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    基于脉搏波的智能穿戴血压监测计划的研讨

    时间:2019-01-10滥觞:未知

    计划形容:
            基于脉搏波的智能穿戴血压监测计划是一种无创接连血压监测计划。该计划经由历程提取人体肱动眽眽搏波的特色参数,依据逐渐回归阐发成立的血压特色方程估量人体每搏的血压,完成无创接连血压丈量。
            血压丈量要领分为间接丈量法和间接丈量法两种。间接丈量法又称无创丈量,这类要领简捷易行,在临床上失掉了普遍运用间接丈量法丈量的血压是最正确的,被国内认定为血压丈量的金尺度,但其手艺要求较高,且是有创的,以是仅合用于临床上危重患者及大手术的血压丈量。
           无创丈量法又可细分为间歇式丈量法和接连式丈量法。间歇式丈量法测得的是某一特按时刻的血压值,不克不及知足临床的需求。接连式丈量法可以检测每搏血压值,为临床诊断与医治提供了愈加充实的依据,出格是在临床监护和特殊情形下需求察看血压接连变更时具备传统要领没法相比的劣势。
    许多学者确信血压与脉搏之间存在紧密亲密的相关性,由此发生了基于脉搏波的无创接连血压丈量要领。
    脉搏波的波形幅度和状况包罗了心脏和血汗管体系的许多重要生理信息,对它举行检测和阐发,对血汗管疾病的预防与临床诊断医治方面有着重要的意思和作用。
    本文针对脉搏波特色参数与血压之间的关系。起首提取人体肱动眽眽搏波的特色参数,然后经由历程逐渐回归阐发成立血压模子,即血压与脉搏波特色参数之间的关系方程,据此方程便可丈量人体每搏的膨胀压与舒张压,完成基于脉搏波的无创接连血压丈量
     
    1.计划原理
           人体心脏有节律的膨胀和舒张将发生从自动脉根部登程沿着动脉管系传布的脉搏波。当脉搏波由心脏向动脉体系传布时,在遭到心脏影响的同时,也会遭到所流经的各级动脉及其分支中的各类生理要素,如血液黏性、血管阻力和血管壁弹性等的影响。是以,脉搏波中包罗十分富厚的血汗管生理病理信息,其波形幅度和状况可以反应血压等人体血汗管体系生理病理状况。本文提出基于脉搏波的无创接连血压丈量要领,旨在找出人体血压与脉搏波特色参数之间的关系。
     
     
    2. 提取脉搏波特色参数
            脉搏波的特色参数有波形参数、时间参数及面积参数等,脉搏波的无创接连血压丈量要领的素质,在于找出血压与脉搏波特色参数之间的关系,是以首要的是提取脉搏波的特色参数,在提取这些特色参数以前,起首必需辨认脉搏波特色点。
    本文彩用了6个脉搏波特色点,它们的变更划分反应出血汗管的差别状况。如图1所示,B点是自动眽眽瓣开放点,C点是膨胀期最低压力点,点D是自动脉扩张降压点,点E是左心室舒张期开端点,点F是重搏波出发点,点G是重搏波最低压力点。在点D和点F间寻觅最小斜率点便是特色点E。这6个特色点的辨认结果如图2所示。


    图1 脉搏波的特色点

    图2 辨认脉搏波特色点的结果

           辨认特色点后,在此根蒂根基上计较脉搏波特色参数。拔取了13个特色参数,即主波高度、降中峡绝对高 度H、重搏波绝对高度h/H、主波回升斜率V、脉动周期时间T、膨胀期时间比T1/T、舒张期时间比T2/T和H(1+T1/T2)、膨胀期面积比Sa/S、舒张期面积比Sb/S、脉搏波波形特色量K、膨胀期面积特色量K1、舒张期面积特色量K2。此中,H(1+T1/T2)是一个反应心输入量巨细的物理量[9]。K值是一个以脉搏波波图面积变更为根蒂根基的脉搏波波形特色量,它可反应血管外周阻力、血管壁弹性和血液黏度等人体血汗管体系中最为重要的一些生理参数[10]。K1和K2是在K值的根蒂根基上提出的以重搏波谷为界将脉搏波波形分为两部门所对应的波形特色量,它们的变更可以反应人体心脏、血管、血压和微轮回功用的变更。
           为了成立血压和脉搏波特色参数之间的关系方程,咱们选择了11名20~25周岁的安康受试者(男性5名,女性6名)举行尝试来猎取数据。
           尝试步骤如下:起首,受试者在温度为25oC的房间内歇息15 min;然后,采取HK2000C压电脉搏传感器采集肱动脉处的脉搏波形,采集时间最少为1 min,与此同时采取水银血压计丈量受试者的血压50次,每次丈量时间距离为2~3 min。从采集的脉搏波形落选出50个较为安稳的波形,对每一个脉搏波形辨认特色点并提取前面所提到的13个特色参数。
           依据它们的特色,采取差别的要领对它们举行辨认。文中特色点的辨认递次先是B和C,然后是F和G,最初是D和E。简要形容特色点的辨认要领如下。
           起首是脉搏波周期的辨认,本文彩用小波模极大值法对脉搏波举行周期朋分。脉搏波周期确定以后,在每一个脉搏波周期范畴内寻觅到最小值和最大值,它们划分对应和两点。关于F和G点确实定,先是在特定区间内判定是不是有极值点,如有则以为该对极值点便是F和G点,若不则找曲率最大的点即F点和曲率最小的G点即点。此中特定区间是经由历程对上百例肱动眽眽搏波作统计阐发以后确定的。特色D点为每一个脉搏波周期内二阶差分最大值。

    表1 膨胀压的回归阐发结果

    表2 舒张压的回归阐发结果
             (SBP)和舒张压(DBP)为应变量,以提取的13个脉搏波特色参数为自变量,使用软件SPSS11.5举行逐渐回归阐发,结果如表1和表2所示。因为采取的是小样本阐发,是以选择a值为0.1和0.15,划分作为选入或剔除自变量的F查验水准。 由表1和表2可以看出,大都人的膨胀压与主波回升斜率V相关性较好,而舒张压与脉搏波波形特色量K相关性较好。
    因为个体差同性,每一小我私家的血压特色方程是差别的。以此中一位受试者为例,经由历程逐渐回归阐发失掉膨胀压和舒张压的特色方程划分为: SBP=113.57-0.002V (1) DBP=54.521- 39.745T1/T+58.512T (2)
            血压估量要领:
            依据血压与脉搏波之间紧密亲密的相关性和上述阐发的结果,本文提出了基于脉搏波的无创接连血压丈量要领。
     
    3.成立血压模子和预算血压
    ◆模子:
           采取压电脉搏传感器,采集人体肱动脉处的脉搏波形,同时采取水银血压计丈量受试者的血压50次。后从采集的脉搏波形落选出50个较为安稳的波形,对每一个脉搏波形辨认特色点并提取前面提到的13个特色参数。最初以提取的13个特色参数为自变量,以水银血压计测得的50个血压值为应变量,举行逐渐回归阐发,终极找出与血压显著相关的特色参数,成立血压特色方程。其流程如图3所示。
                                       

                              图3 成立血压模子的流程图

                               
                             
                                  图4 血压估量流程图

    ◆血压预算:
           依据第一步成立的血压模子预算血压,起首要采集脉搏波形,然后辨认各个脉搏波的特色点并提取血压方程中的特色参数,最初将这些参数代入血压方程中便可失掉人体每博的膨胀压与舒张压,从而完成基于脉搏波的无创接连血压丈量。其流程如图4所示。
           值尺度方差:由表3可以看出,与水银血压计血压丈量相比,脉搏波法血压丈量测出的膨胀压与舒张压平均差值都小于3 妹妹Hg,尺度方差都小于5 妹妹Hg。 本尝试中误差滥觞次要有两方面: (1)水银血压计丈量血压时间较长,被压榨的血管在很短的时间内很难完整恢复,从而造成水银血压计丈量血压不够切确。 (2)采集脉搏波时很容易遭到各类噪声的影响,虽颠末旌旗灯号处置惩罚,可是仍叠加有强劲的呼吸等滋扰身分,应增强旌旗灯号处置惩罚,滤除这些滋扰身分。

    4.验证
           了查验上述要领丈量血压的正确性,本文彩用Bl and-Altman法将其与水银血压计丈量要领举行分歧性阐发。Bland-Altman法可以同时反应丈量历程中的体系误差和无意偶尔误差,是评估两种血压丈量要领分歧性的查验手腕。针对每名受试者使用上述两种要领划分采集50对血压值,并做Bland-Altman阐发图,大部门的点都落在了95%的置信区间内,由此注明了这两种要领的分歧性较好。图5为此中1名受试者的Bland-Altman阐发图,膨胀压和舒张压的误差精度划分为1.433.12 妹妹Hg和-2.482.2 妹妹Hg。 表3是脉搏波法血压丈量与水银血压计血压丈量的误差精度表,表中的误差精度为两种要领的平均差。



    表3误差精度表

    5.竣事语:
            依据脉搏波语血压之间紧密亲密的相关性和血压与脉搏波特色参数的逐渐回归阐发结果,本文提出一种基于脉搏波的无创接连血压丈量要领。该要领经由历程提取人体肱动眽眽搏波的特色参数,经由历程逐渐回归阐发成立血压与脉搏波特色参数之间的关系方程,据此方程便可估量人体每搏的膨胀压与舒张压,从而完成无创接连血压监测。
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