基于心电信号和脉搏波信号的连续血压测量研究研
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基于心电信号-光电容积脉博波信号多特征参数无创血压监测系统设计佚名【期刊名称】《生物医学工程研究》【年(卷),期】2018(037)004【摘要】针对传统血压计袖带使用给患者带来的不便以及现有的利用单一脉搏波传导时间( pulse wave translation time,PWTT)进行无创血压监测稳定性较差等问题,本研究提出基于心电信号(electrocardiograph, ECG)-电容积脉搏波信号( photoplethysmo graphy ,PPG)多特征参数融合的无创血压监测、检测方法,并设计相应的血压监测系统.系统通过采集ECG和PPG提取特征并建立血压计算模型.模型以PPG传导时间PWTT、PPG上升支时间与PPG周期之比λ和PPG峰峰值φ为自变量,实测血压值为因变量进行回归分析,得到收缩压(systolic blood pressure ,SBP)和舒张压( diastolic blood pressure ,DBP)回归方程,实现无袖带血压连续监测、检测.利用该方法对30名志愿者进行验证实验,结果显示,本系统所测SBP与实测SBP绝对误差均值Ed=2.3067 mmHg,标准差SD=1.4633 mmHg;DBP绝对误差均值Ed=2.4133 mmHg,标准差Sd=1.9894 mmHg,符合AAMI推荐标准.通过Bland-Altman一致性分析,本系统与水银血压计所测SBP、DBP相关系数分别为0.9878、0.9730,一致性界限分别为(-4.9300,5.6770)、(-6.1950,6.0620).实验结果证明,通过本方法可以实现无袖带血压的连续监测、检测,为便携式可穿戴设备血压实时监测及临床无袖带血压检测提供了可参考的实施方法.【总页数】7页(P447-453)【正文语种】中文【中图分类】R318;O657.33【相关文献】1.基于光电式脉博传感器的脉博信号获取 [J], 李珍;刘琳琳2.Troika结构手腕式光电容积脉搏波信号心率监测系统的改良 [J], 徐艺桓3.基于光电容积脉搏波信号与心电信号相关性的研究 [J], 陈真诚; 于邦文; 梁永波; 曾若生; 朱健铭4.基于光电容积脉搏波的呼吸信号提取及其系统的研制 [J], 周晶晶;叶继伦;张旭5.基于光电容积脉博波RR间期的睡眠静息状态识别 [J], 王佳欣;李敏;赖富俊因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于脉搏波相位差的无创连续血压测量方法李申龙;李毅彬;李洪阳;张洋;陈晓萌;邓宁【摘要】无创连续血压测量技术对医疗保健、临床监护、临床研究有重要意义.首次提出利用人体脉搏波的相位差来测量血压的新方法.介绍了桡动脉相位差和指端相位差与血压的关系,设计了实验测量不同血压条件下的人体多点脉搏波相位差,结果表明:多点脉搏波相位差与血压存在很强的相关性,且便携性与稳定性要优于传统的基于脉搏波传输时间(PTT)测量血压.【期刊名称】《传感器与微系统》【年(卷),期】2016(035)001【总页数】3页(P62-64)【关键词】脉搏波;相位差;无创连续血压测量【作者】李申龙;李毅彬;李洪阳;张洋;陈晓萌;邓宁【作者单位】清华大学微电子与纳电子学系,北京100084;清华大学微电子与纳电子学系,北京100084;清华大学微电子与纳电子学系,北京100084;清华大学微电子与纳电子学系,北京100084;清华大学微电子与纳电子学系,北京100084;清华大学微电子与纳电子学系,北京100084【正文语种】中文【中图分类】TP212.3血压作为人体的一个重要生理参数,能够反映人体心脏和血管的功能状况,也是临床上疾病诊断观察治疗的重要依据[1]。
高血压是心脑血管疾病最重要的危险因素之一,50 %~70 %的脑卒中和40 %~50 %的心肌梗死发生与血压升高有关[2,3]。
血压的监测对于心脑血管疾病的预防和早期发现及治疗有着重要作用[4]。
因此,实现血压的无创连续测量对健康监护和临床研究具有重要意义。
传统的基于脉搏波传输时间(pulse transit time,PTT)测量血压是较为普遍的无创血压连续测量方法,被广泛用在可穿戴设备上进行血压测量。
其核心思想是根据心电图(ECG)和动脉远端的脉搏波得到PTT,而PTT与血压存在较强的相关性,因此,可以根据测得的PTT计算得到血压值[5~7]。
但是,基于PTT的血压测量方法需要同时测量心电信号和脉搏波信号,而心电信号需要在人体多个部位固定电极,需要多条电极引线,导致测量不方便。
基于脉搏波传导时间的连续血压测量系统包科;顾亚雄;高俊;聂琼【摘要】针对现有连续无创血压测量系统采样频率和计算精度较低的问题,我们设计了一套基于STM32F103T4和DSP TMS320C5535芯片的双核血压测量系统.利用STM32和DSP芯片在信号高速采样及高精度运算上的优势,实现了对脉搏波信号的高速采样和计算,改善了连续无创血压测量方法的精度.实验测量30名随机受试者,其医用水银血压计和本系统测量结果的差值均符合美国医疗仪器促进协会(AAMI)标准要求,通过Bland-Altman差值法对两种方法进行一致性检验分析,结果表明两者具有很好的一致性.本研究设计的连续无创血压测量系统可初步在家庭和临床医疗方面进行人体血压的动态跟踪测量.【期刊名称】《生物医学工程研究》【年(卷),期】2016(035)001【总页数】5页(P41-45)【关键词】脉搏波传导时间;连续血压测量;Bland-Altman;一致性检验;STM32;DSP【作者】包科;顾亚雄;高俊;聂琼【作者单位】西南石油大学机电工程学院,成都610500;西南石油大学机电工程学院,成都610500;第三军医大学新桥医院脑外科,重庆400037;第三军医大学新桥医院脑外科,重庆400037【正文语种】中文【中图分类】R318.6;TP274;R857.31 引言血压作为人体重要生理参数,能反映人体心脏与血管的功能状况,是临床疾病诊断与治疗效果评估方面的重要依据之一[1]。
血压测量方法可分为直接测量法和间接测量法两类,其中直接测量法也称作动脉插管法,可实现连续血压测量,测量结果最为准确,被认定为血压测量的“金标准”,但其技术要求高,准备时间长,且为有创测量,不能被推广使用[2]。
无创连续血压测量是通过分析人体相关特征信号,间接获取血压值的一类血压间测量方法,对人体无创伤,能动态追踪血压变化,在临床诊断和日常自身血压监测等方面都具有更重要的应用价值[3]。
本文通过文献复习[1-7],综合分析不同血压脉搏波特征变化,提出针对不同脉搏特征下的传导时间提取算法,通过逐步回归分析建立血压模型,并据此模型实时测量人体收缩压与舒张压,实现血压的便捷、无创连续测量并可彻底摆脱袖套束缚。
1基本原理血流动力学研究表明,动脉中血液从心脏向外周传播时,由于人体末端很多小动脉、微动脉和毛细血管起着阻力血管的作用,所以血管中血液是存在向心的反射作用的,这些往返脉搏波的线性组合构成动脉中脉搏波的特征形状[8]。
对于动脉硬化的情况而言,其血管弹性降低,血管中血液流速加快,使人体末端的反射血液提前返回心室,这些反射波与推进波的叠加效应,使人体脉压抬升;而动脉状况较好的情况下,血管弹性较好,血液流速较慢,反射波的到来将延迟,收缩期压力将减少。
因此,反射波与推进波汇合的时间,是可以反映脉搏波传导时间的,并可作为反映血压状况的参数。
Hiroshi等[9]在对由容积脉搏波进行二次微分后的加速脉搏波进行研究时发现,加速脉搏波各特征点能很好地反映血液微循环过程。
从加速脉搏波中, 可以清晰看到波形呈现很有规律的上升和下降(图1)。
这些上升支和下降支可以很好地解释心脏搏动引起的血液迸出、血液反射等血液微循环过程,且微循环过程有如下解释。
O-A段:由心脏逬出的血液在20~30mmHg的血压作用下,推进至人体末端的某个小动脉(如手指端),并流进毛细血管,但是毛细血管极其细微而密集的特性,使推进至此的血液无法快速通过静脉流回心脏,因此,毛细血管中血液容量便急剧增加。
图1 光电容积脉搏波(a)和对应加速脉搏波(b)的图解说明Fig.1 Illustration of PPG pulse wave(a)and accelerated pulse wave(b)A-B段:上述增加的血液在经过一定时间不断向前推进后,会出现一个快速下降过程。
B-C段:随着血液到达末端终点,会遇到静脉的阻碍,因此,来自静脉的反射血液便停留在毛细血管中,再次产生的结果就是毛细血管中血液容量再次有所增加。
用脉搏波传导时间实现血压连续测量 向海燕;俞梦孙 【期刊名称】《医疗卫生装备》 【年(卷),期】2006(027)002 【摘 要】研究了一种能进行个体校正利用脉搏波传导时间无创连续测量血压的方法.对同一个体,在一段时期内脉搏波传导时间和血压之间是一线性关系.但是在不同的个体之间,表征这一关系的特征参数是不同的.本文利用流体静压差原理,通过改变体位改变被测个体一部分血管内的血压值,从而得到2种体位之间血压差△BP.测量2种情况下的心电和体表脉搏波,对心电和脉搏波信号进行运算得到PWTT以及2种情况下相应的改变量△PWTT.根据△BP和△PWTT可以得到血压方程的参数b.另外,在已有测量值的基础上,结合其中一个体位情况下的血压值,可以得到血压方程的另一个参数a.利用构建的针对个体的血压方程,由连续测量的PWTT值就可连续估计血压.对志愿者进行的初步试验表明,这种方法估计的血压和有创血压对比,误差在5%以内,是一种可行的无创血压连续监测方法.
【总页数】3页(P19-21) 【作 者】向海燕;俞梦孙 【作者单位】第四军医大学生物医学工程系,西安市,710032;空军航空医学研究所,北京市,100036
【正文语种】中 文 【中图分类】R318.03;TH772+.2 【相关文献】 1.脉搏波传导时间法检测血压算法的研究与实现 [J], 张克刚;李蓓;饶梦琳;张广;王丹;何史林 2.基于脉搏波传导时间和脉搏波特征参数的连续血压无创检测 [J], 赵彦峰;于双;王慧泉;朱豪杰;王金海 3.中青年高血压患者睡眠时间与踝臂指数和脉搏波传导速度的相关性分析 [J], 李玉梅;郭丽丽;陈文东 4.基于脉搏波传导时间的血压检测研究进展 [J], 田泽懿; 张磊; 单新治; 王冠学; 高秀敏 5.基于脉搏波传导时间的血压测量方法 [J], 郑传权;黄雄京;刘博生;周凌宏
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基于脉搏波的无创血压检测系统【摘要】本文介绍了基于脉搏波的无创血压检测系统,首先从脉搏波的基本原理入手,然后回顾了无创血压检测技术的发展历程。
接着详细解析了基于脉搏波的无创血压检测系统的构成和工作原理,包括传感器、信号处理器和算法等部分。
文章还探讨了该系统的应用场景,指出了其优势和局限性。
展望了未来发展,并总结了研究成果,强调了该技术的创新点。
基于脉搏波的无创血压检测系统将为医疗行业带来更加便捷、精准和舒适的检测方法,有望在临床实践中得到广泛应用。
【关键词】基于脉搏波的无创血压检测系统、脉搏波、血压、无创检测技术、发展历程、构成、应用场景、优势、局限性、展望未来发展、研究总结、创新点。
1. 引言1.1 背景介绍无创血压检测技术是近年来医疗领域的一个热门研究方向,其基于脉搏波的血压测量方法不仅便于操作、无需穿刺,而且能够实现连续监测,为临床血压监测提供了更为便捷和舒适的选择。
随着人们对健康的重视和对睡眠质量的关注不断增加,无创血压检测系统在健康管理、疾病预防和远程医疗等领域具有广阔的应用前景。
传统的血压测量方法往往依赖于袖带压力感应器和听诊器等设备,测量起来比较繁琐,并且受到运动、情绪等因素的影响。
而基于脉搏波的无创血压检测技术通过检测脉搏波形的变化来确定血压值,无需繁复的操作,且能够自动纠正测量误差,提高了测量的准确性和稳定性。
随着科技的不断进步和应用场景的拓展,基于脉搏波的无创血压检测系统将会越来越普及,为人们的健康管理提供更为便捷和有效的手段。
对于患有高血压等疾病的患者来说,无创血压检测技术更是一种重要的辅助工具,能够帮助他们更好地控制血压、预防并发症的发生。
1.2 研究意义在医疗和健康领域,血压是一个非常重要的生理参数。
高血压是许多心血管疾病的主要危险因素之一,对人体健康造成严重的影响。
准确监测血压并及时干预成为预防和治疗心血管疾病的关键。
传统的无创血压检测方法通常需要使用充气式袖带或者电子式手腕式仪器,这些方法虽然能够准确测量血压,但使用起来不够方便,并且在某些特定情况下会给患者带来不适。
基于光电容积脉搏波的无创血压连续测量研究进展
叶青;章祎枫;沙金亮;方桦;余瑛
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2024(24)5
【摘要】在临床诊断过程中,血压能够反映患者血液流动、身体体征变化等生理信息,是诊断组织器官健康状态的重要参考数据。
由于传统血压测量方法存在有创、间断等局限性,利用光电容积脉搏波描记法(photo plethysmo graphy, PPG)实现血压的无创连续检测成为当前血压测量的热门研究领域。
为此,首先简要介绍了PPG的理论背景与技术原理;其次阐述了利用PPG进行血压预测的具体流程,包括公开数据集、评估标准、预处理方法、特征提取与模型建立,并就不同方法的优缺点进行了对比分析;最后,总结了基于PPG实现无创血压连续测量的挑战与未来研究方向,为今后的研究提供参考。
【总页数】19页(P1756-1774)
【作者】叶青;章祎枫;沙金亮;方桦;余瑛
【作者单位】江西中医药大学计算机学院;江西中医药大学中医人工智能重点研究室;南昌大学教育技术与教学资源中心
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.基于光电容积脉搏波的无创血糖测量研究
2.基于光电容积脉搏波描记法的无创连续血压测量
3.基于脉搏波相位差的无创连续血压测量方法
4.基于多波长光电容积脉搏波采集系统的连续血压测量方法
5.基于光电容积脉搏波的无袖带血压测量技术研究进展
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基于光电容积脉搏波描记法的无创连续血压测量
李章俊;王成;朱浩;金凡;马俊领
【期刊名称】《中国生物医学工程学报》
【年(卷),期】2012(031)004
【摘要】为了摆脱传统血压计充气袖带的束缚、实现长期连续的血压监测,很多学者开展了基于PPG实现无创、连续血压监测的研究.阐述基于光电容积脉搏波描记法( PPG)实现无创、连续血压测量的基本原理.将当前基于PPG无创血压监测的研究分为3类,分别为心电(ECG)与PPG结合的血压测量技术、两路PPG结合的血压测量技术、脉搏波特征参数血压测量技术,分析这3类技术的基本测量原理、测量精度及其优缺点.在此基础上,论述基于PPG实现无创、连续监测血压的发展方向.【总页数】8页(P607-614)
【作者】李章俊;王成;朱浩;金凡;马俊领
【作者单位】上海理工大学医疗器械与食品学院,上海 200093;上海理工大学医疗器械与食品学院,上海 200093;上海理工大学医疗器械与食品学院,上海 200093;上海理工大学医疗器械与食品学院,上海 200093;上海理工大学医疗器械与食品学院,上海 200093
【正文语种】中文
【中图分类】R318
【相关文献】
1.基于SWT和ANN的无创连续血压测量方法研究 [J], 吴育东;钟舜聪;沈耀春
2.基于光电容积脉搏波描记法的反射型PPG信号传感器的设计 [J], 周一峰;刘超英;黄虎;郭一鸣;邹林方
3.基于脉搏波特征参数的无创连续血压测量研究进展 [J], 郑嘉强;程云章;边俊杰
4.基于BP神经网络的无创连续血压测量模型 [J], 成刚;查晓俊
5.基于示波法和光电容积脉搏波描记法的动脉顺应性动态检测仪 [J], 赵安;吴宝明因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
利用脉搏波特征参数连续测量血压的方法研究
焦学军;房兴业
【期刊名称】《生物医学工程学杂志》
【年(卷),期】2002(19)2
【摘要】通过研究血压与脉搏波特征参数的关系 ,提出了一个选择多个与血压相关的脉搏波特征参数 ,通过回归分析建立适合不同人的特征方程 ,进行血压的连续测量的新方法 ;为了验证测量结果的准确性 ,研制了张力计。
实验结果表明 :该方法具有较高的测量精度 ,可以应用于临床危重病人的血压监护和一般医学研究中。
【总页数】4页(P217-220)
【关键词】脉搏波;连续测量;血压;特征参数;逐步回归分析
【作者】焦学军;房兴业
【作者单位】航天医学工程研究所
【正文语种】中文
【中图分类】R443.5
【相关文献】
1.基于个性化脉搏波传导参数的连续血压测量方法研究 [J], 董骁;宾光宇;吴水才
2.基于脉搏波的血压测量相关特征参数辨识 [J], 姚瑞晗;张榆锋;陈龙;彭程祥;施心陵
3.基于脉搏波传导时间和脉搏波特征参数的连续血压无创检测 [J], 赵彦峰;于双;王慧泉;朱豪杰;王金海
4.基于脉搏波的连续血压测量方法的研究进展 [J], 韩成;冯秀丽
5.基于脉搏波特征参数的无创连续血压测量研究进展 [J], 郑嘉强;程云章;边俊杰因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
适合连续血压测量的脉搏波分析方法的研究殷广亮;卢文科;倪珊珊【摘要】脉搏波变化蕴藏着丰富的人体生理信息.利用红外脉搏传感器提取人体指尖脉搏波,分析脉搏波的特征点及特征参数,从而建立特征参数与人体真实血压的回归方程,进而实现血压的无创连续测量.该过程主要包括特征点提取、特征参数分析、回归方程建立、连续血压预测四个部分.通过此方法计算所得出的血压值与压力式血压计所测量的人体真实血压值具有良好的一致性.【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2015(034)023【总页数】3页(P11-13)【关键词】无创;连续;血压测量;脉搏特征参数【作者】殷广亮;卢文科;倪珊珊【作者单位】东华大学信息学院,上海201620;东华大学信息学院,上海201620;东华大学信息学院,上海201620【正文语种】中文【中图分类】TP212.3现今社会,生活压力剧增,高血压已经成为最常见的心血管系统慢性病。
自古以来血压的测量经历了脉诊、水银柱式测量仪以及电子袖带式血压计等多种方式。
传统的血压测量仪多为袖带式且不可连续测量。
为了研究全新的血压测量方式从而实现无创、无袖带、长期、连续的血压测量,很多学者探究了多种测量方法[1-2]。
医院与家庭中所使用的血压测量装置主要是基于柯氏音法或示波法,虽然能够较为准确地测量出血压值,但袖带需要充气放气,只能测量出某个时刻的血压值,无法对血压进行连续监测,此外,袖带还会对被测对象的手臂或者手腕等测量位置产生压力,使被测者产生不适感。
为了克服上述测量方法的不足,许多学者提出了基于脉搏波的血压测量方法。
脉搏波是由心脏的周期性收缩产生的,心室收缩时将血射入主动脉中,使主动脉内压力骤升同时容积增大,动脉管壁随之扩张;及至减慢射血期,主动脉压开始下降,管壁弹性回缩。
动脉管壁随着心室的舒缩而出现周期性的回缩和舒张,即形成脉搏[3-4]。
脉搏起始于主动脉根部,沿动脉管壁进行波浪式传播,又称为脉搏波,而脉搏波可以反映出诸多的生理信号。
基于脉搏波速法可穿戴动态连续血压监护随着人们健康意识的不断提高,对血压的监测和控制也变得越来越重要。
传统的血压监测方法通常需要使用充气式血压计,操作不太方便,同时只能得到血压值的瞬时状态。
而基于脉搏波速法的可穿戴动态连续血压监护技术,则能够在更加便捷、持续的情况下实时监测血压值,受到越来越多人的青睐。
脉搏波速法是一种基于“海德堡定律”的原理,通过检测心脏搏动传输到周围动脉的脉搏波信号,来计算出动脉的脉搏波传输速度,从而间接得出血管的硬度和压力情况。
该方法的优势在于能够实现非侵入性连续监测,测量准确度高,而且不需要频繁换用充气袖带,操作更加方便。
基于脉搏波速法的可穿戴动态连续血压监护技术,通常采用佩戴式血管传感器的方式,将传感器通过微电子技术和无线通讯技术与手机或其他移动设备相连接,能够实时监测和显示血压变化的趋势。
该技术的应用范围广泛,比如在高血压病人的治疗中可以实时监测到血压值的变化,还可以帮助慢性心血管疾病的患者进行自我管控,及时发现问题并进行调整,从而提高治疗效果。
同时,在长时间的体力活动、运动训练等场景中,监测血压值也能够帮助运动员控制运动强度,避免在运动时突然出现不适症状。
目前,市场上已经有多种基于脉搏波速法的可穿戴动态连续血压监护产品。
以苹果公司的“Apple Watch”为例,该产品通过内置的传感器,能够自动识别和记录用户的血压变化,还能够产生血压趋势曲线和变化提醒,帮助用户更好地理解自己的身体情况。
另外,市场上还有多家医疗设备生产商和健康科技公司,如Omron、Panasonic、Withings等,也推出了自己的血压监护设备。
值得注意的是,尽管基于脉搏波速法的血压监护技术有许多优势,但其在某些情况下还存在一些局限性。
例如,部分物理和生理因素会影响脉搏波传输速度的计算,如年龄、体重、身高、心率、体位等因素,这些因素对于准确计算血压值具有一定的影响。
因此,在实际应用过程中,需要结合临床实际情况,加以考虑和判断。