一种基于多点校准的无袖带动态血压测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多点校准的无袖带动态血压测量方法，属于血压测量领域，通过多个传感器组实现了对压力的动态监测及补偿；保护PPG波形，免于扭曲，使得基于四元件弹性腔模型的血流动力学参数评估更为准确；通过三轴加速度传感器实现了对心脏搏动力的直接测量，并用以校准脉搏波的幅值，使得血压评估趋势相关性为正，降低了趋势评估相反的可能性。降低了趋势评估相反的可能性。降低了趋势评估相反的可能性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多点校准的无袖带动态血压测量方法


[0001]本专利技术涉及血压测量，尤其是涉及基于多点校准的无袖带动态血压测量方法。

技术介绍

[0002]高血压能够引发心血管疾病、主动脉瘤、中风、周边血管疾病、慢性肾病等，具有高死亡风险。高血压患者在流行病中也属高危人群。因此，高血压疾病的早期防控具有极为重大的意义。
[0003]确诊及管理高血压病需要持续监测血压，但是情绪波动、体力活动和睡眠均能够对血压产生影响。目前临床普遍使用的动态血压计为袖带式血压计，充放气操作容易干扰睡眠，加重受试者焦虑；测量频率低，每天仅有五十个左右的数据点，不能反映血压的瞬时涨落；最后，由于价格昂贵，准备工作繁琐，很难实现日常居家场景下的监测。
[0004]现有技术中有采用腕表实时测量血压，但无干扰性的腕部血压测量一般通过提取PPG特征，并通过多元线性回归或机器学习的方式进行血压拟合。 PPG波形经常会由于其他因素干扰产生趋势反转；并且腕部血液容积波波形含信息量有限，尤其是压力不稳定或者温度低，情绪紧张的时候引起血管收缩，基线漂移严重，导致测量不准确。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种基于多点校准的无袖带动态血压测量方法，能够避免其他因素干扰产生趋势反转以及血管收缩导致的基线漂移。
[0006]本专利技术的目的之一采用如下技术方案实现：
[0007]一种基于多点校准的无袖带动态血压测量方法，包括以下步骤：
[0008]数据采集：用多组传感器测量腕部的接触压力，利用多组传感器测量的接触压力相减得到接触压力差的方式抵消基线漂移带来的误差；
[0009]得到测量血液容积波:由于接触压力差等于透壁压差，通过压力
‑
体积转换公式得到测量血容积波PPG，V是指定透壁压P
transm
对应的血容量，V0是零P
transm
对应的V值，V
max
是最大血容量；C
max
是零P
transm
时的最大顺应性；由于接触压力等于血压(BP)减去透壁压P
transm
，在未知参量有4个的时候，应用四个方程来求解，在多光源
‑
传感器的设计中，方程数量超过未知量，可以进一步减小误差；
[0010]判断是否需要调节腕表：当接触压力增大，脉动变小，则说明佩戴过紧，需要调整表带；当腕表不需要调节时，继续通过测量血容积波PPG拟合血压；
[0011]测量心输出量：通过三轴加速度传感器测量心输出量CO；
[0012]校准测量PPG幅值：在任一时刻，校准幅值A
calib
(t)＝A(t)/CO(t)*CO(t0)， A(t)为PPG幅值，CO(t)为任一时刻心输出量，CO(t0)为初始时刻心输出量；在公式(1)存在个体差
异的情况下，三轴加速度测量可从独立模态增加血容积测量的准确性。
[0013]根据外周循环阻力和血管弹性获得测量血压最优解：不同外周循环阻力和不同血管弹性下测量PPG幅值会产生变化，根据外周循环阻力和血管弹性获得测量血压最优解；
[0014]确认测量血压最优解的适用范围：采用四元件弹性腔模型生成PPG波形，对生成和测量的PPG波形进行成对比较，用以确认测量的PPG波形的线性模型或机器学习模型的适用范围。
[0015]进一步的，在所述测量心输出量步骤中，设体重为m，心跳引起的腕部最大加速度为a，则心脏搏动输出的力正比于m*a，在PPG评估模型中，心输出量参数CO正比于m*a，设CO＝k*m*a，k为比例系数。
[0016]进一步的，在所述测量心输出量步骤中，三轴加速度传感器的分辨率设置为小于等于0.5mg。
[0017]进一步的，在数据采集步骤中，每一组所述传感器包括光源和探测器。
[0018]进一步的，所述确认测量血压最优解的适用范围步骤中采用四元件弹性腔模型生成PPG波形具体为：
[0019]采用四元件弹性腔模型来模拟周边血管的反应；
[0020]对四元件弹性腔模型包含的每一个变量进行离散遍历，涵盖所有可能的参数组合，生成波形
‑
血压数据库。
[0021]进一步的，采用了四元件弹性腔模型来模拟周边血管的反应具体为：将心脏表示为电流源，左心室射血表示为q
in
，p1代表中央血压，动脉树系统通过集总阻力为R，中央大动脉的集总顺应性为C1，远端动脉的总顺应性为C2和血流惯性为L进行建模，建模后
[0022][0023]q0是与心输出量有关的最大输入振幅；q0通过SV
·
π/(120
·
Ts)来计算， SV是指每搏心输出量，T
s
是左心室射血的持续时间，T是心动周期的持续时间，αT
s
是心脏收缩期间的峰值时间；
[0024]根据四元件弹性腔模型的等效电路中对血液流动的阻力是微循环中所有单个阻力的总和，得到以下方程：
[0025][0026]通过求解微分方程(3)获得外周血压p2生成的PPG波形。
[0027]进一步的，所述确认测量血压最优解的适用范围步骤中对生成和测量的 PPG波形进行成对比较，用以确认测量的PPG波形的线性模型的适用范围具体为：根据实测产生的测量PPG数据，选择能够真实存在的参数组合，形成模拟数据库的可信区间。
[0028]进一步的，所述根据实测产生的测量PPG数据，选择能够真实存在的参数组合，形成模拟数据库的可信区间具体为：对生成和测量的PPG波形进行成对比较，如果一组仿真参数生成的波形至少与一个参考测量波形相匹配，则被认为是可真实存在的；调整模拟血压值p2以匹配参考平均动脉压,通过压力
‑
体积转换公式计算相应的PPG波形，并将PPG波形幅
度归一化后计算平均偏差，保留平均偏差小的测量PPG波形上的点。
[0029]进一步的，平均偏差为计算波形点，PPGref(k)为实测波形点，n为波形点数量，k的范围是1到n。
[0030]进一步的，平均偏差e小于0.005。
[0031]相比现有技术，本专利技术基于多点校准的无袖带动态血压测量方法通过多个传感器组实现了对压力的动态监测及补偿；保护PPG波形，免于扭曲，使得基于四元件弹性腔模型的血流动力学参数评估更为准确；通过三轴加速度传感器实现了对心脏搏动力的直接测量，并用以校准脉搏波的幅值，使得血压评估趋势相关性为正，降低了趋势评估相反的可能性。
附图说明
[0032]图1为本专利技术基于多点校准的无袖带动态血压测量方法的流程图；
[0033]图2为多组传感器示意图；
[0034]图3为不同外周阻力下PPG幅值的变化示意图；
[0035]图4为不同血管弹性下PPG幅值的变化示意图；
[0036]图5为四元件弹性腔模型的等效电路图。
具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多点校准的无袖带动态血压测量方法，其特征在于，包括以下步骤：数据采集：用多组传感器测量腕部的接触压力，利用多组传感器测量的接触压力相减得到接触压力差的方式抵消基线漂移带来的误差；得到测量血液容积波:由于接触压力差等于透壁压差，通过压力
‑
体积转换公式得到测量血容积波PPG，V是指定透壁压P
transm
对应的血容量，V0是零P
transm
对应的V值，V
max
是最大血容量；C
max
是零P
transm
时的最大顺应性；由于接触压力等于血压(BP)减去透壁压P
transm
，在未知参量有4个的时候，应用四个方程来求解，在多光源
‑
传感器的设计中，方程数量超过未知量，可以进一步减小误差；判断是否需要调节腕表：当接触压力增大，脉动变小，则说明佩戴过紧，需要调整表带；当腕表不需要调节时，继续通过测量血容积波PPG拟合血压；测量心输出量：通过三轴加速度传感器测量心输出量CO；校准测量PPG幅值：在任一时刻，校准幅值A
calib
(t)＝A(t)/CO(t)*CO(t0)，A(t)为PPG幅值，CO(t)为任一时刻心输出量，CO(t0)为初始时刻心输出量；在公式(1)存在个体差异的情况下，三轴加速度测量可从独立模态增加血容积测量的准确性；根据外周循环阻力和血管弹性获得测量血压最优解：不同外周循环阻力和不同血管弹性下测量PPG幅值会产生变化，根据外周循环阻力和血管弹性获得测量血压最优解；确认测量血压最优解的适用范围：采用四元件弹性腔模型生成PPG波形，对生成和测量的PPG波形进行成对比较，用以确认测量的PPG波形的线性模型或机器学习模型的适用范围。2.根据权利要求1所述的基于多点校准的无袖带动态血压测量方法，其特征在于：在所述测量心输出量步骤中，设体重为m，心跳引起的腕部最大加速度为a，则心脏搏动输出的力正比于m*a，在PPG评估模型中，心输出量参数CO正比于m*a，设CO＝k*m*a，k为比例系数。3.根据权利要求1所述的基于多点校准的无袖带动态血压测量方法，其特征在于：在所述测量心输出量步骤中，三轴加速度传感器的分辨率设置为小于等于0.5mg。4.根据权利要求1所述的基于多点校准的无袖带动态血压测量方法，其特征在于：在数据采集步骤中，每一组所述传感器包括光源和探测器。5.根据权利要求1所述的基于多点...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢晓曼，宋明轩，董文飞，
申请(专利权)人：济南国科医工科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：