專利名稱：采用溫度補(bǔ)償?shù)幕诠怆娙莘e描記信號的血壓測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及血壓測量方法，特別涉及一種采用溫度補(bǔ)償?shù)幕诠怆娙莘e描記信號的血壓測量方法。
背景技術(shù)：
測量血壓是了解健康情況和觀察病情的基本方法，尤其對患有心血管疾病的中老年人更有必要。
測量血壓有侵入式測量和非侵入式測量兩大類。侵入式測量是一種直接測量方法，測量時(shí)要把一根導(dǎo)管插入到動(dòng)脈中，通過與流體柱相連接的轉(zhuǎn)換器來測量動(dòng)脈壓力。該方法需要由專業(yè)醫(yī)護(hù)人員操作、費(fèi)用高并且容易造成細(xì)菌感染和失血等醫(yī)療風(fēng)險(xiǎn)。
非侵入式測量是一種間接測量方法。該方法使用安全、方便、舒適，是目前醫(yī)院中常用的測量血壓的方法。該方法也被越來越多需要長期監(jiān)測血壓的患者在家中所使用。由于公眾日益認(rèn)識到高血壓是危害健康的嚴(yán)重殺手以及盡早診斷和治療的重要性，使用非侵入式血壓計(jì)的消費(fèi)者在不斷地增加。非侵入式測量主要有三種方法脈搏血壓計(jì)、音調(diào)測定血壓計(jì)和基于脈搏波傳輸時(shí)間的血壓計(jì)。
脈搏血壓計(jì)的測量方法有兩種，一種是聽診法，一種是振蕩法。聽診法的原理在于收集柯氏音，整個(gè)裝置包括可充放氣的袖帶、水銀壓力計(jì)(近年來也有采用電子壓力傳感器)和聽診器。測量上肢血壓時(shí)，將袖帶內(nèi)的氣體先行驅(qū)盡，然后將袖帶平整無褶地纏于上臂，摸清肱動(dòng)脈的搏動(dòng)，置聽診器的胸件于該處，打開水銀柱開關(guān)，當(dāng)通過握有活閥的氣球向袖帶充氣時(shí)，水銀柱或表針隨即移動(dòng)，當(dāng)水銀柱上升至默認(rèn)值時(shí)，即停止充氣，然后，微微開啟氣球活閥慢慢放氣，水銀柱則慢慢下降(表針回轉(zhuǎn))，此時(shí)應(yīng)觀察水銀柱或表針移動(dòng)的刻度，如果聽到肱動(dòng)脈的第一音響，所示刻度即為收縮期血壓，簡稱收縮壓；當(dāng)水銀柱下降到音響突然變?nèi)趸蚵牪坏綍r(shí)，刻度指示為舒張期血壓，簡稱舒張壓。但是，該方法只能確定收縮壓和舒張壓，并且不適用于某些第5柯氏音較弱甚至聽不到的患者。
振蕩法可以彌補(bǔ)聽診法的上述不足，對于柯氏音較弱的病人也可測量到血壓。使用時(shí)將袖帶平整無褶地纏于上臂，對袖帶進(jìn)行充放氣。通過測量在膨脹的袖帶中壓力的振蕩幅度來確定血壓值，壓力的振蕩是由動(dòng)脈血管的收縮和擴(kuò)張所引起的。收縮壓、平均壓和舒張壓的數(shù)值可以從該袖帶緩慢放氣時(shí)監(jiān)測該袖帶中的壓力而獲得。平均壓對應(yīng)于該包絡(luò)峰值時(shí)刻在該袖帶的衰減裝置中的壓力。收縮壓通常被估計(jì)為在該包絡(luò)峰值之前對應(yīng)于該包絡(luò)的幅度等于該峰值幅度的一個(gè)比例的時(shí)刻處該袖帶的衰減裝置中的壓力。舒張壓通常被估計(jì)為在該包絡(luò)的峰值之后對應(yīng)于該包絡(luò)的幅度等于該峰值幅度的一個(gè)比例的時(shí)刻處該袖帶的衰減裝置中的壓力。使用不同的比例值會(huì)影響到血壓測量的準(zhǔn)確性。
目前市場上的大部分產(chǎn)品都是采用聽診法或振蕩法。但由于這兩種方法都需要對袖帶進(jìn)行充放氣，因此難以進(jìn)行頻繁測量及連續(xù)測量。而且，其測量的頻率也受到舒適地對該袖帶進(jìn)行充氣所需要的時(shí)間和進(jìn)行測量時(shí)對該袖帶放氣所需要的時(shí)間的限制。通常，一次完整的血壓測量需要1分鐘左右。此外，袖帶尺寸的大小對血壓的測量結(jié)果也會(huì)造成影響。
音調(diào)測定血壓計(jì)的基本原理是當(dāng)血管受外界物體壓迫時(shí)，血管壁的周向應(yīng)力消除了，這時(shí)血管壁的內(nèi)壓和外壓相等。通過對動(dòng)脈加壓，將動(dòng)脈壓平，記錄使動(dòng)脈保持扁平的壓力。利用一組置于表面動(dòng)脈上的壓力傳感器陣列來測量此壓力，并從中計(jì)算患者的血壓。但是，該方法的缺點(diǎn)在于，其使用的傳感器的造價(jià)較高，并且其測量精度容易受到測量位置的影響，所以在市場上并不流行。
基于光電容積描記信號的血壓計(jì)是根據(jù)動(dòng)脈血壓和脈搏波傳輸速度之間的關(guān)系來確定血壓的。其原理是，當(dāng)血壓上升時(shí)，血管擴(kuò)張，脈搏波傳輸速度加快，反之，脈搏波傳輸速度減慢，具體內(nèi)容可參看Messers.J.C.Bramwell and A.V.Hill，“The Velocity of the Pulse Wave in Man”，Proceedings of the Royal Society，London，pp.298-306，1922(Messers.J.C.Bramwell和A.V.Hill的“人體中的脈搏波速度”，皇家協(xié)會(huì)學(xué)報(bào)，倫敦，頁298-306，1992年)以及B.Gribbin，A.Steptoe，and P.Sleight，“PulseWave Velocity as a Measure of Blood Pressure Change”，Psychophysiology，vol.13，no.1，pp.86-90，1976(B.Gribbin、A.Steptoe以及P.Sleight的“作為血壓變化測量尺度的脈搏波速度”，心理生理學(xué)，卷13，第一部，頁86-90，1976年)，本文中不再詳細(xì)描述。在使用時(shí)，這種血壓計(jì)通過置于指尖的光電傳感器采集光電容積描記信號，并利用該光電容積描記信號中的參考點(diǎn)與心電信號中的參考點(diǎn)之間的關(guān)系計(jì)算出脈搏波傳輸速度(由脈搏波傳輸時(shí)間代表)，進(jìn)而計(jì)算出動(dòng)脈血壓值。這種方法可以提供簡單易用的血壓測量裝置，其開發(fā)成本較低，體積小，耗電量少，可實(shí)現(xiàn)對動(dòng)脈血壓的長時(shí)間連續(xù)測量。
但是，在使用基于光電容積描記信號的血壓計(jì)測量血壓之前，先要用標(biāo)準(zhǔn)血壓計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)，即，需要找到血壓與脈搏波傳輸時(shí)間之間的關(guān)系，然后再利用實(shí)際測量得到的脈搏波傳輸時(shí)間并根據(jù)上述關(guān)系，從而測量出血壓值。因此，有可能會(huì)出現(xiàn)這樣的問題，即，由于光電容積描記信號是從被測者肢體末端部位(如指尖)采集的，而該信號較易受到末端溫度的影響。如果在校準(zhǔn)之后的測量時(shí)出現(xiàn)溫度的變化，則校準(zhǔn)過程中所確定的血壓與脈搏波傳輸時(shí)間之間的關(guān)系將會(huì)發(fā)生變化，從而影響到血壓值的測量結(jié)果。因此，為了提高血壓測量的準(zhǔn)確度，就需要有一種方法能夠消除溫度對光電容積描記信號的影響。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明就是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題而做出的。其目的是提供一種低成本，小型化，簡單易用的溫度補(bǔ)償方法，用以提高基于光電容積描記法的血壓測量的準(zhǔn)確度。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種采用溫度補(bǔ)償?shù)幕诠怆娙莘e描記信號的血壓測量方法，包括以下步驟1)在進(jìn)行血壓測量校準(zhǔn)時(shí)，測量并記錄血壓測量所需的光電容積描記信號并根據(jù)所述信號確定出血壓測量公式的具體表達(dá)式，同時(shí)還記錄所述光電容積描記信號本身的特征參量；以及2)在進(jìn)行實(shí)際血壓測量時(shí)，將實(shí)際測得的血壓測量所需的光電容積描記信號代入通過步驟1)確定出的所述血壓測量公式以計(jì)算出血壓值，同時(shí)利用所述光電容積描記信號本身的特征參量對血壓測量結(jié)果進(jìn)行溫度補(bǔ)償修正，從而獲得精確的血壓測量結(jié)果。
在所述步驟1)中，所述光電容積描記信號本身的特征參量包括以下特征參量a)時(shí)域特征包括信號幅值、上升沿時(shí)間以及下降沿時(shí)間；b)導(dǎo)數(shù)信號特征包括一階導(dǎo)數(shù)幅值、二階導(dǎo)數(shù)幅值；以及c)頻域特征包括頻域幅值和頻域相位。
所述光電容積描記信號本身的特征參量優(yōu)選地采用信號的上升沿時(shí)間。所述光電容積描記信號的上升沿時(shí)間是通過計(jì)算同一心跳周期內(nèi)的所述光電容積描記信號的底端點(diǎn)與頂端點(diǎn)之間的時(shí)間間隔而獲得的。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述步驟1)進(jìn)一步包括以下步驟測量并記錄血壓測量所需的心電信號，并且根據(jù)所述心電信號和所述光電容積描記信號確定出血壓測量公式的具體表達(dá)式；所述步驟2)進(jìn)一步包括以下步驟在進(jìn)行實(shí)際血壓測量時(shí)測量血壓測量所需的心電信號，并將實(shí)際測得的所述光電容積描記信號和心電信號代入通過步驟1)確定出的所述血壓測量公式以計(jì)算出血壓值，同時(shí)利用所述光電容積描記信號本身的特征參量對血壓測量結(jié)果進(jìn)行溫度補(bǔ)償修正，從而獲得精確的血壓測量結(jié)果。
所述步驟1)還包括利用所述心電信號和光電容積描記信號確定出脈搏波傳輸時(shí)間的步驟。
所述脈搏波傳輸時(shí)間通過計(jì)算所述心電信號中的參考點(diǎn)與所述光電容積描記信號中的參考點(diǎn)之間的時(shí)間間隔而被確定。
所述心電信號中的參考點(diǎn)可以為心電信號中的R型波信號上的參考點(diǎn)，優(yōu)選地為其R型波的峰值點(diǎn)。
所述光電容積描記信號中的參考點(diǎn)為信號中的頂端點(diǎn)或底端點(diǎn)。
所述步驟1)中的血壓測量公式為Bpsm＝Mscal×PT+Ksconst (1)Bpdm＝Mdcal×PT+Kdconst (2)其中，Bpsm為待測的收縮壓，Bpdm為待測的舒張壓，PT為所述脈搏波傳輸時(shí)間的倒數(shù)，Mscal為收縮壓參數(shù)，Mdcal為舒張壓參數(shù)，Ksconst為收縮壓常數(shù)，Kdconst為舒張壓常數(shù)。
所述步驟1)進(jìn)一步包括以下步驟利用由標(biāo)準(zhǔn)血壓計(jì)測得的收縮壓和舒張壓以及所述脈搏波傳輸時(shí)間，并根據(jù)所述公式(1)和(2)計(jì)算出所述收縮壓參數(shù)和所述舒張壓參數(shù)，從而確定所述血壓測量公式(1)和(2)的具體表達(dá)式。
所述步驟2)還包括利用所述心電信號和光電容積描記信號確定出脈搏波傳輸時(shí)間的步驟。
所述脈搏波傳輸時(shí)間通過計(jì)算所述心電信號中的參考點(diǎn)與所述光電容積描記信號中的參考點(diǎn)之間的時(shí)間間隔而被確定。
所述心電信號中的參考點(diǎn)為心電信號中的R型波信號上的參考點(diǎn)，優(yōu)選地為其R型波的峰值點(diǎn)。
所述光電容積描記信號中的參考點(diǎn)為信號中的頂端點(diǎn)或底端點(diǎn)。
在所述步驟2)中，通過利用在實(shí)際血壓測量時(shí)記錄的所述光電容積描記信號的上升沿時(shí)間以及在血壓測量校準(zhǔn)時(shí)記錄的所述光電容積描記信號的上升沿時(shí)間，可以對血壓測量結(jié)果進(jìn)行溫度補(bǔ)償修正，從而獲得精確的血壓測量結(jié)果。
所述步驟2)采用的含有溫度補(bǔ)償項(xiàng)的血壓計(jì)算公式為Bpsm＝Mscal×PT+Rt×Rsconst+Ksconst(3)Bpdm＝Mdcal×PT+Rt×Rdconst+Kdconst(4)其中，Bpsm為待測的收縮壓，Bpdm為待測的舒張壓，PT為所述脈搏波傳輸時(shí)間的倒數(shù)，Mscal為收縮壓參數(shù)，Mdcal為舒張壓參數(shù)，Ksconst為收縮壓常數(shù)，Kdconst為舒張壓常數(shù)，Rsconst為收縮壓的溫度補(bǔ)償常數(shù)，Rdconst為舒張壓的溫度補(bǔ)償常數(shù)，Rt則為實(shí)際血壓測量時(shí)記錄的所述光電容積描記信號的上升沿時(shí)間與在血壓測量校準(zhǔn)時(shí)記錄的所述光電容積描記信號的上升沿時(shí)間之差。
本發(fā)明提供的方法通過利用光電容積描記信號本身特征隨溫度變化的規(guī)律來表征溫度變化情況，并利用該規(guī)律對溫度變化對血壓測量造成的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)淖詣?dòng)校正。該方法可以補(bǔ)償溫度對由光電容積描記法測量的血壓結(jié)果的影響，并且無需增加其它的溫度傳感器。


下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。通過這些說明，本發(fā)明的上述目的、優(yōu)點(diǎn)及特征將變得更加清楚。在以下的附圖中圖1示出了同一被測者在不同手指溫度情況下的光電容積描記信號；圖2示出了光電容積描記信號的特征；圖3是用心電信號和光電容積描記信號定義脈搏波傳輸時(shí)間的示例；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的帶有溫度補(bǔ)償?shù)难獕簻y量方法的整體流程圖；圖5是具體實(shí)現(xiàn)圖4所示校準(zhǔn)過程的流程圖；圖6是具體實(shí)現(xiàn)圖4所示測量過程的流程圖。
具體實(shí)施例以下將參考圖1至圖6對本發(fā)明所述的方法進(jìn)行具體說明。
光電容積描記信號表征了生物體中血流量的變化，該信號波形會(huì)受到溫度的影響。圖1示出了同一被測者在不同手指溫度情況下的光電容積描記信號，如圖1所示，(a)、(b)、(c)三組信號分別是在手指溫度在33℃、23℃、29℃時(shí)由同一被測者記錄下來的光電容積描記信號。從圖1中可以看出，隨著溫度的變化，光電容積描記信號的波形特征也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生變化。圖2給出了光電容積描記信號的一些波形特征，包括波形的幅值、上升沿時(shí)間和下降沿時(shí)間。上述波形特征在溫度變化時(shí)，會(huì)隨溫度同步發(fā)生變化。因此，這些波形特征可被用來作為衡量溫度變化的指針。
由于基于光電容積描記信號測量血壓的原理是基于脈搏波傳輸時(shí)間(PTT)與血壓之間的關(guān)系[可參看L.A.Geddes，M.H.Voelz，C.F.Babbs，J.D.Bourland，and W.A.Tacker，“Pulse Transit Time as an Indicator ofArterial Blood Pressure”，Psychophysiology，vol.18，no.1，pp.71-4，1981(L.A.Geddes、M.H.Voelz、C.F.Babbs、J.D.Bourland以及W.A.Tacker的“作為動(dòng)脈血壓指標(biāo)的脈搏傳輸時(shí)間”，心理生理學(xué)，卷18，第一部，頁71-4，1981年)]，而脈搏波傳輸時(shí)間通常定義為心電圖信號上的參考點(diǎn)與光電容積描記信號上的特征點(diǎn)，如頂端點(diǎn)或底端點(diǎn)。因此，當(dāng)光電容積描記信號的波形隨溫度發(fā)生變化時(shí)，脈搏波傳輸時(shí)間的長度也會(huì)受到溫度的影響，進(jìn)而影響到據(jù)此估計(jì)出的血壓值。
為了消除因溫度變化而對血壓測量造成的誤差，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度降低時(shí)，上升沿時(shí)間會(huì)顯著增長。因此每次測量時(shí)上升沿時(shí)間與校準(zhǔn)時(shí)上升沿時(shí)間之間的變化比率可作為溫度補(bǔ)償因子而被引入到血壓計(jì)算公式中。而且溫度補(bǔ)償因子的系數(shù)可通過大量試驗(yàn)結(jié)果得到，它并不是對象依賴的。
下面將以光電容積描記信號的上升沿時(shí)間為例對本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行說明。
圖3用于說明如何利用心電信號及光電容積描記信號檢測脈搏波傳輸時(shí)間。如圖3所示，時(shí)間301、時(shí)間302和時(shí)間303分別代表心電信號和光電容積描記信號在時(shí)間軸上的位置。時(shí)間301是心電信號的頂端點(diǎn)，時(shí)間302是光電容積描記信號的底端點(diǎn)，時(shí)間303是光電容積描記信號的頂端點(diǎn)。這些時(shí)間值代表了決定脈搏波傳輸時(shí)間及上升沿時(shí)間的參考值。脈搏波傳輸時(shí)間PTT 304為時(shí)間301與時(shí)間302的時(shí)間差。上升沿時(shí)間Dc(于校準(zhǔn)模式)或Dm(于測量模式)305為時(shí)間302與時(shí)間303的時(shí)間差。脈搏波傳輸時(shí)間304及上升沿時(shí)間305是用于測量收縮壓和舒張壓的指標(biāo)。
圖4為本發(fā)明所述方法的整體操作流程圖。本發(fā)明所述的血壓測量方法主要包括兩大步驟，即，校準(zhǔn)步驟和測量步驟。也就是說，利用脈搏波傳輸時(shí)間304及上升沿時(shí)間305作血壓測量是需要先進(jìn)行校準(zhǔn)，然后再進(jìn)行實(shí)際血壓測量。具體來說，如圖4所示，在步驟401中，使用者決定要進(jìn)行新的校準(zhǔn)或是利用舊有已校準(zhǔn)的參數(shù)作血壓的測量。若使用者需要進(jìn)行新的校準(zhǔn)，則會(huì)進(jìn)入校準(zhǔn)模式402。該模式中需要確定血壓測量過程中所需的一些個(gè)人化校準(zhǔn)參數(shù)，其具體過程將在后面詳細(xì)說明。若使用者需要利用舊有已校準(zhǔn)的個(gè)人化參數(shù)作血壓的測量，則需要決定是否利用最近一次測量參數(shù)或由存儲(chǔ)單元讀取其它測量參數(shù)403。若只需要利用最近一次測量參數(shù)，則可直接進(jìn)入測量模式405。若需要讀取預(yù)先存儲(chǔ)的其它個(gè)人化校準(zhǔn)參數(shù)，則程序?qū)⑦M(jìn)入404，并且，在讀取預(yù)先存儲(chǔ)的參數(shù)Dc、Mscal及Mdcal(其參數(shù)代表意義將在后面得到詳細(xì)說明)之后，則程序進(jìn)入測量模式405。該模式能通過個(gè)人化校準(zhǔn)參數(shù)及校準(zhǔn)方程式確定被測者的收縮壓和舒張壓，其具體過程將在后面詳細(xì)說明。下一步，在步驟406中，通過在步驟405所測得的收縮壓和舒張壓可被輸出并顯示。當(dāng)確定出血壓之后，測得的血壓值將被傳送給步驟407以進(jìn)行是否正常的判斷，如果血壓值不在正常值范圍內(nèi)，則系統(tǒng)會(huì)發(fā)出錯(cuò)誤信息，并于408顯示出來。如果需要另外的血壓測量，則步驟409將重復(fù)步驟401、402、403、404、405、406、407和408。以下將對上述2個(gè)主要步驟402和405(即，校準(zhǔn)步驟和測量步驟)進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖5為本發(fā)明方法在校準(zhǔn)模式操作時(shí)的流程圖。在本實(shí)施例中，其進(jìn)行校準(zhǔn)所利用的參數(shù)和方程如下。
PT＝(1/Ptt)(c1)Dc＝PPGpc-PPGfc(c2)Mscal＝(BPsc-Ksconst)/PT (c3)Mdcal＝(BPdc-Kdconst)/PT (c4)其中，Ptt是由心電信號與光電容積描記信號確定的脈搏波傳輸時(shí)間；PT正如方程(c1)所述，是脈搏波傳輸時(shí)間的倒數(shù)；PPGpc是在校準(zhǔn)模式中的光電容積描記信號頂端點(diǎn)的時(shí)間值；PPGfc是在校準(zhǔn)模式中的光電容積描記信號底端點(diǎn)的時(shí)間值；Dc正如方程(c2)所述，是在校準(zhǔn)模式中的光電容積描記信號頂端點(diǎn)與底端點(diǎn)的時(shí)間差(即，光電容積描記信號的上升沿時(shí)間)；BPsc是輸入的標(biāo)準(zhǔn)收縮壓，Ksconst是方程(c3)的收縮壓常數(shù)，其數(shù)值可以是45；Mscal是根據(jù)方程(c3)所計(jì)算出的收縮壓參數(shù)；BPdc是輸入的標(biāo)準(zhǔn)舒張壓；Ksconst是方程(c3)的舒張壓常數(shù)，其數(shù)值可以是30；Mdcal是根據(jù)方程(c4)所計(jì)算出的舒張壓參數(shù)；從上述公式(c1)～(c4)可以看出，在校準(zhǔn)模式中，通過輸入標(biāo)準(zhǔn)的收縮壓或舒張壓并利用所測得的相應(yīng)的脈搏波傳輸時(shí)間，就可以確定出血壓測量公式的具體表達(dá)式。
具體來說，如圖5所示，在步驟501中，使用者通過鍵盤輸入利用標(biāo)準(zhǔn)血壓計(jì)測得的血壓BPsc和BPdc，并將它們保存在存儲(chǔ)單元當(dāng)中。下一步，步驟502的功能是找出心電信號的頂端點(diǎn)、光電容積描記信號的頂端點(diǎn)及底端點(diǎn)，并將其相對應(yīng)的時(shí)間記錄下來。下一步，步驟503的功能是通過心電信號與光電容積描記信號找出脈搏波傳輸時(shí)間Ptt，并通過方程(c1)，找出PT值。具體來講，通過在心電信號和光電容積描記信號中分別選擇參考點(diǎn)，并測出心電信號的參考點(diǎn)與光電容積描記信號的參考點(diǎn)之間的時(shí)間間隔，就可以獲得上述的脈搏波傳輸時(shí)間Ptt。注意，在選取心電信號中的參考點(diǎn)時(shí)，可以選取心電信號中的R型波信號上的點(diǎn)作為參考點(diǎn)。本實(shí)施例中，在心電信號中選取的參考點(diǎn)為其R型波的峰值點(diǎn)。另外，在選擇光電容積描記信號中的參考點(diǎn)時(shí)，可以選取信號中的頂端點(diǎn)或底端點(diǎn)。本實(shí)施例中選擇參考點(diǎn)的是光電容積描記信號中的底端點(diǎn)。關(guān)于脈搏波傳輸時(shí)間Ptt的具體計(jì)算過程以及心電信號和光電容積描記信號中參考點(diǎn)的選擇可以參考L.A.Geddes，M.H.Voelz，C.F.Babbs，J.D.Bourland，and W.A.Tacker，“Pulse Transit Time as an Indicatorof Arterial Blood Pressure”，Psychophysiology，vol.18，no.1，pp.71-4，1981(L.A.Geddes、M.H.Voelz、C.F.Babbs、J.D.Bourland以及W.A.Tacker的“作為動(dòng)脈血壓指標(biāo)的脈搏傳輸時(shí)間”，心理生理學(xué)，卷18，第一部，頁71-4，1981年)以及Y.C.Chiu，P.W.Arand，S.G.Shroff，T.Feldman，andJ.D.Carroll，“Determination of pulse wave velocities with computerizedalgorithms”，American Heart Journal，vol.121，no.5，pp.1460-70，1991(Y.C.Chiu、P.W.Arand、S.G.Shroff、T.Feldman和J.D.Carroll的“利用計(jì)算機(jī)算法確定脈搏波的速度”，美國心臟雜志，卷121，第五部，頁1460-70，1991年)，這里不再贅述。接下來，步驟504的功能是通過方程(c2)找出光電容積描記信號的上升沿時(shí)間Dc，即光電容積描記信號頂端點(diǎn)PPGpc與底端點(diǎn)PPGfc的時(shí)間差。下一步，在步驟505中確定出脈搏波傳輸時(shí)間的總數(shù)是否達(dá)到默認(rèn)值(例如10次)。使用單一的脈搏波傳輸時(shí)間去確定血壓有許多不穩(wěn)定因素，從而增加了血壓測量的誤差。在本發(fā)明實(shí)施例所述的方法中采用了10個(gè)脈搏波傳輸時(shí)間及10個(gè)上升沿時(shí)間的平均值。步驟502、503和504需要被重復(fù)直到10個(gè)脈搏波傳輸時(shí)間及10個(gè)上升沿時(shí)間被檢測到為止。下一步，在步驟506中，計(jì)算10個(gè)脈搏波傳輸時(shí)間及10個(gè)上升沿時(shí)間的平均值以用作校準(zhǔn)模式中的參數(shù)。下一步，在步驟507中，通過在校準(zhǔn)模式中的平均PT及Dc值，加上方程(c3)和(c4)，計(jì)算出參數(shù)Mscal和Mdcal。下一步，在步驟508中，個(gè)人化參數(shù)Dc、Mscal和Mdcal被保存入存儲(chǔ)單元，用于以后的血壓測量。
圖6為本發(fā)明方法在測量模式操作時(shí)的流程圖。在本實(shí)施例中，進(jìn)行測量所利用的參數(shù)和方程如下。
Dm＝PPGpm-PPGfm (m1)Rt＝Dm-Dc (m2)BPsm＝Mscal*PT+Rt*Rsconst+Ksconst (m3)BPdm＝Mdcal*PT+Rt*Rdconst+Kdconst (m4)其中，PT正如方程(c1)所述，是脈搏波傳輸時(shí)間的倒數(shù)；PPGpm是在測量模式中的光電容積描記信號頂端點(diǎn)的時(shí)間值，PPGfm是在測量模式中的光電容積描記信號底端點(diǎn)的時(shí)間值；Dm正如方程(m1)所述，是在測量模式中的光電容積描記信號頂端點(diǎn)與底端點(diǎn)的時(shí)間差，即，光電容積描記信號的上升沿時(shí)間；Dc正如前述方程(c2)所述，是在校準(zhǔn)模式中的光電容積描記信號頂端點(diǎn)與底端點(diǎn)的時(shí)間差；Rt正如方程(m2)所述，是Dm與Dc的時(shí)間差。BPsm是收縮壓，Mscal正如方程(c3)所述，是在校準(zhǔn)模式中計(jì)算出來的收縮壓參數(shù)；Rsconst是收縮壓的溫度補(bǔ)償常數(shù)，其數(shù)值可以是0.3；Ksconst是在方程(m3)的收縮壓常數(shù)，其數(shù)值可以是45；BPdm是舒張壓；Mdcal正如方程(c4)所述，是在校準(zhǔn)模式中計(jì)算出來的舒張壓參數(shù)；Rdconst是舒張壓的溫度補(bǔ)償常數(shù)，其數(shù)值可以是0.03；Kdconst是在方程(m4)的舒張壓常數(shù)，其數(shù)值可以是30。
從上述公式(m1)～(m4)可以看出，在測量模式中，通過將測得的脈搏波傳輸時(shí)間以及溫度補(bǔ)償因子(Rt)代入公式(m3)和(m4)，就可以得到經(jīng)過溫度補(bǔ)償?shù)母訙?zhǔn)確的血壓測量結(jié)果。
具體來講，如圖6所示，步驟601的功能是找出心電信號的頂端點(diǎn)、光電容積描記信號的頂端點(diǎn)及底端點(diǎn)，并將其相對應(yīng)的時(shí)間記錄下來。下一步，步驟602的功能是通過心電信號與光電容積描記信號找出脈搏波傳輸時(shí)間Ptt，并通過方程(c1)找出PT值。這里，與校準(zhǔn)過程相類似，通過在心電信號和光電容積描記信號中分別選擇參考點(diǎn)，并測出心電信號的參考點(diǎn)與光電容積描記信號的參考點(diǎn)之間的時(shí)間間隔，就可以獲得上述的脈搏波傳輸時(shí)間Ptt。同樣，在選取心電信號中的參考點(diǎn)時(shí)，可以選取心電信號中的R型波信號上點(diǎn)作為參考點(diǎn)。本實(shí)施例中，在心電信號中選取的參考點(diǎn)為其R型波的峰值點(diǎn)。另外，在選擇光電容積描記信號中的參考點(diǎn)時(shí)，可以選取信號中的頂端點(diǎn)或底端點(diǎn)。本實(shí)施例中選擇參考點(diǎn)的是光電容積描記信號中的底端點(diǎn)。同樣，關(guān)于脈搏波傳輸時(shí)間Ptt的具體計(jì)算過程以及心電信號和光電容積描記信號中參考點(diǎn)的選擇可以參考上述校準(zhǔn)過程中提及的文獻(xiàn)，這里不再贅述。接下來，步驟603的功能是通過方程(m1)找出光電容積描記信號的上升沿時(shí)間Dm，即光電容積描記信號頂端點(diǎn)PPGpm與底端點(diǎn)PPGfm的時(shí)間差。下一步，在步驟604中確定出脈搏波傳輸時(shí)間的總數(shù)是否達(dá)到默認(rèn)值(例如10次)。使用單一的脈搏波傳輸時(shí)間去決定血壓有許多不穩(wěn)定因素，從而增加了血壓測量的誤差。在本發(fā)明實(shí)施例所述的方法中采用了10個(gè)脈搏波傳輸時(shí)間及10個(gè)上升沿時(shí)間的平均值。步驟601、602和603需要被重復(fù)直到10個(gè)脈搏波傳輸時(shí)間及10個(gè)上升沿時(shí)間被檢測到為止。下一步，在步驟606中，計(jì)算10個(gè)脈搏波傳輸時(shí)間及10個(gè)上升沿時(shí)間的平均值用作測量模式中的參數(shù)。下一步，在步驟606中，通過在測量模式中的平均PT及Dm值、校準(zhǔn)模式中的平均Dc值以及測量模式中的方程(m2)、(m3)和(m4)，就可以計(jì)算出待測的收縮壓和舒張壓。
應(yīng)該注意的是，雖然以上對本發(fā)明的說明是參照其具體實(shí)施例來進(jìn)行的。但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，本發(fā)明并不僅限于上述具體實(shí)施例。例如，雖然在上述實(shí)施例中，血壓的測量是結(jié)合光電容積描記信號和心電信號來進(jìn)行的。但是，也可以只單一利用光電容積描記信號來測量血壓。在這種情況下，同樣可以采用本發(fā)明的方法來對光電容積描記信號進(jìn)行溫度補(bǔ)償。另外，雖然在上述實(shí)施例中，用于對血壓測量進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)臏囟妊a(bǔ)償因子是通過例如光電容積描記信號的上升沿時(shí)間而計(jì)算得到的。但采用光電容積描記信號的其它特征參量也是可行的，這些特征參量如光電容積描記信號波形中的信號幅值、下降沿時(shí)間、一階導(dǎo)數(shù)幅值、二階導(dǎo)數(shù)幅值以及頻域幅值和頻域相位等，這些特征參量都會(huì)隨著溫度的變化而發(fā)生相應(yīng)的變化?？傊景l(fā)明的精神和范圍是由附帶的權(quán)利要求而不是具體實(shí)施例來定義的。
權(quán)利要求
1.一種采用溫度補(bǔ)償?shù)幕诠怆娙莘e描記信號的血壓測量方法，其特征在于包括以下步驟1)在進(jìn)行血壓測量校準(zhǔn)時(shí)，測量并記錄血壓測量所需的光電容積描記信號并根據(jù)所述信號確定出血壓測量公式的具體表達(dá)式，同時(shí)還記錄所述光電容積描記信號本身的特征參量；以及2)在進(jìn)行實(shí)際血壓測量時(shí)，將實(shí)際測得的血壓測量所需的光電容積描記信號代入通過步驟1)確定出的所述血壓測量公式以計(jì)算出血壓值，同時(shí)利用所述光電容積描記信號本身的特征參量對血壓測量結(jié)果進(jìn)行溫度補(bǔ)償修正，從而獲得精確的血壓測量結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟1)中，所述光電容積描記信號本身的特征參量包括以下特征參量a)時(shí)域特征包括信號幅值、上升沿時(shí)間以及下降沿時(shí)間；b)導(dǎo)數(shù)信號特征包括一階導(dǎo)數(shù)幅值、二階導(dǎo)數(shù)幅值；以及c)頻域特征包括頻域幅值和頻域相位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步驟1)中，所述光電容積描記信號本身的特征參量為信號的上升沿時(shí)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述光電容積描記信號的上升沿時(shí)間是通過計(jì)算同一心跳周期內(nèi)的所述光電容積描記信號的底端點(diǎn)與頂端點(diǎn)之間的時(shí)間間隔而獲得的。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述步驟1)進(jìn)一步包括以下步驟測量并記錄血壓測量所需的心電信號，并且根據(jù)所述心電信號和所述光電容積描記信號確定出血壓測量公式的具體表達(dá)式；所述步驟2)進(jìn)一步包括以下步驟在進(jìn)行實(shí)際血壓測量時(shí)測量血壓測量所需的心電信號，并將實(shí)際測得的所述光電容積描記信號和心電信號代入通過步驟1)確定出的所述血壓測量公式以計(jì)算出血壓值，同時(shí)利用所述光電容積描記信號本身的特征參量對血壓測量結(jié)果進(jìn)行溫度補(bǔ)償修正，從而獲得精確的血壓測量結(jié)果。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟1)進(jìn)一步包括利用所述心電信號和光電容積描記信號確定出脈搏波傳輸時(shí)間的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述脈搏波傳輸時(shí)間通過計(jì)算所述心電信號中的參考點(diǎn)與所述光電容積描記信號中的參考點(diǎn)之間的時(shí)間間隔而被確定。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述心電信號中的參考點(diǎn)為心電信號中的R型波信號上的參考點(diǎn)，
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述心電信號中的參考點(diǎn)為R型波的峰值點(diǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述光電容積描記信號中的參考點(diǎn)為信號中的頂端點(diǎn)或底端點(diǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟1)中的血壓測量公式為Bpsm＝Mscal×PT+Ksconst(1)Bpdm＝Mdcal×PT+Kdconst(2)其中，Bpsm為待測的收縮壓，Bpdm為待測的舒張壓，PT為所述脈搏波傳輸時(shí)間的倒數(shù)，Mscal為收縮壓參數(shù)，Mdcal為舒張壓參數(shù)，Ksconst為收縮壓常數(shù)，Kdconst為舒張壓常數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述步驟1)進(jìn)一步包括以下步驟利用由標(biāo)準(zhǔn)血壓計(jì)測得的收縮壓和舒張壓以及所述脈搏波傳輸時(shí)間，并根據(jù)所述公式(1)和(2)計(jì)算出所述收縮壓參數(shù)和所述舒張壓參數(shù)，從而確定所述血壓測量公式(1)和(2)的具體表達(dá)式。
13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟2)進(jìn)一步包括利用所述心電信號和光電容積描記信號確定出脈搏波傳輸時(shí)間的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述脈搏波傳輸時(shí)間通過計(jì)算所述心電信號中的參考點(diǎn)與所述光電容積描記信號中的參考點(diǎn)之間的時(shí)間間隔而被確定。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述心電信號中的參考點(diǎn)為心電信號中的R型波信號上的參考點(diǎn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述心電信號中的參考點(diǎn)為R型波的峰值點(diǎn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述光電容積描記信號中的參考點(diǎn)為信號中的頂端點(diǎn)或底端點(diǎn)。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，在所述步驟2)中，通過利用在實(shí)際血壓測量時(shí)記錄的所述光電容積描記信號的上升沿時(shí)間以及在血壓測量校準(zhǔn)時(shí)記錄的所述光電容積描記信號的上升沿時(shí)間，可以對血壓測量結(jié)果進(jìn)行溫度補(bǔ)償修正，從而獲得精確約血壓測量結(jié)果。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述步驟2)采用的含有溫度補(bǔ)償項(xiàng)的血壓計(jì)算公式為Bpsm＝Mscal×PT+Rt×Rsconst+Ksconst(3)Bpdm＝Mdcal×PT+Rt×Rdconst+Kdconst(4)其中，Bpsm為待測的收縮壓，Bpdm為待測的舒張壓，PT為所述脈搏波傳輸時(shí)間的倒數(shù)，Mscal為收縮壓參數(shù)，Mdcal為舒張壓參數(shù)，Ksconst為收縮壓常數(shù)，Kdconst為舒張壓常數(shù)，Rsconst為收縮壓的溫度補(bǔ)償常數(shù)，Rdconst為舒張壓的溫度補(bǔ)償常數(shù)，Rt則為實(shí)際血壓測量時(shí)記錄的所述光電容積描記信號的上升沿時(shí)間與在血壓測量校準(zhǔn)時(shí)記錄的所述光電容積描記信號的上升沿時(shí)間之差。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用溫度補(bǔ)償?shù)幕诠怆娙莘e描記信號的血壓測量方法，包括1)在進(jìn)行血壓測量校準(zhǔn)時(shí)，測量并記錄血壓測量所需的光電容積描記信號并根據(jù)該信號確定出血壓測量公式的具體表達(dá)式，同時(shí)還記錄光電容積描記信號本身的特征參量；以及2)在進(jìn)行實(shí)際血壓測量時(shí)，將實(shí)際測得的血壓測量所需的光電容積描記信號代入通過步驟1)確定出的血壓測量公式以計(jì)算出血壓值，同時(shí)利用光電容積描記信號本身的特征參量對血壓測量結(jié)果進(jìn)行溫度補(bǔ)償修正，從而獲得精確的血壓測量結(jié)果。通過利用光電容積描記信號本身特征隨溫度變化的規(guī)律來表征溫度變化情況，并利用該規(guī)律對溫度變化對血壓測量造成的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，就可實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)淖詣?dòng)校正。
文檔編號A61B5/021GK1582845SQ0315380
公開日2005年2月23日 申請日期2003年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月22日
發(fā)明者張?jiān)? 葉龍, 滕曉菲 申請人:香港中文大學(xué)