值包括肱動脈收縮壓、肱動脈舒張壓和肱動脈平均壓；

所述人體外周動脈脈搏波信號為人體橈動脈脈搏壓力信號。

4.根據權利要求1所述的無創獲取中心動脈壓力波形及相關參數的裝置，其特征在于：所述中心動脈相關參數包括中心動脈收縮壓cSBP、中心動脈舒張壓cDBP、中心動脈脈壓cPP、反射波增長指數cAIx、左心負荷指數cSPTI、心肌灌注指數cDPTI和心內膜下心肌活力率cSEVR。

5.一種利用權利要求1所述裝置的無創獲取中心動脈壓力波形及其相關參數的方法，其特征在于包括以下步驟：

a、以脈搏信號采集單元獲取人體橈動脈脈搏波信號；

b、脈搏信號處理單元采集所述橈動脈脈搏波信號，濾除橈動脈脈搏波信號的噪聲、去除橈動脈脈搏波信號的基線漂移，獲得橈動脈脈搏波形，并以肱動脈血壓值對所述橈動脈脈搏波形進行標定，獲得橈動脈壓力波形，然后將各個周期的橈動脈壓力波形進行平均，獲得橈動脈平均壓力波形P_r(t)；

c、波形重構單元采集所述橈動脈平均壓力波形P_r(t)并對其進行快速傅里葉變換，獲得橈動脈壓力波形的頻域形式P_r(ω)，然后通過中心動脈至橈動脈的傳遞函數H_a-r(ω)獲得中心動脈壓力波形的頻域形式P_a(ω)，最后再對P_a(ω)進行逆傅里葉變換，即得重構中心動脈壓力波形；

由P_r(ω)通過H_a-r(ω)獲得P_a(ω)的公式如式(1)所示：

P_a(ω)＝P_r(ω)/H_a-r(ω)?????????(1)

d、波形重構單元從重構中心動脈壓力波形中獲得中心動脈相關參數。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于：所述中心動脈相關參數包括中心動脈收縮壓cSBP、中心動脈舒張壓cDBP、中心動脈脈壓cPP、反射波增長指數cAIx、左心負荷指數cSPTI、心肌灌注指數cDPTI和心內膜下心肌活力率cSEVR。

7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于所述的中心動脈至橈動脈的傳遞函數H_a-r(ω)是按如下方法構建：

(1)獲取n位中國受試者的中心動脈壓力波形和橈動脈壓力波形，n≥80；

(2)將所獲得的n個中心動脈壓力波形的起點移動到同一位置后疊加、取平均，獲得一個周期的標準中心動脈平均壓力波形P_a1(t)；

將所獲得的n個橈動脈壓力波形的起點移動到同一位置后疊加、取平均，獲得一個周期的標準橈動脈平均壓力波形P_r1(t)；

(3)對所述標準中心動脈平均壓力波形P_a1(t)按式(2)進行快速傅里葉變換FFT，獲得標準中心動脈平均壓力波形的頻域形式P_a1(ω)：

Pa1(ω)=FFT(Pa1(t))=MA(ω)ejφA(ω)---(2)]]>

式中：M_A(ω)為P_a1(ω)的模，為P_a1(ω)的相位；

對所述標準橈動脈平均壓力波形P_r1(t)按式(3)進行快速傅里葉變換FFT，獲得標準橈動脈平均壓力波形的頻域形式P_r1(ω)：

Pr1(ω)=FFT(Pr1(t))=MR(ω)ejφR(ω)---(3);]]>

式中：M_R(ω)為P_r(ω)的模，為P_r1(ω)的相位；

(4)由式(4)計算獲得中心動脈至橈動脈的傳遞函數H_a-r(ω)：

Ha-r(ω)=MR(ω)ejφR(ω)MA(ω)ejφA(ω)=MA-R(ω)ejφA-R(ω)---(4)]]>

式中：M_A-R(ω)＝M_R(ω)/M_A(ω)，為H_a-r(ω)的模：為H_a-r(ω)的相位。