[發明專利]一種基于單路脈搏波的無創連續血壓檢測方法、裝置

有效

• 申請號: 202011170895.5
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112274127B
• 公開（公告）日: 2023-02-07
• 發明（設計）人: 孫昊;李睿森;婁毅杰;楊昊;趙源浩
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: A61B5/021
• 分類號: A61B5/021
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長杰

1.一種基于單路脈搏波的無創連續血壓檢測裝置，其特征在于，包括：

信號采集模塊，采集全身主要動脈點或其他方便測試脈搏波的位置的單處脈搏波信號；

預處理模塊，用于濾除脈搏波信號的高頻噪聲、低頻噪聲；

時域特征提取模塊，用于計算得到時域特征參數集；

頻域特征提取模塊，用于計算得到頻域特征參數集；

PWTT提取模塊，用于計算得到PWTT；

信息錄入模塊，用于錄入目標對象的主要生理信息和健康信息；

特征篩選模塊，將時域特征參數、頻域特征參數、PWTT、目標對象的主要生理信息和健康信息組成血壓模型特征集合，用于對血壓模型特征集合進行相關性分析，篩選得到特征子集；

血壓檢測模塊，用于基于預先訓練好的血壓模型，以特征子集作為輸入，輸出血壓檢測結果；

校準單元：獲取同步血壓采集設備采集的血壓作為校準參考血壓，將訓練好的血壓模型的輸出與之比對，計算血壓差，將該血壓差返回給血壓檢測模塊中的血壓模型，進行模型校準；

全身主要動脈點和及其他方便采集脈搏波的位置點作為備選采集點，對每個采集點獲得的脈搏波信號的過程包括：

1)采用多種傳感器對脈搏波信號進行采集；采用光電容積式脈搏波傳感器，通過測量被測試者動脈中血液的光信號，獲得其動脈脈搏波信號；采用壓力傳感器，確保目標對象被測各部位所受壓力均勻適度；

2)采集目標對象身體多部位脈搏波信號，包括主要動脈點和其他方便采集脈搏波的位置，即包括頸動脈、肱動脈、橈動脈、耳垂、手指末端、股動脈、腓動脈、腘動脈、脛后動脈、足背動脈、腳趾末端位置；

3)將上述的多種傳感器集成在一個固定裝置中，至少有一個光電容積式脈搏波傳感器和一個壓力傳感器，固定裝置的實現形式包括頭帶、腕帶、袖帶、指夾、耳夾、手套、袖套以及手表或者手環的固定方式；

校準單元的過程是：根據血壓模型輸出的血壓SBP_m、DBP_m與校準參考血壓SBP_n、DBP_n進行比對，計算血壓差值ΔSBP和ΔDBP：

ΔSBP＝SBP_m-SBP_n

ΔDBP＝DBP_m-DBP_n

將血壓差值納入血壓模型，以更新血壓模型，完成模型校準；

待測對象在初始校準后，即能進行血壓的連續檢測，但仍需每隔一段時間進行再次校準，校準過程同初始校準的過程；

更新后的血壓模型為：

收縮壓模型為：

SBP＝a*SBP₁+b*SBP₂+ΔSBP

舒張壓模型為：

DBP＝c*DBP₁+d*DBP₂+ΔDBP；

特征篩選模塊中運用機器學習算法訓練得到基于特征子集的血壓模型的步驟，包括：

1)基于人工神經網絡模型，訓練得到收縮壓模型SBP₁和舒張壓模型DBP₁；

2)基于深度學習網絡模型，訓練得到收縮壓模型SBP₂和舒張壓模型DBP₂；

3)收縮壓模型為：

SBP＝a*SBP₁+b*SBP₂

舒張壓模型為：

DBP＝c*DBP₁+d*DBP₂

其中a、b、c、d為權值系數；

篩選得到特征子集的步驟，包括：

1)利用互信息理論，計算血壓模型特征集合中每個特征參數與參考血壓的互信息相關度，并進行排序，互相關公式如下：

其中x、y分別代表兩個隨機變量，X、Y是血壓模型特征集合，I(X；Y)≥0代表二者的互相關程度，越大代表二者相關度越高；p(x)p(y)代表x、y的概率分布、p(x,y)代表x、y的聯合概率分布；

2)根據最小冗余最大相關mRMR準則，最大化特征參數與參考血壓的相關性，最小化特征參數之間的相關性，篩選得到特征子集；

所述頻域特征參數集的獲取步驟，包括：

1)對預處理后的脈搏波信號進行歸一化并分幀、預加重、加窗處理得到時域脈搏波信號片段x(n)，其中n＝0,…,N-1，其FFT變換公式為：

其中k＝0,…,N-1表示FFT運算時對應的頻點，n指時域信號；

2)在脈搏波相關頻段內，引入M組數字濾波器，每個濾波器的頻率響應為H_m(k)，對功率譜進行濾波處理，隨后進行對數運算得到對數頻譜傳遞函數S_m，最后經離散余弦變換(DCT)得到脈搏波倒譜系數C(l)；

其中l＝1,…,L，l表示脈搏波倒譜系數的階數，L脈搏波倒譜系數的最高階數；

3)在靜態脈搏波倒譜系數基礎上獲取動態倒譜系數，分別是一階差分脈搏波倒譜系數_ΔC(l)和二階差分脈搏波倒譜系數_ΔΔC(l)；

4)至此，綜上從C(l)、_ΔC(l)、_ΔΔC(l)中共獲得3*L個倒譜系數，組成脈搏波頻域特征參數集。

2.根據權利要求1所述的基于單路脈搏波的無創連續血壓檢測裝置，其特征在于，所述參考血壓和校準參考血壓為有創動脈血壓ABP、臨床監護儀示波法獲取血壓、臨床聽診法獲取血壓，與本申請脈搏波同步采集。