本发明专利技术提供一种基于PPG收缩期上升波形特征的血压测量、装置及设备，本方案通过实时检测PPG信号，经过预处理和微分处理后，基于收缩期上升波形进行特征参数提取，从而根据特征参数计算对应的舒张压和收缩压，实现对血压的无创、连续、无约束的测量；同时通过获取多个周期的特征参数，并根据计算得到的特征参数的平均值，进行舒张压和收缩压的计算，有效防止了单通路PPG特征参数的血压计算结果不准的情况，从而提高了血压计算结果的准确性；而且方案的实现无需设置额外的传感器，也无需同期获得心电信号，简单且易于操作。简单且易于操作。简单且易于操作。
【技术实现步骤摘要】
基于PPG收缩期上升波形特征的血压测量、装置及设备
[0001]本专利技术涉及无创血压测量
，具体涉及一种基于PPG收缩期上升波形特征的血压测量、装置及设备。
技术介绍
[0002]血压是反映人体生理健康状况的一项重要生理参数，也是评估心血管疾病风险的重要指标。血压持续高于正常水平会使患者患心脑血管疾病和肾病的风险升高，血压持续低于正常水平会导致患者头晕乏力，严重的低血压会导致重要内脏器官灌注不足。持续血压监测能及时发现血压异常，在对检测、控制和治疗血液动力学疾病方面比间歇性血压检测更有效。目前无创血压测量“黄金标准”是水银血压计，但需要专业的医护人员进行操作，袖带式电子血压计因操作简便而在临床得到广泛使用，但这两种方法都属于间歇式血压检测，袖带加压会阻断血管的血压流动，并不适用于长期血压检测和管理，且在手腕或手臂受伤、特殊作业的情况下无法使用。
[0003]光电容积脉搏波(Photoplethysmography，PPG)是一种利用氧合血红蛋白和血红蛋白对光具有不同吸收率的特性，进行血管容积检测的方法。由于PPG和动脉血压在形态上的具有相似性，且具有成本低、体积小、使用方便的特点，因此被认为是实现连续无创血压监测的最适合方法。目前利用PPG信号估计血压的方法可以分为三种：第一种是基于同步采集心电信号和PPG信号进行血压估算，通过计算脉冲到达时间(pulse arrival time，PAT)进行血压估算。这种方法要同步采集ECG(心电图)和PPG信号，增加了血压测量系统的复杂性，且PAT的计算易受心脏预射血期的影响，从而影响血压估算精度。第二种是基于从人体不同部位同步采集的PPG信号进行血压估算，通过计算PPG脉冲从近端到远端的脉搏传导时间(Pulse Transit Time，PTT)进行血压估算。这种方法需要多个传感器，且对传感器间的相对位置要求严格。第三种是基于到单通路PPG信号的特征参数进行血压估算。由于PPG信号易受运动伪影、肤色等影响，且PPG波形随外周阻力和血管壁硬化程度而变化，目前基于单通路PPG特征参数的血压计算结果准确度不高，重复性不好。
[0004]因此为实现基于PPG信号的无创血压连续监测中存在的这些问题，需探索一种简单有效的通过提取PPG信号特征进行血压值准确计算的方法和仪器。
技术实现思路
[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术提出一种基于PPG收缩期上升波形特征的血压测量、装置及设备，以解决现有技术中存在的无创血压过于复杂，且准确度低，重复性差的技术问题。
[0006]一种基于PPG收缩期上升波形特征的血压测量方法，包括：根据预设的时间间隔，周期性采集一段数字化的PPG信号，得到多个周期性的PPG信号；对采集到的所述PPG信号进行预处理，得到目标PPG信号；对所述目标PPG信号进行求微分处理，得到目标PPG信号的微分信号，根据所述微分信号和所述目标PPG信号绘制目标波形图像，根据目标波形图像获取
所有的波谷点和波峰点；采用自适应阈值法对所述波谷点和所述波峰点进行筛选，获取每个完整心跳周期的主波波谷和主波波峰；截取各个所述完整心跳周期的主波的波谷至波峰段信号，作为收缩期上升波形；根据所述收缩期上升波形，获取所述收缩期上升波形的特征参数，并计算所述特征参数的平均值；根据所述特征参数的平均值，计算收缩压和舒张压，并根据所述收缩压和所述舒张压计算平均压和脉压差。
[0007]在其中一个实施例中，所述预处理包括高通滤波处理、低通滤波处理和归一化处理。
[0008]在其中一个实施例中，所述归一化处理的如下公式：
[0009][0010]其中，x
n
(i)为归一化处理后的值，x(i)为归一化处理前的值，x
min
为归一化处理前数据中的最小值，x
max
为归一化处理前数据中的最大值。
[0011]在其中一个实施例中，根据所述收缩期上升波形，获取所述收缩期上升波形的特征参数，并计算所述特征参数的平均值步骤，包括：根据所述目标波形图像，获取收缩期上升波形中每个周期波谷到波峰的时间差作为持续时间SUWT，SUWT的表达式如下：
[0012][0013]其中，P
i
为PPG第i个周期的主波波峰点时间(i≤N，N为PPG峰值点个数)，B
i
为PPG第i个周期的起始波谷点时间；根据所述目标波形图像，获取所述收缩期上升波形与时间轴围成的面积SUWS，SUWS的表达式如下：
[0014][0015]其中，SUWS
i
为收缩期上升波形中第i个周期的收缩期上升波形与时间轴围成的面积；根据所述目标波形图像，获取斜率最大点与波谷连线和时间轴形成的夹角θ。
[0016]在其中一个实施例中，根据所述特征参数计算收缩压和舒张压步的计算公式如下：
[0017]收缩压：SBP＝S1+S2
×
SUWT+S3
×
SUWS
‑
S4
×
tanθ
[0018]舒张压：DBP＝D1+D2
×
SUWR
‑
D3
×
tanθ
[0019]其中，SBP为收缩压，DBP为舒张压，S1、S2、S3、S4以及D1、D2、D3为固定系数，SUWR为SUWT与一个完整心跳周期T的比值。
[0020]在其中一个实施例中，根据所述收缩压和所述舒张压计算平均压和脉压的公式如下：
[0021]MAP＝(SBP+2DBP)/3
[0022]PP＝SBP
‑
DBP
[0023]其中，MAP为平均压，PP为脉压，SBP为收缩压，DBP为舒张压。
[0024]一种基于PPG收缩期上升波形特征的血压测量装置，包括信号采集模块、信号处理
模块、特征提取模块和血压计算模块，其中：所述信号采集模块用于，根据预设的时间间隔，周期性采集一段数字化的PPG信号，得到多个周期性的PPG信号；所述信号处理模块用于，对采集到的所述PPG信号进行预处理，得到目标PPG信号；所述特征提取模块用于，对所述目标PPG信号进行求微分处理，得到目标PPG信号的微分信号，根据所述微分信号和所述目标PPG信号绘制目标波形图像，根据目标波形图像获取所有的波谷点和波峰点；所述特征提取模块还用于，采用自适应阈值法对所述波谷点和所述波峰点进行筛选，获取每个完整心跳周期的主波波谷和主波波峰；所述特征提取模块还用于，截取各个所述完整心跳周期的主波的波谷至波峰段信号，作为收缩期上升波形；所述特征提取模块还用于，根据所述收缩期上升波形，获取所述收缩期上升波形的特征参数，并计算所述特征参数的平均值；所述血压计算模块用于，根据所述特征参数的平均值，计算收缩压和舒张压，并根据所述收缩压和所述舒张压计算平均压和脉压差。
[0025]在其中一个实施例中，所述血压计算模块还用于，根据所述收缩压和舒张压，计算平均压和脉压差。
[002本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于PPG收缩期上升波形特征的血压测量方法，其特征在于，包括：根据预设的时间间隔，周期性采集一段数字化的PPG信号，得到多个周期性的PPG信号；对采集到的所述PPG信号进行预处理，得到目标PPG信号；对所述目标PPG信号进行求微分处理，得到目标PPG信号的微分信号，根据所述微分信号和所述目标PPG信号绘制目标波形图像，根据目标波形图像获取所有的波谷点和波峰点；采用自适应阈值法对所述波谷点和所述波峰点进行筛选，获取每个完整心跳周期的主波波谷和主波波峰；截取各个所述完整心跳周期的主波的波谷至波峰段信号，作为收缩期上升波形；根据所述收缩期上升波形，获取所述收缩期上升波形的特征参数，并计算所述特征参数的平均值；根据所述特征参数的平均值，计算收缩压和舒张压，并根据所述收缩压和所述舒张压计算平均压和脉压差。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预处理包括高通滤波处理、低通滤波处理和归一化处理。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述归一化处理的如下公式：其中，x
n
(i)为归一化处理后的值，x(i)为归一化处理前的值，x
min
为归一化处理前数据中的最小值，x
max
为归一化处理前数据中的最大值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述收缩期上升波形，获取所述收缩期上升波形的特征参数，并计算所述特征参数的平均值步骤，包括：根据所述目标波形图像，获取收缩期上升波形中每个周期波谷到波峰的时间差作为持续时间SUWT，SUWT的表达式如下：其中，P
i
为PPG第i个周期的主波波峰点时间，i≤N，N为PPG峰值点个数，B
i
为PPG第i个周期的起始波谷点时间；根据所述目标波形图像，获取所述收缩期上升波形与时间轴围成的面积SUWS，SUWS的表达式如下：其中，SUWS
i
为收缩期上升波形中第i个周期的收缩期上升波形与时间轴围成的面积；根据所述目标波形图像，获取斜率最大点与波谷连线和时间轴形成的夹角θ。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述特征参数计算收缩压和舒张压步的计算公式如下：收缩压：SBP＝S1+...
【专利技术属性】
技术研发人员：李永勤，魏良，彭莉，宋鑫，龚渝顺，李韵池，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军军医大学，
类型：发明
国别省市：
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