脉搏波的面积重心位移分析方法技术

本发明专利技术提供了一种脉搏波的面积重心位移分析方法，本发明专利技术方法包括步骤：使用一个数据采集模块，用于采集脉搏波信号；使用一个数据分析模块，用于处理采集得到的脉搏波信号，将脉搏波波形特征量化成特征指标，所述的特征指标至少包括脉搏波曲线下整体和局部面积及面积系数、脉搏波曲线下整体和局部面积的重心位置以及脉搏波波图所对应的心动周期中的一种。动态跟踪上述特征指标的变化可以无创实时连续地观察到心脏血管血流的工作状况、变化过程、动态趋势等。本发明专利技术可用于面向体育运动专业人士和普通大众的训练测评、运动监护、体能测试等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无创伤体外检测
，具体地说是脉搏波波形的量化与分析方法。
技术介绍
目前，现有对脉搏波的量化分析方法利用了脉搏波的以下特征点，见图1a，图中脉搏波的波谷1和5、主波波峰2、主波与重搏波之间的波谷3、重搏波波峰4；P1脉搏波主波波峰高，P2脉搏波重搏波波峰高，V主波与重搏波间波谷的高，T脉动周期。通过上述各特征点的坐标可以对脉搏波进行量化。但往往因为个体差异、状态或年龄差异，人体的脉搏波信号并非都是如图1a所示具备了上述所有的特征点，而是在相当多的情况下呈现图1b所示的状态。即脉搏波形态往往因个体差异和所处状态的不同而改变，有相当一部分脉搏波信号是没有重搏波的，这样就会造成图1a所示的主波与重搏波之间的波谷3以及重搏波波峰4模糊甚至消失，导致V、P2、t2、t3等指标无法测量，使得这部分脉搏波的特征无法量化。而动态连续监测脉搏波信号则要求对被测个体变化过程中的每一个脉搏波都能够进行量化，而且要求连续记录每个特征点的变化轨迹进行回放分析。这就对脉搏波的测量、量化和分析方法提出了新的要求。
技术实现思路
本专利技术针对上述不足提供一种能够连续监测分析脉搏波的方法。 本专利技术的原理是通过对所采集的脉搏波曲线，采用面积重心位移分析法将其波形特征量化成特征指标。为进一步综合处理、分析和计算生成一系列量化的与心脏、血管、血流相关的生理参数创造条件。对上述系列特征指标和所生成的生理参数进行连续监测、记录、观察、存储、回放、统计、分析和研究，即实现了无创、实时、连续监测人体血流动力学状态并跟踪观察其动态变化的过程。 为实现上述目的，本专利技术方法包括如下步骤 使用一个数据采集模块，用于采集脉搏波信号； 使用一个数据分析模块，用于处理采集得到的脉搏波信号，将波形特征量化成特征指标。 具体地说，数据分析模块根据脉搏波信号，计算出至少一种如下特征指标 1)脉搏波曲线下的整体和局部面积及其面积系数，包括整个脉搏波波图面积A’，上升支对应部分的波图面积Ad’及其面积系数Cd和下降支对应部分的波图面积Ac’及其面积系数Cc； 2)脉搏波曲线下面积的重心位置，包括整个脉搏波波图面积重心G以及上升支对应部分的波图面积重心G1和下降支对应部分的波图面积重心G2； 3)脉搏波波图所对应的脉动周期T，包括上升支对应部分的时相Td和下降支对应部分的时相Tc； 4)对1)、2)、3)中所述的指标进行运算产生的新的特征指标。 其中4)中所述的新的指标包括但不限于Ad’/Ac’、Cd/Cc、Cc-Cd、Ad’/A’、Ac’/A’、X2-X1、Y1-Y2、X-X1、Y1-Y、X2-X、Y-Y2、(tcc-tc)/(tc-tdc)、(qc-qcc)/(qdc-qc)、(X2-X)/(X-X1)、(Y-Y2)/(Y1-Y)、X-Td/T、(X2-Td/T)、(Td/T-X1)、Td/Tc、(Tc-Td)/T等等。 参见图2，所述的脉搏波曲线下面积，包括整个脉搏波波图面积A’以及分别计算上升支对应部分的波图面积Ad’和下降支对应部分的波图面积Ac’。 脉搏波波图所对应的时相T脉动周期； 上升支对应部分的时相Td血管充盈期； 下降支对应部分的时相Tc血管回缩期。 参见图3及图8a、b，所述的脉搏波曲线下面积的重心坐标位置，包括整个脉搏波波图面积重心G坐标(tc，qc)及其相对坐标(X，Y)以及上升支对应部分的波图面积重心G1坐标(tdc，qdc)及其相对坐标(X1，Y1)和下降支对应部分的波图面积重心G2坐标(tcc，qcc)及其相当坐标(X2，Y2)； 鉴于指端容积血流脉搏波相对于桡动脉、肱动脉、颈动脉等更容易采集，尤其是实时、动态、连续采集方面具有优势，然而，相对于桡动脉、肱动脉、颈动脉等处的压力波而言，指端容积血流脉搏波的波形比较圆滑，其上升和下降都比较缓慢，重搏波低平甚至没有波峰，这是由于压力脉搏波经过末梢微血管的阻力和毛细血管网的多次分支泄露以及微血管周围组织等对波形产生的滤波作用所造成的。由于可识别的直观特征点较少，就给波形的量化和分析增加了相当的难度。“面积重心位移分析法”给脉搏波生成了全新的特征点和量化指标，而且与图1所示脉搏波曲线上的特征点不同，无论个体差异、运动状态、生理和病理状况如何变化，这些特征点和量化指标均不会消失，适合持续跟踪观察，因而有效解决了脉搏波连续监测这一难题。 采用“面积重心位移分析法”进行血流动力学检测和研究是建立在脉搏波的连续监测基础上的。指端容积血流脉搏波信号包含有大量心血管系统和微循环方面的信息，一条脉搏波曲线是被检测的特定个体血流和血管相互作用的结果，反映了人体在特定时间和状态下微血管的血流动力学特性。在大血管和微血管血流通畅的情况下，其中包含有丰富的人体血流动力学信息。连续监测脉搏波特征指标的变化走势，就可以跟踪、观察、分析、研究人体的血流动力学信息及其变化规律。 指端容积血流脉搏波曲线Q(t)下的面积可表示为 Qmax为指端容积脉搏血流最大值；Qmin为指端容积脉搏血流最小值；T为脉动周期。见图4。 为进一步对波形特征进行量化，将反映自血管开始充盈直到最大程度的过程即脉搏波的上升支对应的时相定义为充盈期，用Td表示。将反映了血管在动脉壁弹性作用下开始回缩直到静脉血液回流使心脏充盈的过程即脉搏波的下降支对应的时相定义为回缩期，用Tc表示。 脉搏波曲线Q(t)下的整个波形图面积表示为 脉搏波曲线Q(t)下充盈期时相对应的面积可表示为 Cd＝Ad’/A’为脉搏波曲线下充盈期时相对应的面积与整个波形图面积的比值，定义为脉搏波充盈期面积系数。见图5。 脉搏波曲线Q(t)下回缩期时相对应的面积可表示为 Cc＝Ac’/A’为脉搏波曲线下回缩期时相对应的面积与整个波形图面积的比值，定义为脉搏波回缩期面积系数。见图5。 脉搏波曲线Q(t)下的面积重心坐标见图6，可表示为 横坐标纵坐标 量化脉搏波的形态特征也可以通过计算面积重心的相对坐标实现，见图7。设T为一个长度单位，Qmax-Qmin为一个宽度单位，我们可以求出波形面积重心G(X，Y)的相对坐标值为 同样方法可以分别获得Q(t)下与充盈期和回缩期相对应面积的重心坐标，同样，量化脉搏波的形态特征也可以通过计算对应面积重心的相对坐标实现，见图8。 脉搏波曲线Q(t)下上升支部分的面积重心坐标G1(tdc，qdc)见图8a，可表示为 横坐标纵坐标 设T为一个长度单位，Qmax-Qmin为一个宽度单位，我们可以求出该部分波形面积重心的相对坐标G1(X1，Y1)，见图8b，可表示为 脉搏波曲线Q(t)下下降支部分的面积重心坐标G2(tcc，qcc)见图8a，可表示为 横坐标纵坐标 设T为一个长度单位，Qmax-Qmin为一个宽度单位，我们可以求出该部分波形面积重心的相对坐标值为 面积A’、Ad’、Ac’及其对应的时相T、Td、Tc，包括面积系数Cd、Cc和重心坐标(X，Y)、(X1，Y1)、(X2，Y2)都是反映脉搏波整体和局部特征的指标。通过连续检测脉搏波曲线整体和局部面积或面积系数变化及其对应的重本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉搏波的面积重心位移分析方法，该方法包括如下步骤：　１）使用一个数据采集模块，用于采集脉搏波信号；　２）使用一个数据分析模块，用于处理采集得到的脉搏波信号，将脉搏波波形特征量化成特征指标，所述的特征指标至少包括下列指标中的一种：　ａ）脉搏波曲线下的整体和局部面积及其面积系数，包括整个脉搏波波图面积Ａ’，上升支对应部分的波图面积Ａｄ’及其面积系数Ｃｄ和下降支对应部分的波图面积Ａｃ’及其面积系数Ｃｃ；　ｂ）脉搏波曲线下面积的重心位置，包括整个脉搏波波图面积重心Ｇ坐标（ｔ↓［ｃ］，ｑ↓［ｃ］）及其相对坐标（Ｘ，Ｙ）以及上升支对应部分的波图面积重心Ｇ１坐标（ｔ↓［ｄｃ］，ｑ↓［ｄｃ］）及其相对坐标（Ｘ１，Ｙ１）和下降支对应部分的波图面积重心Ｇ２坐标（ｔ↓［ｃｃ］，ｑ↓［ｃｃ］）及其相当坐标（Ｘ２，Ｙ２）；　ｃ）脉搏波波图所对应的脉动周期Ｔ，包括上升支对应部分的时相Ｔｄ和下降支对应部分的时相Ｔｃ；　ｄ）对ａ）、ｂ）、ｃ）中所述的指标进行运算产生的特征指标。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗晓民，
申请(专利权)人：罗晓民，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]