基于心率和血压的实时监测的运动心肺测试方法及系统与流程

本发明涉及科学运动及健身技术领域，尤其涉及一种基于心率和血压的实时监测的运动心肺测试方法及系统。

背景技术：

现如今随着社会的不断发展，人们的生活节奏也大大加快了，繁重的工作以及持续增加的生活压力使得越来越多的人忽视了自身的身体健康状况。根据目前已有的研究表明，因身体活动不足而导致的亚健康状态会诱发包括肥胖、糖尿病、高血压等一系列疾病，其所导致的死亡人数已经仅次于吸烟问题所产生的后果，成为了第二大人类非正常死亡原因。故而，人们需要加强身体活动，增强体质，但仅凭个人主观意愿盲目的提高身体活动量和运动强度，却难以达到预计的运动效果，甚至会导致一定的运动风险。因此，需要首先测试出人们当前的身体素质，才能在后续提供科学的运动与健身方法。

由于心肺耐力可以表征人体持续身体活动的能力，体现出人体在一定运动强度下的心肺功能状况，故被认为是健康体适能评价指标体系中重要指标之一。除此之外，心肺耐力还可以反映个体体力活动情况、过往疾病及遗传的综合效应，是一个客观且可重复测量的指标，可反映身体主要机能的健康情况。然而，目前已有的心肺耐力测试系统测试方法复杂，并且对于慢性疾病如糖尿病、高血脂患者而言测试过程还有着一定的风险性，其心肺耐力测量方法还有待进一步优化，如在一种运动心肺评测装置专利中所采用的心肺耐力测试方法所用装置复杂，且其未考虑到运动风险评估需求。市场中没有一种安全、操作简便和准确有效的心肺耐力测试系统适用于大众健康领域。此外，除去参与竞技体育的运动员或运动学研究专家，人们对心肺耐力的了解甚微，对基于心肺耐力的训练方法更是知之甚少。若能针对此种现状，采用一种简易的测试运动步骤，便能准确地获取心肺耐力评估值，则就可为受试者制定针对性的健身方案以及评估锻炼健身效果提供科学参考依据，同时也可更有效地发挥运动器材的使用价值。

故由上述种种原因，需要设计和实现一种操作简便，测试结果准确，安全风险低，同时价格可以被大众人群接受的心肺耐力测试系统。一方面，可为大众人群提供简单便捷的心肺耐力测试，有助于健身理念在大众人群中普及开来；另一方面，为提升全民体能素质提供了良好的平台和科学化的指导。

技术实现要素：

鉴于上述技术问题，本发明的旨在提出一种基于心率和血压的实时监测的运动心肺测试方法及系统，基于本发明，为提升全民体能素质提供了良好的平台和科学化的指导，有助于健身理念在大众人群中普及开来。

第一方面，本发明提供了一种基于心率和血压的实时监测的运动心肺测试方法，包括以下几个步骤：

s110：监测用户在进行第一级别运动心肺耐力测试时的身体数据，所述身体数据包括测试过程中的实时心率和血压数据；

s120：根据测得的实时心率和血压数据，判断是否满足运动测试终止条件，若是，则结束测试，将获取的表征用户身体素质的真实梅脱值作为用户运动心肺耐力测试的代谢当量；若否，则完成第一级别的运动心肺耐力测试，进入第二级别的运动心肺耐力测试；重复上述过程；若用户通过了所有级别测试，通过如下方式确定用户的真实梅脱值：

1)确定测试过程中每一级别获得的实时心率和血压数据、与该级别测试对应的代谢当量，该代谢当量为预先设置；

2)通过最小二乘法，拟合上述每一级别的实时心率和血压数据和预先设置的代谢当量，获得线性方程y＝ax+b，其中，a，b为常数；

3)将估算的用户最大心率作为自变量，带入所述线性方程y＝ax+b中获取y的值，所述y值作为所述用户的真实梅脱值；

s130，依据步骤s120中获取的用户的真实代谢当量值，评价用户的心肺耐力。

进一步地，所述步骤s120中，运动测试的终止条件为：若血压相比静息血压下降超过10mmhg，或，血压过度升高，收缩压>设置的收缩压阈值或舒张压>设置的舒张压阈值，提示运动测试危险，或运动心率小于静息心率。

进一步地，所述预先设置的代谢当量根据如下信息确定：用户的姓名、出生年月、静息心率、年龄以及性别。

进一步地，所述方法包括三个级别的心肺能力测试。

第二方面，本发明还提供了一种基于心率和血压的实时监测的运动心肺测试系统，包括：监测模块：用于监测用户在进行第一级别运动心肺耐力测试时的身体数据，所述身体数据包括测试过程中的实时心率和血压数据；梅脱值确定模块：根据测得的实时心率和血压数据，判断是否满足运动测试终止条件，若是，则结束测试，将获取的表征用户身体素质的真实梅脱值作为用户运动心肺耐力测试的代谢当量；若否，则完成第一级别的运动心肺耐力测试，进入第二级别的运动心肺耐力测试；重复上述过程；若用户通过了所有级别测试，通过如下方式确定用户的真实梅脱值：1)确定测试过程中每一级别获得的实时心率和血压数据、与该级别测试对应的代谢当量，该代谢当量为预先设置；2)通过最小二乘法，拟合上述每一级别的实时心率和血压数据和预先设置的代谢当量，获得线性方程y＝ax+b，其中，a，b为常数；3)将估算的用户最大心率作为自变量，带入所述线性方程y＝ax+b中获取y的值，所述y值作为所述用户的真实梅脱值；心肺耐力确定模块，依据步骤s120中获取的用户的真实代谢当量值，评价用户的心肺耐力。

进一步地，所述梅脱值确定模块中，运动测试的终止条件为：若血压相比静息血压下降超过10mmhg，或，血压过度升高，收缩压>设置的收缩压阈值或舒张压>设置的舒张压阈值，提示运动测试危险，或运动心率小于静息心率。

进一步地，所述预先设置的代谢当量根据如下信息确定：用户的姓名、出生年月、静息心率、年龄以及性别。

进一步地，所述系统包括三个级别的心肺能力测试。

第三方面，本发明还提供了一种基于心率和血压的实时监测的运动心肺测试系统，包括：存储器；处理器；存储在存储器中的程序，所述程序被所述处理器执行时，能够实现如权利要求1至4中任一项所述的方法的步骤。

进一步地，其上存储有计算机程序，该指令被执行时实现1至4中任一项所述的方法的步骤。

本发明中，为一种基于心率和血压的实时监测的运动心肺测试系统及方法，通过多级运动强度下实测运动心率和血压，利用最小二乘法拟合出用户运动心率与真实梅脱值的评估模型，计算出最大心率下所对应的真实梅脱值，有助于受试者实时准确地了解自身心肺耐力状况，同时可作为制定个性化训练方案和评估训练健身效果的科学参考依据。

换句话说，本发明侧重于利用心率和血压监测来实现运动风险规避，能够满足在最大程度上保障测试者的运动安全，也为后续开运动处方提供了指导，过程简单、方便和安全，适合于各年龄阶层的大众运动健身领域。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一种基于心率和血压的实时监测的运动心肺测试方法的流程示意图；

图2为本发明一种基于心率和血压的实时监测的运动心肺测试方法的具体实施例步骤流程图；

图3为本发明一种基于心率和血压的实时监测的运动心肺测试系统的结构示意图；

图4为本发明一种基于心率和血压的实时监测的运动心肺测试系统的具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1为本发明一种基于心率和血压的实时监测的运动心肺测试方法的流程示意图。参照图1，本实施例基于一种基于心率和血压的实时监测的运动心肺测试方法，包括以下几个步骤：

s110：监测用户在进行第一级别运动心肺耐力测试时的身体数据，身体数据包括测试过程中的实时心率和血压数据；

s120：根据测得的实时心率和血压数据，判断是否满足运动测试终止条件，若是，则结束测试，将获取的表征用户身体素质的真实梅脱值作为用户运动心肺耐力测试的代谢当量；若否，则完成第一级别的运动心肺耐力测试，进入第二级别的运动心肺耐力测试；重复上述过程；若用户通过了所有级别测试，通过如下方式确定用户的真实梅脱值：

1)确定测试过程中每一级别获得的实时心率和血压数据、与该级别测试对应的代谢当量，该代谢当量为预先设置；

2)通过最小二乘法，拟合上述每一级别的实时心率和血压数据和预先设置的代谢当量，获得线性方程y＝ax+b，其中，a，b为常数；

3)将估算的用户最大心率作为自变量，带入线性方程y＝ax+b中获取y的值，y值作为用户的真实梅脱值；

s130，依据步骤s120中获取的用户的真实代谢当量值，评价用户的心肺耐力。

进一步地，步骤s120中，运动测试的终止条件为：实时心率大于估算的用户最大心率的0.8倍；或用户感觉无法坚持时；或在运动测试过程中，若血压相比静息血压下降超过10mmhg，或，血压过度升高，收缩压>设置的收缩压阈值或舒张压>设置的舒张压阈值，提示运动测试危险，或运动心率小于静息心率。

进一步地，预先设置的代谢当量根据如下信息确定：用户的姓名、出生年月、静息心率、年龄以及性别。

进一步地，方法包括三个级别的心肺能力测试。

本发明提供的一种基于心率和血压的实时监测的运动心肺测试方法，该方法侧重于利用心率和血压监测来实现运动风险规避，过多级运动强度下实测运动心率和血压，利用最小二乘法拟合出用户运动心率与真实梅脱值的评估模型，计算出最大心率下所对应的真实梅脱值，有助于受试者实时准确地了解自身心肺耐力状况，同时可作为制定个性化训练方案和评估训练健身效果的科学参考依据。能够满足在最大程度上保障测试者的运动安全，也为后续开运动处方提供了指导。其过程简单、方便和安全，适合于各年龄阶层的大众运动健身领域。

下面，通过图2所示一种基于心率和血压的实时监测的运动心肺测试方法的具体实施例步骤流程图，对本发明心肺测试方法做进一步地说明。

一种基于心率和血压的实时监测的运动心肺测试方法包括以下步骤：

估算测试用户的最大心率值hrmax。

根据用户的基本信息设置用户次极量测试中三级的代谢当量met1，met2，met3。

用户进行第一级心肺耐力测试，在第一级测试过程中，获取用户测试过程中的实时心率heart_level1和平均心率averageheart_level1，如果在测试过程中出现至少1个终止条件或实时心率heart_level1≥hrmax*0.8或主观感觉无法坚持时，则立即结束检测，用户的真实梅脱值即等于met1。否则，完成该阶段测试，并进入下一级测试。

用户进行第二级心肺耐力测试，在第二级测试过程中，获取用户测试过程中的实时心率heart_level2和平均心率averageheart_level2，如果在测试过程中出现至少一个终止条件或实时心率heart_level1≥hrmax*0.8或averageheart_level2≤averageheart_level1或主观感觉无法坚持时，则立即结束检测，用户的真实梅脱值即等于met2。否则，完成该阶段测试，并进入下一级测试。

用户进行第三级心肺耐力测试，在第三级测试过程中，获取用户测试过程中的实时心率maxheart_level3和平均心率averageheart_level3，如果在测试过程中出现至少一个终止条件或实时心率heart_level3≥hrmax*0.8或averageheart_level3≤averageheart_level2或主观感觉无法坚持时，则立即结束检测，用户的真实梅脱值即等于met3。否则，完成该阶段测试。

当用户在测试过程中没有出现终止条件或实时心率≥hrmax*0.8的情况时或主观感觉无法坚持时，通过(averageheart_level1，met1)，(averageheart_level2，met2)，(averageheart_level3，met3)进行最小二乘法拟合，获得线性方程y＝ax+b。

将hrmax作为自变量代入到线性方程y＝ax+b,获得的y值即为用户的真实梅脱值。

基于统一发明构思，还提供了一种心肺测试方法，由于此方法解决问题的原理与前述一种心肺测试系统相似，因此，该方法的实施可以按照前述系统的具体步骤时限，重复之处不再赘述。

图3为本发明一种基于心率和血压的实时监测的运动心肺测试系统的结构示意图。参考图3，一种基于心率和血压的实时监测的运动心肺测试系统包括监测模块30、梅脱值确定模块32和心肺耐力确定模块34。

具体而言，监测模块30：用于监测用户在进行第一级别运动心肺耐力测试时的身体数据，身体数据包括测试过程中的实时心率和血压数据；梅脱值确定模块32：根据测得的实时心率和血压数据，判断是否满足运动测试终止条件，若是，则结束测试，将获取的表征用户身体素质的真实梅脱值作为用户运动心肺耐力测试的代谢当量；若否，则完成第一级别的运动心肺耐力测试，进入第二级别的运动心肺耐力测试；重复上述过程；若用户通过了所有级别测试，通过如下方式确定用户的真实梅脱值：1)确定测试过程中每一级别获得的实时心率和血压数据、与该级别测试对应的代谢当量，该代谢当量为预先设置；2)通过最小二乘法，拟合上述每一级别的实时心率和血压数据和预先设置的代谢当量，获得线性方程y＝ax+b，其中，a，b为常数；3)将估算的用户最大心率作为自变量，带入线性方程y＝ax+b中获取y的值，y值作为用户的真实梅脱值；心肺耐力确定模块34，依据步骤s120中获取的用户的真实代谢当量值，评价用于的心肺耐力。

进一步地，梅脱值确定模块32中，运动测试的终止条件为：实时心率大于估算的用户最大心率的0.8倍；或用户感觉无法坚持时；或在运动测试过程中，若血压相比静息血压下降超过10mmhg，或，血压过度升高，收缩压>设置的收缩压阈值或舒张压>设置的舒张压阈值，提示运动测试危险，或运动心率小于静息心率。

进一步地，预先设置的代谢当量根据如下信息确定：用户的姓名、出生年月、静息心率、年龄以及性别。

进一步地，系统包括三个级别的心肺能力测试。

在其中一个实施例中，一种心肺测试系统包括：存储器；处理器；存储在存储器中的程序程序被处理器执行时，能够实现如权利要求1至4中任一项的方法的步骤。

进一步地，其上存储有计算机程序，该指令被执行时实现1至4中任一项的方法的步骤。

本发明提供的一种基于心率和血压的实时监测的运动心肺测试系统，该系统侧重于利用心率和血压监测来实现运动风险规避，有助于受试者实时准确地了解自身心肺耐力状况，同时可作为制定个性化训练方案和评估训练健身效果的科学参考依据。能够满足在最大程度上保障测试者的运动安全，也为后续开运动处方提供了指导。其过程简单、方便和安全，适合于各年龄阶层的大众运动健身领域。

图4为本发明一种基于心率和血压的实时监测的运动心肺测试系统的具体实施例的结构示意图，参照图4，为一种基于心率和血压的实时监测的运动心肺测试系统包括次级量测试模块1，用户基本信息模块2，数据分析模块3，监测模块4，数据传输模块6，显示器7，数据存储模块8以及用户终端9。

具体而言，用户基本信息模块2，用于存储用户的基本信息，如静息心率、静息血压(收缩压和舒张压)、年龄信息。次级量测试模块1，根据用户的基本信息设置用户三级运动测试时的代谢当量值met1、met2、met3。数据分析模块3可用于在运动测试过程中根据相应条件来判断用户的运动测试是否安全，并根据用户所完成的测试情况计算出相应用户的真实梅脱值，并将测试结果反馈给用户。监测模块4包括血压监测模块4和心率监测模块5，用于在运动测试过程中实时监测用户的血压情况、心率变化情况，获取在每级测试过程中用户的实时心率heart_level和平均心率averageheart_level。数据传输模块6，用于对实时监测用户的心率和血压值以及用户基本信息，获取在每级测试过程中用户的实时心率heart_level和平均心率averageheart_level，并将检测结果进行传输。显示器7，用于对实时监测用户的心率和血压值以及用户基本信息，获取在每级测试过程中用户的实时心率heart_level和平均心率averageheart_level进行显示。数据存储模块8，能够自动地记录用户在每级测试过程中的实时心率heart_level和平均心率averageheart_level，并能够针对每一位用户建立一个私人档案，便于数据管理，同时也有助于进行阶段性的比较。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。