一种基于超声和心电联用测量血压及动脉血管弹性模量的系统及其测量方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于超声和心电联用测量血压及血管弹性模量的系统及其测量方法，所述系统包括：超声信息单元：用于获取用户动脉血管管壁脉动的位移超声数据或超声影像；心电单元：用于获取用户同步心电信息；信息处理单元：用于所述超声数据处理或影像分割和拟合处理，绘制出动脉脉搏波；数据分析单元：根据信息处理单元所得信息，计算动脉血管内径、外径和壁厚随时间的变化；根据所述心电及动脉脉搏波信息计算脉搏波到达时间PAT、PTT和脉搏波速率pwv；最终根据以上脉搏波传播时间获得的数据推导出动脉血管管壁弹性模量和血压值。本发明专利技术提供的系统及其测量方法，能够无侵扰、连续检测血压，检测方便、准确。准确。准确。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超声和心电联用测量血压及动脉血管弹性模量的系统及其测量方法


[0001]本专利技术涉及一种同时测量血压及动脉血管弹性模量的方法，尤其涉及一种基于超声和心电设备联用测量血压及动脉血管弹性模量的系统及其测量方法。

技术介绍

[0002]心血管疾病(CVD)目前已成为全球最常见的死亡和残障原因。在心血管疾病的诊治和预防管理中，需要个体的心血管功能参数作为依据，其中最主要的是血压和血管弹性(硬化度)。
[0003]传统的血压的测量技术分为直接法和间接法两种。直接法测得的血压数值准确，可实现功能参数的连续记录；缺点是创伤性检查，需有专用设备，对操作人员技术要求较高。间接测量法中，示波法血压计是目前80％家用血压计所使用的，是依据袖带减压时血流产生的振荡波来计算收缩压和舒张压的。然而袖带加压的方法对于肥胖或者血管老化患者，外界气囊压力会大于血管内血压，使得测得的血压值高于实际血压值；另外对于需要持续监测血压的重病患，每15
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30分钟一次的气囊加压，会令患者无法获得良好的睡眠和休息，体验感差。
[0004]在动脉硬化的临床诊断中，不管是直接还是间接的检查，只是通过血管壁厚度、组织供血状态来间接评价血管发生了“硬化”，不能直接给出血管的硬度或弹性数据。
[0005]目前用于心血管生理参数测量的便携式或可穿戴设备，大多采用光电传感器或光电容积脉搏波(PPG)传感器，而且是以分析脉搏波波形为主。PPG传感器是通过检测接近体表的血管(即外周毛细血管)中的血氧饱和度来获得血容量的脉动信号，身体浅表和末端的脉搏波检测重复性不好，而且很难与血管状态、血压之间建立明确的、定量的关系。也就是说，虽然有基于压力或光电等便捷的检测方法可以测得人体外周动脉或毛细血管的脉搏波，但这些波形、波速并不能够提供重复性好、准确的、可用于临床参考的心血管生理参数。
[0006]此外，现有利用超声技术的血压或血管硬度测量，采用的是D模式(多普勒频谱)方法，直接获取的信息是血管内血流速度分布，积分得出血流流量，结合血流流量和被测血管的截面面积，计算得出血压。D模式超声设备大，价格昂贵，不适合开发成为家用的便携或可穿戴的心血管参数监测设备。

技术实现思路

[0007]专利技术目的：本专利技术的目的是提供了一种基于超声和心电联用测量血压及动脉血管弹性模量的系统及其测量方法，本方法结合动脉超声信息和心电信号所得信息推导计算出的各参数准确、便捷。
[0008]技术方案：本专利技术为一种基于超声和心电联用测量血压及动脉血管弹性模量的系统，包括:
[0009]超声信息单元：用于获取用户动脉血管管壁位移超声数据或超声影像；
[0010]心电单元：用于获取用户同步心电信息；
[0011]信息处理单元：用于对所述超声数据进行处理，或对影像进行分割和拟合处理，绘制出动脉脉搏波；
[0012]数据分析单元：根据信息处理单元所得信息，计算动脉血管内径、外径和壁厚岁时间的变化；根据所述心电信息计算脉搏波到达时间PAT、脉搏波传播时间PTT和脉搏波速率pwv；最终根据以上获得的数据推导出动脉血管管壁弹性模量和血压值。
[0013]进一步地，所述超声影像单元采用医学超声，包括B模式超声、D模式超声、M模式超声中的一种或多种。
[0014]进一步地，所述主动脉血管管壁位移信息包括股、颈、肱、桡、颞、踝动脉的血管管壁位移信息中的一种或几种。
[0015]进一步地，所述信息处理包括，直接的数据处理，或将获得的超声影像转换为图片，进行图像的计算机视觉处理、分割处理和拟合处理。
[0016]进一步地，所述分割处理包括：使用动态亮度阈值进行区域分割，获得动脉血管上外膜、上内膜和下外膜、下内膜的初始位置；所述拟合处理包括对动脉血管的上外膜、上内膜和下外膜、下内膜进行线性拟合，获得上膜和下膜的准确位置。
[0017]进一步地，数据分析单元根据内膜和外膜位置计算出动脉血管壁厚；根据上外膜和下外膜位置计算出动脉血管外径，根据上内膜和下内膜位置计算出动脉血管内径。
[0018]进一步地，所述推导出管壁弹性模量和血压值所用理论模型包括Bramwell
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Hill、Moens
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Korteweg和Wesseling。
[0019]进一步地，所述理论模型公式包括：
[0020][0021][0022][0023][0024]其中，E为血管壁的周向弹性模量；r为血管内径；h为血管壁厚；ρ为血液密度；pwv为脉搏传播速率，量纲为m/s；P
D
为舒张压，Ps为收缩压，量纲为mmHg。
[0025]利用现有的数据进行统计，以确定与年龄和性别相关的参量P0和P1，利用迭代算法获得P
D
之后，再利用收缩压与舒张压的统计线性关系，计算得到Ps。
[0026]P
S
＝ε1P
D
+ε2，其中ε1和ε2仍为与年龄和性别有关的参量。
[0027]本专利技术还提供了一种基于超声和心电联用测量血压及动脉血管弹性模量的系统的测量方法，包括以下步骤：
[0028]同步记录用户的主动脉血管管壁脉动的位移超声数据/影像和心电信息；
[0029]对超声影像进行图片转换、图像分割和拟合处理，绘制出动脉脉搏波；
[0030]根据超声数据或影像提供的信息提取出动脉血管内径、外径和壁厚随时间的变化；
[0031]根据超声信息和心电信息提供的信息提取出脉搏波到达时间PAT、脉搏波传播时间PTT和脉搏波速率pwv；
[0032]利用理论模型结合上述信息推导出动脉血管管壁弹性模量和血压值。
[0033]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下突出的显著优点：
[0034](1)本专利技术的系统采用超声数据/影像，可做到无袖带无侵扰检测血压，特别是在连续测量血压时，可避免外施压力对血压数值带来的干扰。且其中颈、股动脉测量的是主动脉信息，相对测量身体周边或浅表动脉信息，推导血压和动脉硬化相关数值时结果更为准确。肱、桡、颞、踝动脉等处的测量，可用颈、股动脉测量或大数据统计加以修正，提高准确率。
[0035](2)本专利技术采用B模式超声即可完成测量，系统体积小，使用便携。
附图说明
[0036]图1为本专利技术系统的测量流程图。
具体实施方式
[0037]下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0038]实施例1
[0039]记录用户的基础数据，包括性别，年龄、身高，体重，有无高血压或心血管病史。
[0040]记录用户N个周期(t)的主动脉血管管壁脉动的位移超声影像(USG)和心电信号(ECG)；所用超声影像设备为医学超声。所述动脉血管管壁脉动的位移超声影像包括颈总、肱动脉的血管管壁位移信息中的一种或几种。
[0041]对超声影像进行图片转换、图像分割和拟合处理，并绘制出主动脉脉搏波。具体为，在获得多个脉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超声和心电联用测量血压及动脉硬化度的系统，其特征在于,所述系统包括:超声信息单元：用于获取用户动脉血管管壁脉动的位移超声数据或超声影像；心电单元：用于获取用户同步心电信息；信息处理单元：用于所述超声数据的处理，或超声影像的分割处理和拟合处理，绘制出动脉脉搏波；数据分析单元：根据信息处理单元所得信息，计算动脉血管内径、外径和壁厚随时间的变化；根据信息处理单元所得信息和心电信息结合计算脉搏波到达时间PAT、脉搏波传播时间PTT和脉搏波速率pwv；最终根据以上获得的数据推导出动脉血管管壁弹性模量和血压值。2.根据权利要求1所述的一种基于超声和心电联用测量血压及动脉硬化度的系统，其特征在于：所述超声信息单元采用医学超声，包括B模式超声、D模式超声、M模式超声中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种基于超声和心电联用测量血压及动脉硬化度的系统，其特征在于：所述主动脉血管管壁位移信息包括股、颈、肱、桡、踝、颞动脉的血管管壁脉动的位移信息中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的一种基于超声和心电联用测量血压及动脉硬化度的系统，其特征在于，在所述对超声影像进行分割处理前还包括对超...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱丹，王瑜，戴尔晗，沈健，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：