一种无袖带式腕部动脉血压测量方法及系统与流程

本发明涉及血压测量技术领域，特别是一种无袖带式腕部动脉血压测量方法及系统。

背景技术：

血压测量方法可分为有创直接测量法和无创间接测量法，由于有创直接测量法不仅技术要求高，而且难以多次测量，仅适用于临床重危及大手术患者的血压测量；相比而言，无创间接测量法，因其更加简便易行，已得到更为广泛的应用。现阶段常用的无创间接测量血压方法有：听诊法、示波法、动脉张力法等，然而这些测量方法在实际使用时存在着各种缺陷，如：听诊法和示波法需要使用袖带加压，会给测量者带来很大的不适感，而动脉张力法使用的传感器对位移具有高灵敏度，对测量装置及测量位置要求都比较苛刻。

近年来，为了克服现有血压测量技术所存在的问题，许多本领域技术人员提出了各种基于脉搏波(ppg)与心电图(ecg)信号的无袖带血压测量方法，并且将其应用于各种智能穿戴设备(如智能手环、智能手表等)上。然而，目前市面上的智能穿戴设备测量得出的人体血压准确率以及整体的抗干扰能力都还亟待提升。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是针对现有基于ppg与ecg信号得到脉搏波传输时间的无袖带血压测量方法准确率及抗干扰能力差的问题，提供一种无袖带式腕部血压测量方法及装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种无袖带式腕部动脉血压测量方法，包括以下步骤：

s1、计算测量者与血压计算相关的特征指标数组(hr，pir，ptt)，其中，hr、pir、ptt分别为测量者的心率、脉搏波幅度比和脉搏波传输时间；

s2、对测量者的腕部进行动脉血压的校验，测量测量者的参考血压值(sbp，dbp)，其中，sbp指收缩压、dbp指舒张压，通过参考血压值(sbp，dbp)和步骤s1得到的特征指标数组(hr，pir，ptt)构建血压计算模型，完成测量者血压计算模型中血压校验系数的计算并保存；

s3、获取步骤s2得到的测量者的血压校验系数，利用步骤s1获取测量者当前的特征指标数组(hr，pir，ptt)，并根据血压计算模型计算测量者当前时刻的血压值(sbp，dbp)。

优选地，所述步骤s1具体包括以下步骤：

s11、同步采集测量者腕部脉搏波ppg原始信号与心电图ecg原始信号；

s12、分别对脉搏波ppg原始信号与心电图ecg原始信号滤波得到滤波后的ppg信号和ecg信号；

s13、通过滤波后的ppg信号和ecg信号分别计算测量者的特征指标数组(hr，pir，ptt)。

进一步地，所述步骤s2具体包括以下步骤：

s21、根据步骤s13获取一组与血压计算相关的特征指标数组(hr，pir，ptt)，同时通过血压计测量得到一组测量者的参考血压值(sbp，dbp)；

s22、重复步骤s21，得到至少4组特征指标数组(hr，pir，ptt)和对应的参考血压值(sbp，dbp)；

s23、根据s22得到的多组数据及血压计算模型，分别进行线性回归分析，计算出测量者的血压校验系数并保存；所述的血压计算模型为：其中，(as,bs,cs)为sbp的校验系数，(ad,bd,cd，dd)为dbp的校验系数。

更进一步地，所述步骤s3具体包括以下步骤：

s31、获取步骤s23中保存的测量者的血压校验系数：sbp对应的(as,bs,cs)和dbp对应的(ad,bd,cd,dd)；

s32、根据步骤s13获取测量者当前时刻的与血压计算相关的特征指标数组(hr，pir，ptt)；

s32、按照血压计算模型：计算输出测量者当前时刻的血压值(sbp，dbp)。

本发明还提供一种无袖带式腕部动脉血压测量系统，包括：信号采集模块，校验参考血压输入模块和控制模块；

所述信号采集模块包括ppg信号采集模块和ecg信号采集模块，其中，ppg信号采集模块用于采集脉搏波ppg原始信号，ecg信号采集模块用于采集心电图ecg原始信号；

所述校验参考血压输入模块用于测量测量者的参考血压值(sbp，dbp)并将其数据输入到控制模块中；

所述控制模块包括数据滤波模块、特征指标计算模块、血压校验系数计算模块、血压校验系数存储模块和血压计算模块，具体的：

所述数据滤波模块包括ppg信号滤波模块和ecg信号滤波模块，其中，ppg信号滤波模块用于对脉搏波ppg原始信号进行滤波，ecg信号滤波模块用于对ecg原始信号进行滤波；

所述特征指标计算模块包括根据滤波后的ppg信号以及滤波后的ecg信号分别计算心率hr、脉搏波幅度比pir和脉搏波传输时间ptt的hr计算模块、pir计算模块和ptt计算模块；

所述血压校验系数计算模块根据校验参考血压输入模块输入的多组参考血压值(sbp，dbp)和与多组参考血压值(sbp，dbp)对应的特征指标数组(hr，pir，ptt)，利用线性回归计算出测量者的血压校验系数并保存到所述血压校验系数存储模块中；

所述血压计算模块包括sbp计算模块和dbp计算模块，用于根据血压校验系数存储模块中测量者的血压校验系数和当前的特征指标数组(hr，pir，ptt)计算测量者当前的血压值(sbp，dbp)。

优选地，该无袖带式腕部动脉血压测量系统还包括显示模块，用于显示测得的测量者当前的血压值(sbp，dbp)。

本发明的有益效果是：

1、对比其他绝大多数基于ppg+ecg信号，仅通过计算ptt来计算血压(sbp，dbp)的方法，本发明针对腕部动脉血压测量，同时结合hr，pir和ptt指标，建立了更合理的血压计算模型，来计算测量者血压，提升了腕部动脉血压的计算精度，尤其适用于腕部的智能穿戴设备。

2、根据不同测量者，进行校验计算并保存对应的血压校验系数，提高了血压计算模型的通用性和准确度。

3、对采集的原始ppg和ecg信号进行数据滤波，提升了该系统在血压校验和测量过程中的抗干扰能力。

4、对于不同的测量者，需要完成一次血压校验，保存对应的校验系数，再进行血压测量；而对每一位测量者，也仅需要进行一次血压校验，便可以进行多次血压测量。

附图说明

图1为本发明实施例血压测量系统的结构框图；

图2为本发明实施例中获取与血压计算相关的特征指标数组(hr，pir，ptt)的流程框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例

一种无袖带式腕部动脉血压测量方法，包括以下步骤：

s1、计算测量者与血压计算相关的特征指标数组(hr，pir，ptt)，其中，hr、pir、ptt分别为测量者的心率、脉搏波幅度比和脉搏波传输时间；

s2、对测量者的腕部进行动脉血压的校验，测量测量者的参考血压值(sbp，dbp)，其中，sbp指收缩压、dbp指舒张压，通过参考血压值(sbp，dbp)和步骤s1得到的特征指标数组(hr，pir，ptt)构建血压计算模型，完成测量者血压计算模型中血压校验系数的计算并保存；

s3、获取步骤s2得到的测量者的血压校验系数，利用步骤s1获取测量者当前的特征指标数组(hr，pir，ptt)，并根据血压计算模型计算测量者当前时刻的血压值(sbp，dbp)。

如图2所示，所述步骤s1具体包括以下步骤：

s11、同步采集测量者腕部脉搏波ppg原始信号与心电图ecg原始信号；

s12、分别对脉搏波ppg原始信号与心电图ecg原始信号滤波得到滤波后的ppg信号和ecg信号；

s13、通过滤波后的ppg信号和ecg信号分别计算测量者的特征指标数组(hr，pir，ptt)。

所述步骤s2具体包括以下步骤：

s21、根据步骤s13获取一组与血压计算相关的特征指标数组(hr，pir，ptt)，同时通过血压计测量得到一组测量者的参考血压值(sbp，dbp)；

s22、重复步骤s21，得到至少4组特征指标数组(hr，pir，ptt)和对应的参考血压值(sbp，dbp)；

s23、根据s22得到的多组数据及血压计算模型，分别进行线性回归分析，计算出测量者的血压校验系数并保存；所述的血压计算模型为：其中，(as,bs,cs)为sbp的校验系数，(ad,bd,cd,dd)为dbp的校验系数。

所述步骤s3具体包括以下步骤：

s31、获取步骤s23中保存的测量者的血压校验系数：sbp对应的(as,bs,cs)和dbp对应的(ad,bd,cd,dd)；

s32、根据步骤s13获取测量者当前时刻的与血压计算相关的特征指标数组(hr，pir，ptt)；

s32、按照血压计算模型：计算输出测量者当前时刻的血压值(sbp，dbp)。

一种无袖带式腕部动脉血压测量系统，如图1所示(在图1中，细实线箭头标记了血压的校验流程，粗实线箭头标记了血压的测量流程)，包括：信号采集模块，校验参考血压输入模块和控制模块；

所述信号采集模块包括ppg信号采集模块和ecg信号采集模块，其中，ppg信号采集模块用于采集脉搏波ppg原始信号，ecg信号采集模块用于采集心电图ecg原始信号；

所述校验参考血压输入模块用于测量测量者的参考血压值(sbp，dbp)并将其数据输入到控制模块中；

所述控制模块包括数据滤波模块、特征指标计算模块、血压校验系数计算模块、血压校验系数存储模块和血压计算模块，具体的：

所述数据滤波模块包括ppg信号滤波模块和ecg信号滤波模块，其中，ppg信号滤波模块用于对脉搏波ppg原始信号进行滤波，ecg信号滤波模块用于对ecg原始信号进行滤波；

所述特征指标计算模块包括根据滤波后的ppg信号以及滤波后的ecg信号分别计算心率hr、脉搏波幅度比pir和脉搏波传输时间ptt的hr计算模块、pir计算模块和ptt计算模块；

所述血压校验系数计算模块根据校验参考血压输入模块输入的多组参考血压值(sbp，dbp)和与多组参考血压值(sbp，dbp)对应的特征指标数组(hr，pir，ptt)，利用线性回归计算出测量者的血压校验系数并保存到所述血压校验系数存储模块中；

所述血压计算模块包括sbp计算模块和dbp计算模块，用于根据血压校验系数存储模块中测量者的血压校验系数和当前的特征指标数组(hr，pir，ptt)计算测量者当前的血压值(sbp，dbp)。

在其中一个实施例中，该无袖带式腕部动脉血压测量系统还包括显示模块，用于显示测得的测量者当前的血压值(sbp，dbp)。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。