[發明專利]基于脈搏波的無創連續血壓測量裝置和方法

有效

• 申請號: 202010678839.6
• 申請日: 2020-07-15
• 公開（公告）號: CN111839488B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 楊翠微;胡啟晗;劉鑫
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: A61B5/021
• 分類號: A61B5/021;A61B5/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

本發明提供一種基于脈搏波的無創連續血壓測量裝置和方法。本發明所述測量裝置由脈搏波傳感器、數據采集模塊、數據存儲模塊、數據分析單元和輸出顯示裝置組成。首先將傳感器采集的脈搏波信號進行逐拍分割，得到單拍脈搏波；針對每個單拍脈搏波使用非線性函數擬合法得到多維特征向量；最后，通過機器學習算法得到所需的收縮壓和舒張壓。本發明對于不同個體以及同一個個體的脈搏波形態的變化，都能準確地分割出單拍脈搏波；同時基于單路脈搏波的測量，有利于使用者的佩戴以及裝置的推廣。本發明提出的基于非線性函數擬合的脈搏波成分分析方法不僅可用于脈搏波信號的運動偽影檢測，還可以幫助提升血壓的測量精度。

技術領域

本發明涉及一種基于脈搏波的無創連續血壓測量裝置和方法。

背景技術

高血壓是一種心血管疾病，大多數病人并不會意識到血壓升高這一現象，因此高血壓又被稱為‘沉默的殺手’。傳統的血壓測量方法，如柯氏音法、示波法，無法實現血壓的連續測量，對高血壓不能很好地監控；而連續的測量方法，如動脈穿刺由于其有創性而無法得到大規模的普及。因此，無創連續的血壓測量方法具有重要的臨床應用價值。

脈搏波是心臟的搏動沿動脈血管和血流向外周傳播而形成的，其傳播速度除跟每搏心輸出量有關外，還取決于傳播介質的物理和幾何性質：動脈的彈性、管腔的大小、血液的密度和粘性等。因此，脈搏波的波形蘊含豐富的心血管系統信息。由于脈搏波的易獲得性，基于脈搏波的無創連續血壓測量成為近年來的研究熱點。

基于脈搏波的逐拍血壓測量方法，主要是特征參數法，即從脈搏波中提取特征，然后建立模型進行血壓測量。被廣泛認可的特征是脈搏波傳導時間（PTT）或者脈搏波到達時間（PAT）。但是，這兩種參數需額外增加傳感器，不利于日常生活中的測量。另外，現有的研究未能深入研究脈搏波形成的機制，如重搏波的出現與消失，這使得當前研究的特征僅考慮到主波峰的特征或者脈搏波整體的特征，而對于重搏波的研究則稍顯不足。重搏波是由于心室射出的血液在遇到外周反射回來撞擊主動脈瓣形成，重搏波同樣也蘊含了豐富的心血管系統信息。因此，準確提取重搏波并尋找相關特征有助于提高血壓算法的精度。

發明內容

為了克服上述缺陷，同時便于分析脈搏波形態變化的機制，本發明提出了一種基于脈搏波的無創連續血壓測量裝置和方法。本發明方法通過平穩小波變換實現脈搏波的逐拍分割，然后針對每個單拍脈搏波使用多個非線性函數來擬合主波峰，重搏波波峰和潮波波峰，非線性函數的參數中則蘊含著這三個波峰豐富的信息，這使得對重搏波的定量分析得以實現，進一步反映了與血壓相關的心血管系統信息。本發明方法通過對每搏脈搏波提取多維特征，然后根據預先設定的測量模式標識符對特征向量進行相應的操作，使用機器學習算法構建血壓測量模型，最后輸出受試者的收縮壓和舒張壓。

本發明提出了一種基于脈搏波的無創連續血壓測量裝置，由脈搏波傳感器1、數據采集模塊2、數據存儲模塊3、數據分析單元4和輸出顯示裝置10依次連接而成；

當啟用數據分析單元4時，若數據采集模塊2有實時信號輸入，則將采集到的數據存儲到數據存儲模塊3，然后進行實時分析；當數據存儲模塊3中包含該受試者的歷史信號時，則可進行基于機器學習算法的回顧性分析，通過自學習提高數據分析單元4的性能；

其中：

脈搏波傳感器1安放在生物體局部皮膚表面；

數據采集模塊2對來自脈搏波傳感器1的微弱的脈搏波信號進行放大，并濾除脈搏波信號中不需要的頻率成分，接著對放大濾波后的脈搏波信號進行采樣，并將其轉化為脈搏波數字信號，存入數據采集模塊2的數據緩存區中；

數據存儲模塊3，將數據采集模塊2的數據緩存區中的脈搏波數字信號讀入內存，并定時地存儲為數據文件；