[发明专利]基于PPG的线性与非线性混合式无创连续血压测量系统

说明书

本发明属于血压测量技术领域，涉及一种基于单路PPG信号的线性与非线性混合式无创连续血压测量系统，包括预处理模块，用于对采集到的PPG信号进行预处理；检测模块，用于对预处理后的PPG信号进行波形特征点检测；计算模块，用于计算PPG信号的波形形态学特征值；和血压测量模型构建模块，用于建立线性血压测量模型和非线性血压测量模型，并且通过异质模型集成方式建立线性和非线性混合式血压测量模型。本发明通过充分利用线性模型与非线性模型之间存在的互补性信息，可以建立一个准确度更高、鲁棒性更强、适用人群更广的血压测量模型，从而进一步提高血压测量的准确度。

技术领域

本发明属于血压测量技术领域，涉及一种基于单路PPG信号的线性与非线性混合式无创连续血压测量系统。

背景技术

血压是健康监测中最为重要的指标之一，测量血压不但可以监控人们的身体状况还可以预防与生活方式有关的疾病。

在日常的生活中，使用基于袖带的血压测量装置检测收缩压和舒张压的听诊法和示波法是两种血压测量的金标准，通常用于临床的诊断。基于袖带的血压测量方法只能提供一次的测量数据而不能提供持续的血压信息，然而人们的血压值每时每刻都在波动，并且很容易受到生理、心理和环境因素的影响。间歇性血压测量值差异大，无法体现人们的真实血压，测量准确实时的血压值对于高血压相关疾病的诊断、预防和治疗是非常重要的。动脉插管法是测量连续血压的精准的方法，也是一种血压测量的金标准。但是它伴随着严重的并发症，例如血管堵塞和局部感染，另外其设备昂贵且操作复杂。

为了克服有创血压测量技术的缺点，无创连续血压测量技术应运而生。当前无创伤连续性血压测量方法主要包括动脉张力法、容积补偿法、光电容积脉搏波法等，其中光电容积脉搏波法由于其信号采集的便利性与其测量的非侵入性使其适用于无创连续血压测量。基于光电容积脉搏波信号的常用的无创血压测量方法分为两种：基于光电容积脉搏波(PPG)的传导时间(PTT)和基于PPG的形态学特征。PTT是血压估计的潜在指标，该测量方法也被广泛的研究，但是使用该方法需要多个传感器来计算PTT，此外为了确保估计精度必须进行频繁校准，这可能会使被测量者意识到正在进行血压测量，可能会感到紧张，测量意识可能会导致测量结果不自然。因此，基于PTT的血压预测模型在准确性和稳健性方面具有较大的不足。基于PPG的形态学特征的血压预测方法是仅利用PPG信号中提取的特征来进行血压值的预测，其采集信号的传感器的位置可以非常灵活，并且无需校准操作来确保精度，是一个值得研究的方向。

在基于PPG波形形态学特征值建立血压测量模型的方法中，根据特征值与血压值是否具有线性函数关系将模型划分为线性模型与非线性模型。逐步回归法和多元线性回归法构建的线性血压模型是利用PPG特征值与血压值的线性效应建立而成的，这种血压模型具有模型结构简单并且具备一定的有效性的优点，但其准确度也有一定的局限性。随着人们对机器学习方法研究的深入，也逐渐开始探寻特征值与血压之间的非线性拟合关系的研究思路。由于基于机器学习和大数据的非线性血压预测模型，可以涵盖更多的血压特征信息，因此在一定程度上提高了模型的血压计算精度。然而，线性模型的血压预测准确度并非在所有情况下都低于非线性模型，两种模型在适用人群上具有一定的差异性，而如何利用线性模型与非线性模型之间存在的互补性信息，以进一步提高血压的预测准确度，还没有相关的研究报道。

发明内容

为此，本发明提供一种基于单路PPG信号的线性与非线性混合式无创连续血压测量系统，其能够结合光电容积脉搏波信号特征值与血压值之间的线性效应与非线性效应的混合式模型算法，相较于单血压模型可进一步提高血压模型的准确度。

本发明提供了一种基于PPG的线性与非线性混合式无创连续血压测量系统，包括预处理模块、检测模块、计算模块和血压测量模型构建模块；

所述预处理模块用于对采集到的PPG信号进行预处理；

所述检测模块用于对预处理后的PPG信号进行波形特征点检测；