一种脉搏压力波数学模型的构建方法技术

本发明专利技术公开了一种脉搏压力波数学模型的构建方法，该方法用压力传感器采集振幅最大时的若干条脉搏压力波曲线和同步/准同步的无创血压数据；经过对脉搏压力波曲线数据的精化和按约束条件进行最小二乘非线性拟合，得到一个能充分准确反映数据源血流动力学特征的非线性系统；最终通过波形和血压数据的量化转换，构建出供提取血流动力学参数使用的脉搏压力波数学模型。

【技术实现步骤摘要】
一种脉搏压力波数学模型的构建方法
本专利技术属于无创体征数据测量及体外诊断和健康监测技术，具体涉及一种脉搏压力波数学模型的构建方法。
技术介绍
血流动力学参数能明确反映人体个性化的生理及病理学特征，可以全面准确的为心血管系统疾病防控、病情诊断、病因分析、趋势推测、诊疗优化以及早期高危病征鉴别提供可靠依据，其获取方式分有创和无创两种。有创方式必须在医疗机构的专业环境下，由医生实施手术置管将有创监护仪与心血管系统连接，直接实时获取一系列血流动力学参数；无创方式是使用CT、MRI、PDE、血压计、心电仪等各种专业医疗诊断设备间接获取不同的血流动力学参数。使用常规血压计和小型体外脉搏波采集设备获取一系列血流动力学参数，能有在效克服以上两种方法的实际应用局限，能实现日常监测等广泛场景下的便捷应用。公开号CN1121798A、名称为《一种心血管功能动态参数检测分析方法及其装置》的中国专利技术专利就是代表之一。但此类方法均存在混用不同传感器的非同步数据、数据采集需人工干预、缺少对基础数据的精化控制等缺陷，致使血流动力学参数测量结果的准确性和稳定性都不够理想。
技术实现思路
为解决现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种脉搏压力波数学模型的构建方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：本专利技术提供一种脉搏压力波数学模型的构建方法，包括以下步骤：S10、脉搏压力波曲线的采集与筛选，具体包括以下步骤：S11、使用压力传感器和时钟，在脉搏压力波振幅H最大即HWMax时，采集至少5条连续且完整的脉搏压力波曲线，置于以脉搏压力波振幅H为纵轴、时间T为横轴的脉搏压力波曲线坐标系中；S12、提取每条脉搏压力波曲线的波形高度值Hi和波形宽度值Ti；其中，Ti＝ti2-ti1，ti2和ti1分别为第i条脉搏压力波曲线终点和起点的时间值；用排除最大值和最小值后的所有数据，分别求出波形高度平均值H-和波形宽度平均值T-；S13、保留满足0≤|Hi-H-|/H-≤10％且0≤|Ti-T-|/T-≤10％条件的所有脉搏压力波曲线；S20、构建脉搏压力波非线性系统，具体包括以下步骤：S21、在每条脉搏压力波曲线上按公知定义标注出D1～D7共7个公知特征点；把在每条脉搏压力波曲线上位置相同且具共性特征的曲线拐点F1～Fn标注为个体特征点；根据设定的轮廓定义和约束条件，在所有拐点两侧及两拐点之间选定若干曲线控制点Z1～Zn以有效抑制曲线的超标形变；S22、在每条脉搏压力波曲线上用公知特征点D1、D2、D7为顶点构建三角形并求出所有三角形的几何中心K1～Kn；将第一条之后所有的脉搏压力波曲线向第一条平移，直至K2～Kn与K1完全重合；S23、在重合的曲线组上，用离散点最小包围圆将各条曲线同名点包围，形成D1～D7、F1～Fn、Z1～Zn若干同名点离散区；求取每个同名点离散区的加权中位数中心D01～D07、F01～F0n、Z01～Z0n；S24、按横坐标值由小到大、每组≥3个点且相邻的两段曲线至少有1个重合点的基本规则，用以上各点进行最小二乘非线性拟合得到一个连续的脉搏压力波非线性系统；S30、进行血压测量，获得脉搏压力波出现时的压力值FAMin、脉搏压力波消失时的压力值FBMin以及最大振幅处的压力值FWMax相对应的DP舒张压、SP收缩压和MAP平均动脉压；S40、脉搏压力波数学模型的构建，具体包括以下步骤：S41、将脉搏压力波非线性系统的公知特征点D01与纵坐标轴重合，用S38中的DP和SP值在纵坐标上替换特征点D01和D02的振幅值H1和H2，进行纵坐标由振幅H到血压值BP的量化转换；S42、建立以血压值BP为纵轴、时间T为横轴的脉搏压力非线性系统坐标系，重新定义并命名公知特征点D001～D007和个性特征点F001～F00n，完成脉搏压力波数字模型的构建。作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤S30进行血压测量，可选用任何一种公知方法进行同步/准同步血压测量，或采用以下与脉搏压力波采集同步的无创血压测量方法，该方法用压力传感器和时钟进行脉搏压力波采集并同步实施血压测量，具体包括以下步骤：S31、将压力传感器缓慢的垂直推向桡动脉，当观测到脉搏压力波出现时进行第1次测量，读取压力值F1和脉搏压力波振幅值H1；S32、定义f为阶梯压力值并逐阶加压进行后续测量；按1/2f阶梯值进行第2次和第3次测量；S33、第3次测量后按阶梯值f进行后续测量，当第q次测量观测到脉搏压力波振幅值小于前一次即Hq＜Hq-1时，在完成本次测量后以1/2f减压进行第q+1次测量；S34、根据第q-1、q、q+1三组测量数据，计算出脉搏压力波最大振幅值HWMax及相对应的压力值FWMax；用≥200Hz的采样率并施以FWMax的压力，采集至少5条连续且完整的脉搏压力波曲线在本地或云端实时供给步骤S10使用；然后继续按阶梯值f进行后续测量；S35、当第q+n次测量观测到脉搏压力波振幅小于最大振幅的85％即Hq+n≤HW*85％时，按1/2f阶梯值进行后续测量直至脉搏压力波消失；S36、用第1、2、3次三组测量数据进行纵轴零点收敛，计算出脉搏压力波出现HAMin→0时的压力值FAMin；用最后三组测量数据进行纵轴零点收敛，计算出脉搏压力波消失HBMin→0时的压力值FBMin；S37、在本地或云端实时完成脉搏波压力/血压转换计算：P＝F/eP为血压值、F为压力值，ε为脉搏波压力/血压转换因子；其中：ε＝N+〔(t-T)/a+(d-D)/b〕*cN为传感器测量脉搏波压力时的有效区域面积值，T为实测身高值t为系统基准身高值，D为实测手腕周长值d为系统基准手腕周长值，a、b、c为系统常数值；用FAMin、FBMin、FWMax分别计算出各自相对应的舒张压DP、收缩压SP、平均动脉压MAP：DP＝FAMin/εSP＝FBMin/εMAP＝FWMax/εS38、由于舒张压DP、收缩压SP和平均动脉压MAP都是由独立测量值计算产生的独立结果，所以相互之间可用公知的：MAP＝(SP+2×DP)/3或MAP＝DP+I/3(DP-SP)等公式进行交叉校验，并用最小二乘法加权平差后得出舒张压DP、收缩压SP和平均动脉压MAP的最或是值。本专利技术相较于现有技术，具有以下有益效果：1、用同一压力传感器在同一时间维度下，实施同步采集血压和脉搏压力波数据，严格保留数据间的原始相关性，消除系统误差；2、自动测量/判别方式彻底消除人为干预所产生的偶然误差；3、对大冗余观测数据进行优化、递推、平差，确保脉搏压力波数字模型具备高精度和高可靠性；从而，也确保了后续直接读取或提取基础数据计算一系列血流动力学参数的准确性；4、可通过与同步有创数据的对标进行模型精化，实现结果精度与有创方法等同或十分近似的血流动力学参数无创获取方法；5、便捷、准本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脉搏压力波数学模型的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS10、脉搏压力波曲线的采集与筛选，具体包括以下步骤：/nS11、使用压力传感器和时钟，在脉搏压力波振幅H最大即H

【技术特征摘要】
1.一种脉搏压力波数学模型的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、脉搏压力波曲线的采集与筛选，具体包括以下步骤：
S11、使用压力传感器和时钟，在脉搏压力波振幅H最大即HWMax时，采集至少5条连续且完整的脉搏压力波曲线，置于以脉搏压力波振幅H为纵轴、时间T为横轴的脉搏压力波曲线坐标系中；
S12、提取每条脉搏压力波曲线的波形高度值Hi和波形宽度值Ti；其中，Ti＝ti2-ti1，ti2和ti1分别为第i条脉搏压力波曲线终点和起点的时间值；用排除最大值和最小值后的所有数据，分别求出波形高度平均值H-和波形宽度平均值T-；
S13、保留满足0≤|Hi-H-|/H-≤10％且0≤|Ti-T-|/T-≤10％条件的所有脉搏压力波曲线；
S20、构建脉搏压力波非线性系统，具体包括以下步骤：
S21、在每条脉搏压力波曲线上按公知定义标注出D1～D7共7个公知特征点；把在每条脉搏压力波曲线上位置相同且具共性特征的曲线拐点F1～Fn标注为个体特征点；根据设定的轮廓定义和约束条件，在所有拐点两侧及两拐点之间选定若干曲线控制点Z1～Zn以有效抑制曲线的超标形变；
S22、在每条脉搏压力波曲线上用公知特征点D1、D2、D7为顶点构建三角形并求出所有三角形的几何中心K1～Kn；将第一条之后所有的脉搏压力波曲线向第一条平移，直至K2～Kn与K1完全重合；
S23、在重合的曲线组上，用离散点最小包围圆将各条曲线同名点包围，形成D1～D7、F1～Fn、Z1～Zn若干同名点离散区；求取每个同名点离散区的加权中位数中心D01～D07、F01～F0n、Z01～Z0n；
S24、按横坐标值由小到大、每组≥3个点且相邻的两段曲线至少有1个重合点的基本规则，用以上各点进行最小二乘非线性拟合得到一个连续的脉搏压力波非线性系统；
S30、进行血压测量，获得脉搏压力波出现时的压力值FAMin、脉搏压力波消失时的压力值FBMin以及最大振幅处的压力值FWMax相对应的DP舒张压、SP收缩压和MAP平均动脉压；
S40、脉搏压力波数学模型的构建，具体包括以下步骤：
S41、将脉搏压力波非线性系统的公知特征点D01与纵坐标轴重合，用S38中的DP和SP值在纵坐标上替换特征点D01和D02的振幅值H1和H2，进行纵坐标由振幅H到血压值BP的量化转换；
S42、建立以血压值BP为纵轴、时间T为横轴的脉搏压力非线性系统坐标系，重新定义并命名公知特征点D001～D007和个性特征点F001～F00n，完成脉搏压...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑昕，
申请(专利权)人：郑昕，
类型：发明
国别省市：江苏;32