基于脉搏波传导时间的无创血压测量方法研究及仪器设计

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自20世纪60年代末无创性全自动动态血压监测仪诞生以来,动态血压监测技术经过40多年的发展和完善,有助于鉴别顽固性高血压,能更好地预示靶器官损害的程度,指导降压药的合理使用,目前已被广泛应用于临床。但是动态血压在相对静止状态下,血压测试数据较为准确,而在运动时容易出现伪差,容易导致误诊,本文针对基于脉搏波传导时间(Pulse Transit Time,PTT)的无创血压测量方法展开研究,对心电信号、血氧容积波和血压改变之间的关联进行分析,利用PTT与收缩压变化趋势具有拟合性的特点,剔除动态血压的干扰,利用PTT无创血压测试技术完善传统动态血压系统,探索高血压管理的新方法,同步开展仪器的设计工作。首先,围绕现有的主流血压测量方案开展对比分析,对心电、血压以及脉搏波的形成原理、影响要素等开展研究。其次,结合脉搏波传导时间(Pulse Transit Time,PTT)的原理,开展血压检测算法的分析。本文通过Levkov滤波实现50Hz滤波,利用平滑滤波清除毛刺干扰,实现脉搏波信号和心电信号的预处理,运用差分阈值法获取心电信号的R波特征值,从而提取脉搏波的波峰。结合心电信号的R波,即可计算出脉搏波传导时间(Pulse Transit Time,PTT)。采用定时模式通过模块采集血压数据,采用脉搏波传导时间(Pulse Transit Time,PTT)方法来佐证袖带压血压测定方法,并结合PTT计算出的血压变化趋势,判断血压模块数据是否为伪差。然后,结合基于PTT的无创血压测定方案开展仪器设计。本文采用医疗级别的动态心电血压系统,心电血压仪设计成袖带式。利用PTT方式去除伪差,估算24小时的趋势图,同时将光电容积脉搏波(Photoplethysmography,PPG)传感器放置于手腕上,通过连线接到动态心电血压系统。同时,着手构建在物联网基础上的监测方案,有较好的可穿戴性、可扩展性。最后,围绕设计方案开展实验及分析,对被测者的静态和运动时的心电、血压和PTT值进行采集,对个体的PTT数值和收缩压(Systolic Blood Pressure,SBP)数值进行整理分析。结果显示,个体的PTT和SBP数值具有良好的线性关系,24小时动态血压趋势图和PTT的负值趋势图是基本拟合的,通过PTT值可以剔除血压伪差数据。最终证实本课题推出的利用PTT无创血压测试技术完善传统动态血压监测方案是有效可行的。
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