无创连续血压测量系统及其校准方法技术方案

本发明专利技术公开了一种无创连续血压测量系统及其校准方法。本发明专利技术在系统启动时先用普通的最小二乘法进行公式系数和常数项的初始化，使系统立即具有计算正确的无创连续血压值的能力，在之后的校准中再采用递归最小二乘法。本发明专利技术一方面克服了直接应用递归最小二乘法将会导致的系统启动过程中计算公式系数和常数项的收敛消耗较长时间的技术障碍，使系统自启动开始立即具有计算正确的无创连续血压值的能力；另一方面克服了单纯使用最小二乘法所得的血压计算公式不能反映使用者的一般生理情况，而只能反映其较短时间内的生理情况，且受每次间歇血压测量的偶然误差影响大，连续无创血压结果的准确度难以达到临床要求的缺陷。

Noninvasive continuous blood pressure measurement system and its calibration method

The invention discloses a non-invasive continuous blood pressure measuring system and a calibration method thereof. The invention first uses the ordinary least square method to initialize the formula coefficient and the constant term first, so that the system has the ability to calculate the correct non invasive continuous blood pressure immediately, and the recursive least square method is used in the subsequent calibration. On the one hand, the invention overcomes the technical obstacle that the convergence of the calculation formula coefficient and the constant term will consume a long time in the system startup process which will lead to the direct application of the recursive least square method, so that the system has the ability to calculate correct non-invasive continuous blood pressure at the beginning of the system, and on the other hand, it overcomes the simple use of the smallest two. The blood pressure formula obtained by multiplication can not reflect the general physiological condition of the user, but it can only reflect the physiological condition in a short time, and it is greatly influenced by the accidental error of the measurement of blood pressure in each interval. The accuracy of the continuous non-invasive blood pressure result is difficult to meet the defect of the clinical requirement.

【技术实现步骤摘要】
无创连续血压测量系统及其校准方法
本专利技术涉及一种无创连续血压测量系统，以及使用测量系统监测血压时的系统校准方法，属于血压监测

技术介绍
血压是人体的重要生理参数之一，在高血压等各种心血管疾病的诊疗中起着重要作用，也是日常健康监护的重要项目。临床上最常用的血压值是收缩压和舒张压。目前常用的无创血压监测是基于示波法或柯氏音法的间歇血压监测。间歇血压监测除了不能提供连续的血压数据外，还存在着袖带频繁充放气给使用者带来的不适的问题。现有的无创连续血压测量方法，主要有扁平张力法、恒定容积法和脉搏波传导时间法。扁平张力法对测量位点选取和传感器放置的要求严格，若测量位点选取或传感器放置不当则会造成大的测量误差；恒定容积法需要一套精密的伺服装置，且伺服装置的佩戴给使用者的日常生活行为带来较大不便。脉搏波传导时间法对测量位点选取和传感器放置的要求较宽松，故使用方便，且给使用者日常生活造成的不便少，因而越来越受到重视。脉搏波传导时间法需要建立血压和包括脉搏波传导时间在内的变量组之间的函数关系。医学研究表明这个函数关系是因人而异且时变的，故需要进行系统校准，即利用间歇血压测量对计算公式的系数和常数项进行修正。现有的校准方法，只利用最近的两次或若干次测量的间歇血压值，通过最小二乘法进行系数和常数项的校准，而没有利用较早测量的间歇血压值，这就导致所得血压计算公式不能反映使用者的一般生理情况，而只能反映其较短时间内的生理情况，且受每次间歇血压测量的偶然误差影响大，故求得的连续无创血压结果的准确度难以达到临床要求。递归最小二乘法(RLS法)，作为一种在最优滤波器中应用的自适应方法，在数字信号处理、系统辨识等方面有广泛的应用。它带有遗忘因子，能令较新的数据在自适应过程中以更大的权重，而较早的数据的作用则逐步除去，从而使滤波器可以工作在平稳状态下。其对非平稳信号的适应性好，收敛速度快，精度高。而脉搏波传导时间法的校准与最优滤波器的自适应分属于两个不同的领域，目前未见将递归最小二乘法用于脉搏波传导时间法的计算公式校准中。综上所述，脉搏波传导时间法相比其他的无创连续血压测量方法存在较大优势，但基于此方法的测量系统必须妥善解决系统校准问题，否则测量准确度难以达到临床要求。这一问题亟待解决。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无创连续血压测量系统及其校准方法，以获得准确的无创连续收缩压和舒张压。本专利技术的专利技术构思如下：递归最小二乘法(RLS法)作为一种在最优滤波器中应用的自适应方法，具有对非平稳信号的适应性好、收敛速度快、精度高等优点。而脉搏波传导时间法的校准与最优滤波器的自适应分属于两个不同的领域，若要在脉搏波传导时间法的计算公式校准中直接采用这种方法，尤其是从系统启动时就采用递归最小二乘法，则计算公式系数和常数项的收敛将会消耗较长的时间，系统无法自始即具备计算正确的无创连续血压值的能力。为解决这一问题，本专利技术在系统启动时先用普通的最小二乘法进行公式系数和常数项的初始化，使系统立即具有计算正确的无创连续血压值的能力，在之后的校准中再采用递归最小二乘法。具体地说，为实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案如下：本专利技术无创连续血压测量系统包括连续生理信号采集单元(1)、间歇校准血压信号采集单元(2)、连续血压计算与系统校准单元(3)；所述连续信号采集单元(1)包括连续心电信号采集单元(11)和连续脉搏波信号采集单元(12)；所述连续心电信号采集单元(11)连续采集心电信号，并提取每搏心电信号的特征点的时刻发送至连续血压计算与系统校准单元(3)；所述连续脉搏波信号采集单元(12)连续采集脉搏波信号，并提取每搏脉搏波信号的特征点的时刻发送至连续血压计算与系统校准单元(3)；所述间歇校准血压信号采集单元(2)在系统启动时和连续血压计算与系统校准单元(3)向其发出校准开始命令时，测量第一舒张压和第一收缩压并发送至连续血压计算与系统校准单元(3)；所述连续血压计算与系统校准单元(3)在系统启动时，根据所接收的心电信号的特征点的时刻以及脉搏波信号的特征点的时刻，得到脉搏波传导时间和心率，再根据脉搏波传导时间和心率以及对应的第一舒张压、第一收缩压，利用最小二乘法对公式(1)和公式(2)的系数和常数项进行初始化，使系统达到能连续输出第二收缩压和第二舒张压的状态，并设置第1个校准时间点；所述连续血压计算与系统校准单元(3)在不执行校准时，根据当前获得的心电信号的特征点的时刻以及脉搏波信号的特征点的时刻，得到当前脉搏波传导时间和当前心率，并根据当前脉搏波传导时间和当前心率分别按照当前公式(1)、公式(2)进行计算，得到当前第二收缩压和当前第二舒张压；当所述连续血压计算与系统校准单元(3)执行校准时，根据当前第一收缩压、当前第一舒张压、当前第二收缩压、当前第二舒张压、当前脉搏波传导时间、当前心率以及当前公式(1)和当前公式(2)的各系数和常数项，利用递归最小二乘法，计算当前公式(1)和当前公式(2)的各系数和常数项的修正值，再将各系数和常数项分别与其修正值相加后得到的值作为更新后的公式(1)和公式(2)的系数和常数项，随后利用更新后的公式(1)和公式(2)计算当前第二收缩压和当前第二舒张压，并设置下一校准时间点；式中，k≥0，h≥1，m≥1，n≥1；当k＝0时，SBPk，h表示第1次校准前的第h个第二收缩压，DBPk，h表示第1次校准前的第h个第二舒张压，ai，k和bj，k分别表示第1次校准前的系数，a0，k和b0，k分别表示第1次校准前的常数项，PTTk，h表示第1次校准前的第h个脉搏波传导时间，HRk，h表示第1次校准前的第h个心率；当k≥1时，SBPk，h表示自第k次校准到第k+1次校准前得到的第h个第二收缩压，DBPk，h表示自第k次校准到第k+1次校准前得到的第h个第二舒张压，ai，k和bj，k分别表示自第k次校准到第k+1次校准前的系数，a0，k和b0，k分别表示自第k次校准到第k+1次校准前的常数项，PTTk，h表示自第k次校准到第k+1次校准前的第h个脉搏波传导时间，HRk，h表示自第k次校准到第k+1次校准前的第h个心率；fi(PTTk，h，HRk，h)是关于PTTk，h和HRk，h两个变量中至少一个的函数，该函数在系统启动后不再发生变化；gj(PTTk，h，HRk，h)是关于PTTk，h和HRk，h两个变量中至少一个的函数，该函数在系统启动后不再发生变化。本专利技术无创连续血压测量系统的校准方法包括如下步骤：1)系统启动时，先由间歇校准血压信号采集单元(2)采集第一收缩压和第一舒张压发送给连续血压计算与系统校准单元(3)；连续血压计算与系统校准单元(3)根据来自所述连续信号采集单元(1)的心电信号的特征点的时刻以及脉搏波信号的特征点的时刻，得到脉搏波传导时间和心率，并根据所接收的第一收缩压和第一舒张压以及对应的脉搏波传导时间和心率，利用最小二乘法，对公式(1)和公式(2)的系数和常数项进行初始化，使系统达到能连续输出第二收缩压和第二舒张压的状态，并设置第1个校准时间点；2)当校准时间点到来时，连续血压计算与系统校准单元(3)向间歇校准血压信号采集单元(2)发送校准开始命令，间歇校准血压信号采集单元(2)采集当前第一收缩压和当前第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无创连续血压测量系统，其特征在于，包括连续生理信号采集单元(1)、间歇校准血压信号采集单元(2)、连续血压计算与系统校准单元(3)；所述连续信号采集单元(1)包括连续心电信号采集单元(11)和连续脉搏波信号采集单元(12)；所述连续心电信号采集单元(11)连续采集心电信号，并提取每搏心电信号的特征点的时刻发送至连续血压计算与系统校准单元(3)；所述连续脉搏波信号采集单元(12)连续采集脉搏波信号，并提取每搏脉搏波信号的特征点的时刻发送至连续血压计算与系统校准单元(3)；所述间歇校准血压信号采集单元(2)在系统启动时和连续血压计算与系统校准单元(3)向其发出校准开始命令时，测量第一舒张压和第一收缩压并发送至连续血压计算与系统校准单元(3)；所述连续血压计算与系统校准单元(3)在系统启动时，根据所接收的心电信号的特征点的时刻以及脉搏波信号的特征点的时刻，得到脉搏波传导时间和心率，再根据脉搏波传导时间和心率以及对应的第一舒张压、第一收缩压，利用最小二乘法对公式(1)和公式(2)的系数和常数项进行初始化，使系统达到能连续输出第二收缩压和第二舒张压的状态，并设置第1个校准时间点；所述连续血压计算与系统校准单元(3)在不执行校准时，根据当前获得的心电信号的特征点的时刻以及脉搏波信号的特征点的时刻，得到当前脉搏波传导时间和当前心率，并根据当前脉搏波传导时间和当前心率分别按照当前公式(1)、公式(2)进行计算，得到当前第二收缩压和当前第二舒张压；当所述连续血压计算与系统校准单元(3)执行校准时，根据当前第一收缩压、当前第一舒张压、当前第二收缩压、当前第二舒张压、当前脉搏波传导时间、当前心率以及当前公式(1)和当前公式(2)的各系数和常数项，利用递归最小二乘法，计算当前公式(1)和当前公式(2)的各系数和常数项的修正值，再将各系数和常数项分别与其修正值相加后得到的值作为更新后的公式(1)和公式(2)的系数和常数项，随后利用更新后的公式(1)和公式(2)计算当前第二收缩压和当前第二舒张压，并设置下一校准时间点；...

【技术特征摘要】
1.一种无创连续血压测量系统，其特征在于，包括连续生理信号采集单元(1)、间歇校准血压信号采集单元(2)、连续血压计算与系统校准单元(3)；所述连续信号采集单元(1)包括连续心电信号采集单元(11)和连续脉搏波信号采集单元(12)；所述连续心电信号采集单元(11)连续采集心电信号，并提取每搏心电信号的特征点的时刻发送至连续血压计算与系统校准单元(3)；所述连续脉搏波信号采集单元(12)连续采集脉搏波信号，并提取每搏脉搏波信号的特征点的时刻发送至连续血压计算与系统校准单元(3)；所述间歇校准血压信号采集单元(2)在系统启动时和连续血压计算与系统校准单元(3)向其发出校准开始命令时，测量第一舒张压和第一收缩压并发送至连续血压计算与系统校准单元(3)；所述连续血压计算与系统校准单元(3)在系统启动时，根据所接收的心电信号的特征点的时刻以及脉搏波信号的特征点的时刻，得到脉搏波传导时间和心率，再根据脉搏波传导时间和心率以及对应的第一舒张压、第一收缩压，利用最小二乘法对公式(1)和公式(2)的系数和常数项进行初始化，使系统达到能连续输出第二收缩压和第二舒张压的状态，并设置第1个校准时间点；所述连续血压计算与系统校准单元(3)在不执行校准时，根据当前获得的心电信号的特征点的时刻以及脉搏波信号的特征点的时刻，得到当前脉搏波传导时间和当前心率，并根据当前脉搏波传导时间和当前心率分别按照当前公式(1)、公式(2)进行计算，得到当前第二收缩压和当前第二舒张压；当所述连续血压计算与系统校准单元(3)执行校准时，根据当前第一收缩压、当前第一舒张压、当前第二收缩压、当前第二舒张压、当前脉搏波传导时间、当前心率以及当前公式(1)和当前公式(2)的各系数和常数项，利用递归最小二乘法，计算当前公式(1)和当前公式(2)的各系数和常数项的修正值，再将各系数和常数项分别与其修正值相加后得到的值作为更新后的公式(1)和公式(2)的系数和常数项，随后利用更新后的公式(1)和公式(2)计算当前第二收缩压和当前第二舒张压，并设置下一校准时间点；式中，k≥0，h≥1，m≥1，n≥1；当k＝0时，SBPk，h表示第1次校准前的第h个第二收缩压，DBPk，h表示第1次校准前的第h个第二舒张压，ai，k和bj，k分别表示第1次校准前的系数，a0，k和b0，k分别表示第1次校准前的常数项，PTTk，h表示第1次校准前的第h...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶学松，黄仲毅，冯靖杰，周聪聪，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33