[发明专利]一种基于舒张压动态补偿的可穿戴式连续血压估测系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于一种可穿戴式连续血压估测系统及方法，特别是一种基于舒张压动态补偿的可穿戴式连续血压估测系统及方法。

背景技术

血压(blood pressure,BP)是血液在血管内流动时，作用于单位面积血管壁的侧压力，即压强。血压是人体循环系统机能的重要参数，也是临床上疾病诊断和治疗的重要依据，而连续的血压估测更是意义重大。

目前基于脉搏波传播时间(pulse transit time,PTT)法的连续血压估测通常选择以PTT为自变量，通过线性函数、反比例函数或者抛物线函数计算收缩压systolic blood pressure,SBP)和舒张压(diastolic blood pressure,DBP)，其中参数采用校准的方式进行标定。然而，许多研究表明，收缩压与脉搏波传播时间PTT具有较好的相关性，但舒张压由于同时受到血管外周阻力及脉搏波反射波的影响，与PTT的相关性并不是很强。因此，如果单纯用PTT来计算舒张压，会造成较大的误差。

穿戴式的系统是连续血压估测最重要的实现形式之一。目前的穿戴式血压估测系统有很多，主要分为袖带和非袖带系统。其中充气袖带对人体血管具有压迫作用，不利于长期估测，且不能实现连续血压估测；非袖带系统有穿戴式腕带，穿戴式手环，穿戴衣，穿戴式胸带加手表等多种组合形式，这些穿戴式系统虽然可以实现连续血压估测，但是还存在一些实际问题：比如穿戴式腕带或手环一般是利用腕部的压力脉搏波传感器或指端的容积脉搏波传感器采集信号，而位于腕部或指端的传感器不仅因手臂的灵活多动使信号容易受到运动等干扰，且指端传感器给人们的很多动作带来不便；穿戴衣装置为实现心电信号与肌肤的良好接触，一般采用莱卡材料或运动型的紧身上衣或内衣形式，这种设计不太适合夏天炎热天气穿着且不符合很多现代人对着装的审美等，因此也尚未被人群广泛接受。

综上所述，目前的可穿戴式连续血压估测系统还存在着一些问题，有些系统穿戴起来不够方便舒适，还有些系统的血压估测精度有待提高。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种较为舒适美观且不影响被测者日常行动的可穿戴式连续血压估测系统，该系统的硬件设计符合穿戴式设备低功耗、小体积的要求，同时通过一种用脉搏波波形参数动态补偿舒张压估测值的算法，提高了舒张压的估测精度。

本发明的可穿戴式连续血压估测系统技术方案通过以下方式实现：

该系统装置由穿戴式心电前端传感单元、容积脉搏波信号传感单元、接口连接转换单元、信号采集传输单元及智能计算处理单元五部分组成。其中，穿戴式心电前端传感单元利用位于胸前的心电电极测量心电信号；容积脉搏波信号传感单元利用光电透射法测量耳端脉搏波信号；接口连接转换单元设计成戴在颈部的半项圈形式，用以连接穿戴式心电前端传感单元、容积脉搏波信号传感单元和信号采集传输单元；信号采集传输单元设计成半项圈挂件，用于同步采集心电信号和光电容积脉搏波信号，并通过无线通讯方式实时发送数据到智能计算处理单元，该装置可挂于胸前或置入上衣胸前口袋；智能计算处理单元为在随身智能终端(如手机、PDA等)上运行的实时连续血压估测算法及其人机交互界面，算法内容包括无线心电和脉搏波信号的实时接收、预处理、特征点检测，以及血压的实时计算，人机交互界面内容包括血压校准功能实现、信号的显示和存储以及心率、血压结果的显示和存储。

本发明利用脉搏波波形参数动态补偿舒张压估测值的算法主要包括如下步骤：

步骤一：通过本穿戴式系统实时采集心电信号和容积脉搏波信号，并对信号进行滤波等预处理；

步骤二：根据采集的心电信号和容积脉搏波信号计算脉搏波传输时间PTT；

步骤三：获得受试者静息状态下的收缩压SBP₀、舒张压DBP₀、脉搏波幅值f₀、脉搏波传输时间PTT₀、脉搏波主波与第三反射波之间的时间T13和心动周期T的比值T13V₀；

步骤四：参考校准，得到计算实时收缩压SBP所需的参数a、b,根据公式：

SBP＝b×PTT+a

计算出实时收缩压SBP值；

步骤五：计算开始状态的脉搏波幅值f_s、脉搏波主波与第三反射波之间的时间T13和心动周期T的比值T13V_s；通过公式：