一種基于脈搏波的人體血壓預(yù)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種血壓預(yù)測(cè)方法，特別涉及一種基于脈搏波的人體血壓預(yù)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]血壓作為人體生理的重要參數(shù)，它能夠反映出人體的心臟情況和血管的功能狀況，人們可以通過血壓的異常情況來診斷病情，也可以由此來進(jìn)行觀察治療效果的好壞，或者對(duì)以后病情的變化情況進(jìn)行預(yù)測(cè)。人體的血壓的變化跟多種原因有關(guān)，比如說:生理周期、情緒變化、以及各種內(nèi)在的疾病或者外在的刺激等，在實(shí)際測(cè)量中由于血壓的波動(dòng)性較大，所以在單次測(cè)量過程中，難免會(huì)跟實(shí)際情況有些出入，但是在采用不間斷的測(cè)量方法時(shí)，可以消除這些波動(dòng)情況，通過查看在一段時(shí)間范圍內(nèi)的血壓變化情況進(jìn)行判定，相比采用單次測(cè)量的方法更加準(zhǔn)確，在臨床和醫(yī)學(xué)研宄中都有著重要的價(jià)值。連續(xù)血壓的測(cè)量方法分為有創(chuàng)、無創(chuàng)兩類。有創(chuàng)測(cè)量方法是直接將傳感器插入人體血管內(nèi)部，通過檢測(cè)血液對(duì)傳感器的壓力來測(cè)量人體血壓。有創(chuàng)法測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，但由于測(cè)量過程有創(chuàng)，并且容易引起并發(fā)癥，在臨床與生活中使用相對(duì)較少。無創(chuàng)連續(xù)血壓測(cè)量法屬于軟測(cè)量范疇，選擇測(cè)量某些與人體血壓相關(guān)體征信號(hào)，通過數(shù)學(xué)分析與推斷來計(jì)算人體血壓值。無創(chuàng)法測(cè)量過程相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)人體無創(chuàng)，更加適合在臨床與日常生活中使用。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中通常采用脈搏信號(hào)波形進(jìn)行無創(chuàng)連續(xù)血壓測(cè)量。脈搏信號(hào)波形指心臟在收縮和舒張過程中使血液在動(dòng)脈流動(dòng)過程中會(huì)對(duì)血管壁形成周期性變化的壓強(qiáng)，通過使用特定的傳感器實(shí)時(shí)的記錄這一壓力的變化的數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)畫出來的圖形稱為脈搏波?，F(xiàn)有技術(shù)使用脈搏波特征參量，建立與血壓之間的回歸方程，通過回歸方程建立的血壓預(yù)測(cè)方法，但是現(xiàn)有相關(guān)研宄主要集中在血壓回歸方程建立的參數(shù)選取上，沒有考慮到所使用脈搏波數(shù)據(jù)的特性，造成測(cè)量過程復(fù)雜且結(jié)果不準(zhǔn)確。因此為了實(shí)現(xiàn)對(duì)人體血壓的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，需要找到一種無創(chuàng)、連續(xù)、方便的人體動(dòng)態(tài)血壓測(cè)量方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于脈搏波的人體血壓預(yù)測(cè)方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)的人體血壓預(yù)測(cè)方法預(yù)測(cè)不準(zhǔn)確、過程麻煩的技術(shù)問題。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種基于脈搏波的人體血壓預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟:
[0006]步驟I，通過傳感器采集脈搏振動(dòng)信號(hào)；
[0007]步驟2，采用低通濾波器對(duì)所述采集到的脈搏振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波處理；
[0008]步驟3，在每個(gè)周期內(nèi)，對(duì)所述步驟2處理后的脈搏振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行積累疊加處理，得到脈搏振動(dòng)壓力信號(hào)；
[0009]步驟4，判斷所述脈搏振動(dòng)壓力信號(hào)是否是正確的脈搏波形，若是，則進(jìn)入步驟5 ;不是則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，則返回步驟I ;
[0010]步驟5:采用最小二乘法建立人體血壓值與所述脈搏振動(dòng)壓力信號(hào)諧波幅值的回歸預(yù)測(cè)模型，并采用所述回歸預(yù)測(cè)模型進(jìn)行血壓預(yù)測(cè)。
[0011]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
[0012]進(jìn)一步的，所述傳感器為CM-Ol接觸式麥克風(fēng)傳感器。
[0013]進(jìn)一步的，所述低通濾波器為巴特沃斯數(shù)字低通濾波器，所述巴特沃斯數(shù)字低通濾波器通帶截至頻率為15Hz，阻帶截至頻率為30Hz，通帶最大衰減為IDb，阻帶最小衰減為70Dbo
[0014]進(jìn)一步的，所述步驟3具體為:
[0015]以每個(gè)周期的最低點(diǎn)對(duì)所述脈搏振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行周期劃分；
[0016]以每個(gè)周期的最低點(diǎn)為周期的起始部分往前查找，直到找到數(shù)值大于等于零的點(diǎn)，該點(diǎn)即為新的周期的起始位置；
[0017]將所述脈搏振動(dòng)信號(hào)減去多個(gè)周期的脈搏振動(dòng)信號(hào)平均值，得到每個(gè)周期的脈搏振動(dòng)壓力信號(hào)；
[0018]進(jìn)一步的，步驟4具體為:
[0019]對(duì)經(jīng)步驟3積累疊加處理的多個(gè)脈搏振動(dòng)壓力信號(hào)進(jìn)行傅里葉變化，得到不同脈搏振動(dòng)壓力信號(hào)波形的O?10次諧波幅值大??；
[0020]對(duì)多個(gè)所述脈搏振動(dòng)壓力信號(hào)的O?10次諧波幅值分別歸一化處理后，進(jìn)行均值計(jì)算，得到O?10次諧波分別對(duì)應(yīng)的諧波幅值標(biāo)準(zhǔn)值；
[0021]取20組經(jīng)步驟3處理的脈搏振動(dòng)壓力信號(hào)，對(duì)每組脈搏振動(dòng)壓力信號(hào)進(jìn)行傅里葉變化，并對(duì)得到的O?10次諧波幅值分別進(jìn)行歸一化處理，得到20組歸一化后的O?10次諧波幅值；
[0022]依次將歸一化后的每一組的各個(gè)諧波幅值和對(duì)應(yīng)的所述諧波幅值標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比得到20組差異值；所述差異值是每次諧波幅值跟對(duì)應(yīng)的諧波幅值標(biāo)準(zhǔn)值的差值的絕對(duì)值，并將十個(gè)絕對(duì)值進(jìn)行相加得到的總和；
[0023]將所述20組差異值中的最大值作為判斷所述脈搏振動(dòng)壓力信號(hào)是否是正確的脈搏波形的判斷標(biāo)準(zhǔn)。
[0024]進(jìn)一步的，步驟5中，所述回歸預(yù)測(cè)模型的因變量為舒張壓和收縮壓，參考特征值為所述脈搏振動(dòng)壓力信號(hào)歸一化后的O?10次諧波幅值，所述回歸預(yù)測(cè)模型具體為
[0025]Y1= a ^!+82X2+83X3+ *..a10x10+ ε ι (2-1)
[0026]y2= b ^!+baXa+bgXg+...b10x10+ ε 2 (2—2)
[0027]其中yi為收縮壓，y 2為舒張壓，a和b為由步驟4中20組脈搏振動(dòng)壓力信號(hào)進(jìn)行系統(tǒng)辨識(shí)計(jì)算出的辨識(shí)系數(shù)矩陣，e(t)表示高斯白噪聲A1,為歸一化后的諧波幅值。
[0028]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的血壓預(yù)測(cè)方法通過對(duì)脈搏波信號(hào)進(jìn)行濾波、積累疊加處理和有效性判斷，并采用最小二乘法將有效的脈搏波信號(hào)的諧波幅值作為特征參數(shù)構(gòu)建血壓值的回歸預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)過程簡(jiǎn)單、預(yù)測(cè)誤差低而且可以在家庭生活中得到廣泛應(yīng)用。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明血壓預(yù)測(cè)方法的流程示意圖；
[0030]圖2為傳感器得到的脈搏振動(dòng)信號(hào)的原始信號(hào)；
[0031]圖3為濾波前后的脈搏振動(dòng)信號(hào)的頻譜波形對(duì)比。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0033]脈搏信號(hào)波形指心臟在收縮和舒張過程中使血液在動(dòng)脈流動(dòng)過程中會(huì)對(duì)血管壁形成周期性變化的壓強(qiáng)，通過使用特定的傳感器實(shí)時(shí)的記錄這一壓力的變化的數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)畫出來的圖形稱為脈搏波。相關(guān)研宄結(jié)果表明，人體脈搏波信號(hào)會(huì)隨著血壓變化呈現(xiàn)顯著變化，因此人體血壓與人體脈搏波信號(hào)之間存在著對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以使用脈搏波信號(hào)對(duì)行血壓軟測(cè)量。
[0034]如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例人體血壓預(yù)測(cè)方法的流程示意圖，包括以下步驟:
[0035]步驟I，通過傳感器采集脈搏振動(dòng)信號(hào)。在測(cè)量的時(shí)候把傳感器固定在手腕部分，并且使傳感器的突出在外的感應(yīng)活塞壓在脈搏跳動(dòng)比較明顯的橈動(dòng)脈上。用腕表為傳感器進(jìn)行供電，當(dāng)按下腕表中的測(cè)量按鍵中時(shí)傳感器就可以實(shí)現(xiàn)正常測(cè)量。由于傳感器是測(cè)量振動(dòng)的信號(hào)，最終得到的不是一個(gè)正規(guī)的壓力波形，傳感器得到的原始信號(hào)如圖2所示；
[0036]步驟2，采用低通濾波器對(duì)所述采集到的脈搏振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波處理。脈搏波可以近似的看成是一種周期性信號(hào)，而即使在一個(gè)較短的時(shí)間內(nèi)，兩個(gè)不同的脈搏跳動(dòng)周期也會(huì)有一些微小的差異，特別是當(dāng)人體的各種生理狀況發(fā)生變化時(shí)，該波形也會(huì)產(chǎn)生一些波形上的變化。在血壓發(fā)生變化時(shí)，會(huì)引起每博射血量和每次射出血量能量也會(huì)有所差異，這樣會(huì)在脈搏波形中有所表現(xiàn)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)記載，脈搏信號(hào)主要具有以下特征:第一，脈搏信號(hào)較弱，其中含的干擾信號(hào)比較強(qiáng)，為了測(cè)量這種較弱的信號(hào)，必然要選擇靈敏度較高的傳感器，而靈敏度越過，其受到干擾信號(hào)的影響就會(huì)越嚴(yán)重，手臂稍微有所振動(dòng)都會(huì)對(duì)測(cè)量到的波形產(chǎn)生較大影響，故在本實(shí)施例中提到的脈搏數(shù)據(jù)都是在相對(duì)穩(wěn)定的情況下取得的；第二，根據(jù)大量的數(shù)據(jù)采集后進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn):人體脈搏信號(hào)的基波大約為1HZ，并且信號(hào)頻率主要分布在O到20赫茲的范圍內(nèi)，因此在測(cè)量過程中可以采用低通濾波器對(duì)脈搏波信號(hào)進(jìn)行濾波處理；第三，影響傳感器測(cè)量結(jié)果的干擾主要有工頻干擾，接觸噪聲，以及電磁設(shè)備干擾等因素組成，這些干擾信號(hào)主要發(fā)生在高頻部分，所以在進(jìn)行信號(hào)分析之前，有必要信息信號(hào)的低通濾波處理，如圖3為濾波前后的脈搏振動(dòng)信號(hào)的頻譜波