專利名稱：一種利用脈波測量動脈血壓的方法與裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用脈波測量動脈血壓的方法與裝置，特別是一種能夠實時測量并且不干擾測量對象的無損動脈血壓測量方法與裝置。
目前最常見的無損傷血壓測量方法是利用1905年俄國醫(yī)生Korotkoff發(fā)明的音波法，其方法是當充氣袖帶內壓力下降到剛好低于動脈血管內收縮壓時，放在袖帶上的聽診器可聽到急速頻率較高的聲音；當袖帶內壓力繼續(xù)下降時此聲音的大小和音調會逐步變化；而當袖帶內壓力下降到低于動脈血管內的舒張壓時聲音消失。這種在袖帶內壓力變化過程中可聽到的聲音被稱為Korotkoff音，利用這種聲音在收縮壓和舒張壓時所反映出的特點，讀出袖帶內所對應的壓力值，就能夠測量出所測對象的血壓值。但是這種方法測量的準確性較差，尤其是對經驗不足的使用者來說更是如此，而且，用該方法測量血壓，就要給測量對象綁上袖帶，必然會打擾病人的休息，尤其是在夜間。另外，由于充氣的袖帶會對血管的緊張度有影響，從而影響測量的準確性。這種方法也不能實現(xiàn)實時監(jiān)控被測對象的血壓連續(xù)值，不能有效地對病人的血壓值進行監(jiān)測，因此這種方法無法構成家庭化血壓反饋治療儀。
另一種方法是利用脈搏波速法測量血壓值。這種方法是利用脈搏波傳播速度(以下稱PWTV)和動脈血壓的關系通過測量PWTV推算出動脈血壓的值。早在1922年BramWell和Hill就發(fā)現(xiàn)PWTV和血管容積彈性率之間的關系；1958年Landowe發(fā)現(xiàn)了人體動脈血壓和PWTV之間的關系如下C2＝-(27±19)＋(4.9±)P－(0.0083±0.0018)P2以后又有多人證明了以下三點1).PWTV和血壓呈線性關系；2).兩者之間的回歸系數(shù)因人而有較大的變化；3).在同一個人身上回歸系數(shù)變化不大。也就是說明只要能夠設法得到每個人的這種回歸系數(shù)，就可以借助于測量PWTV而間接地得到動脈血壓的值。
后來，有人證明了在用ECG中的R波作為時基時，RP間期(ECG的R波到脈搏波起點之間的時期)和平均動脈血壓之間呈負線性關系。
本發(fā)明人于1982年利用下肢負壓床等非損傷法證明RP傳導速度和動脈血壓之間呈現(xiàn)出相當好的線性關系，也證明了各個體之間的回歸系數(shù)變異較大，不可能有一個適合每個人的統(tǒng)一的回歸系數(shù)。
1990年日本Casio公司利用RP所測得的脈搏波傳導時間(PWTT)以及由運動試驗所獲得的血壓變化原理，制成可測量個體血壓的血壓手表，該表利用第一導聯(lián)的ECG作RP起始點、手指光電脈搏容積波作為RP波的終止點，該表在安靜條件下可作為某個人動脈血壓的檢測，但是必須通過運動試驗改變血壓值，才能獲得兩者之間的這種關系。
綜上所述，利用脈搏波間接測量動脈血壓的方法有以下特點1.在某個人體身上，脈搏波傳播速度(以下稱PWTV)或脈搏波傳導時間(以下稱PWTT)和動脈血壓之間呈近似的線性關系，血壓和PWTV之間呈正線性關系，血壓和PWTT呈負線性關系。因而可以通過測量PWTV(或PWTT)和動脈血壓之間的回歸系數(shù)來間接地測量動脈血壓。
2.這種間接測量血壓的方法可以不用袖帶和打氣，不必干擾病人；并且在每次心臟搏動時都能得到血壓值，可以連續(xù)得到血壓的值。
3.在一定條件下可以由ΔRP來代替ΔPWTT，且在技術上更為簡單。
4.PWTV(或PWTT)和血壓之間的回歸系數(shù)，不能用一個統(tǒng)一的回歸系數(shù)來測量每個人的血壓，能否找到每個人的回歸系數(shù)是能否應用這種原理測量動脈血壓的關鍵。
5.以前人們?yōu)榱苏业侥硞€人的回歸系數(shù)，曾通過注射升降血壓的藥物法、刺激迷走神經法、下肢負壓法和運動升壓法等，但是上述方法的共同特點是真正確實地改變了病人的血壓；但這對于危重病人是不合適的，并且由于這些方法受到人體正常生理上的調節(jié)，血壓值不夠穩(wěn)定，所測量出的結果也是不夠準確的。使這種方法還難以用于臨床。
本發(fā)明的目的在于以一種在不用改變病人實際血壓的條件下，以簡單的方法找到每個個體的PWTV(或PWTT)和動脈血壓之間的回歸系數(shù)的方法，因此在不干擾被測對象的條件下能夠實現(xiàn)對病人的動脈血壓值進行連續(xù)地監(jiān)護，所得到的動脈血壓值準確穩(wěn)定。
為實現(xiàn)本發(fā)明，本發(fā)明所使用的方法如下a.測量人體手掌置于心臟水平面時的動脈內血壓值BP心；同時測量人體手掌置于心臟水平面時的脈搏波傳導時間PWTT1；
b.利用靜液體力學方程及手掌離開心臟水平面的距離計算出人體手掌置于非心臟水平面時的動脈內血壓值BP手；并測量人體手掌置于非心臟水平面時的脈搏波傳導時間PWTT2；c.由所得到的上述BP心、BP手、PWTT1、PWTT2值計算出動脈血壓與脈搏波傳導時間之間線性關系的回歸系數(shù)ΔBP/ΔPWTT及回歸常數(shù)BPc；d.利用上述回歸出的動脈血壓與脈搏波傳導時間之間線性關系，通過測量人體的脈搏波導時間得到人體的血壓值。
本發(fā)明還可以通過下面的步驟完成發(fā)明目的a.利用ECG中R波指示RP間期的起點；b.用手指脈搏波傳感器抬取的信號作為RP間期的終點；c.用普通臨聽診法測量血壓數(shù)次，平均后作為BP心，與此同時，記錄RP間期，獲得和RP相對應的PWTT1；d.將手掌離開心臟水平面數(shù)十公分，利用靜液體力學方程及手掌離開心臟水平面的距離計算出人體手掌置于非心臟水平面上的動脈內血壓值BP手，同時測量此時的PWTT2；e.由上述BP心、BP手、PWTT1、PWTT2計算出ΔBP，以此完成回歸系數(shù)的ΔBP/ΔPWTT計算；f.由所計算出的回歸系數(shù)ΔBP/ΔPWTT，計算出動脈血壓與脈搏波傳導時間之間線性關系的常數(shù)BPc；9.利用手指脈搏的峰值和谷值對實測的收縮壓和舒張壓進行標定。
本發(fā)明還包括一種利用了上述方法的脈波測量動脈血壓的裝置，其中包括由光電原理構成的脈搏傳感器測量電路，由心電電極及放大器組成的ECG信號測量電路，以及測量這兩種信號的數(shù)據(jù)采集電路及數(shù)據(jù)儲存、處理部分。所述裝置是以上述方法得到動脈血壓與脈搏波傳導時間之間線性關系的，并且利用所得到的上述線性關系，通過測量人體的脈搏波傳導時間計算出人體的血壓值的。


圖1是PWTT和血壓(BP)之間的關系圖。
圖2是本發(fā)明的利用了本發(fā)明方法的脈波測量動脈血壓的裝置。(增加一個附圖，畫清楚各個裝置，及它們之間的連接關系。)下面對本發(fā)明進行詳細的說明。由圖1所示的PWTT和血壓(BP)之間的關系圖，其回歸方程可寫成BP(PETT)=BPC-|ΔBPΔPETT|×PWTT---(1)]]>在此，BPc是PWTT在0時的BP值，因此，由上述方程式(1)可以得到ΔBPΔPWTT=BP1-BP2PWTT1-PWTT2]]>這里PWTT1為血壓BP1所對應的PWTT，這里PWTT2為血壓BP2所對應的PWTT。
可見為了得到回歸系數(shù)，必須有兩個相距一定數(shù)值的血壓值BP1和BP2以及它們所對應的PWTT1和PWTT2。
首先要得到兩個血壓值，從流體靜力學原理可知，如果人體手掌置于心臟水平面上，則手掌動脈內的血壓和心臟水平的血壓相同；如果人體手掌置于非心臟水平面時手掌動脈內的血壓就不可于心臟水平的血壓，手掌高于心臟水平時血壓下降，反之則升高，手掌動脈內的血壓可用下式表示BP手＝BP心＋[ρ/13.6]＊G＊h(2)這里ρ為血液比重，可用1.06代入；G為重力加速度，靜止條件下用1代入；h為手掌和心臟水平之間的高度差，以mm為單位，手掌高于心臟水平則h為負值，反之h則為正值。這樣就找到了一種可以不改變病人實際血壓值的情況下獲得兩個相距一定數(shù)值血壓的方法，血壓值BP1可用心臟血壓值代入；BP2由BP手經過一定變換后代入。其變換方法在以下再作介紹。
其次要得到PWTT1和PWTT2的值。此處，PWTT1是指手掌在心臟水平時所測得的PWTT，PWTT2是手掌離開心臟水平時所測得的PWTT。
關于PWTT1和PWTT2的獲得方法，從表面上看并無特殊不同之處，可以用RP間期測量法來代替。
但是PWTT1和PWTT2在其間期的形成上是不同的，為了說明這一問題，我們可以把從主動脈瓣開始到手掌動脈管的整個路徑分成水平段和活動段兩部分。水平段是指從主動脈瓣到水平段抬高肢體之前的這一路徑。在這一段中，無論是測量PWTT1還是PWTT2，它們的數(shù)值都是不變的，活動段是指活動肢體的起點到肢體遠端測量點之間的一段路徑，在這一段中進行PWTT1和PWTT2的測量時情況是不同的，在進行前者的測量時，其傳導速率和水平段相同，但是在作PWTT2測量時，其傳導速率就會有變化，因此，PWTT1-PWTT2＝ΔPWTT全段應等于活動段在水平和抬高時的PWTT之差ΔPWTT活動段，即ΔPWTT全段＝ΔPWTT活動段＝ΔPWTT(也就是PWTT1和PWTT2之差)，實際上只反映了活動段動脈路徑在水平時和抬高時的PWTT的差。
下面要計算ΔBP。如上所述，BP1可用心臟水平的BP值代入，但對BP2要經過變換后才能代入，如上所述可知，在手掌抬高時的活動段起點的動脈壓和心臟水平血壓相同，而活動段終端測量點的血壓值則必定低于心臟水平值，但實際上我們獲得的比PWTT1有所延長的PWTT2并非完全對應終端被測點的血壓值，而是近似地對應于終端被測點血壓值和心臟血壓值之間的平均值，因此BP2可以表示成下式 因而ΔBP可表示為ΔBP=BP1-BP1+BP1×[ρ/13.6]*G*h2]]>=BP1-BP1[1+ρ/13.6*G*h]2]]>=BP1×[1-1+ρ/13.6*G*h2]]]>因此得到回歸系數(shù)為ΔBPΔBPTT=BP1[1-ρ/13.6*G*h]ΔPWTT]]>在得到了回歸系數(shù)ΔBP/ΔBPTT后，可以按下式求出截距BPcBP(PWTT)=BPC-|ΔBPΔBPTT|×PWTT]]>至此，通過推算出回歸系數(shù)和截距常數(shù)，就能夠完成在病人監(jiān)護中由PWTT測算動脈血壓的全部準備工作。此動脈血壓值以平均值代入較為合適，手指脈搏的峰值和谷值還可以用實測的收縮壓和舒張壓作標定。
手指脈搏傳感器可以是獨立的也可以是和指套式血氧飽合度傳感器的紅外線光路所獲得的脈搏波信號部分合用。這樣既增加了測試內容，也可以減少病人的負擔。為了使這種無損傷血壓法測試結果更穩(wěn)定和更直觀，可以在監(jiān)護儀中對所測試信號進行某些處理，如PWTT的獲得可以用滑動平均法，對于突變的PWTT可以進行刪除；顯示器上可將所測得的脈搏波形用有刻度的座標作顯示，使醫(yī)生有類似直接有損血壓插管法的效果感。
使用本發(fā)明的血壓測量方法，能夠滿足構成家庭化血壓反饋治療儀的要求，既無充氣袖帶的干擾，又能作到及時反饋血壓值，并且能將血壓的動態(tài)變化過程反饋出來。其測量方法與一般監(jiān)護儀中應用相似。
權利要求
1.一種利用脈波測量動脈血壓的方法，其特征在于a.測量人體手掌置于心臟水平面上的動脈內血壓值BP心；同時測量人體手掌置于心臟水平面上的脈搏波傳導時間PWTT1；b.利用靜液體力學方程及手掌離開心臟水平面的距離計算出人體手掌置于非心臟水平面上的動脈內血壓值BP手；并測量人體手掌置于非心臟水平面上的脈搏波傳導時間PWTT2；c.由所得到的上述BP心、BP手、PWTT1、PWTT2值計算出動脈血壓與脈搏波傳導時間之間線性關系的回歸系數(shù)ΔBP/ΔPWTT及截距常數(shù)BPc；d.利用上述回歸出的動脈血壓與脈搏波傳導時間之間線性關系，通過測量人體的脈搏波導時間得到人體的血壓值。
2.如權利要求1所述方法，其特征在于a.利用ECG中R波指示RP間期的起點；b.用手指脈搏波傳感器抬取的信號作為RP間期的終點；c.用普通臨聽診法測量血壓數(shù)次，平均后作為BP心，與此同時，記錄RP間期，獲得和RP相對應的PWTT1；d.將手掌離開心臟水平面數(shù)十公分，利用靜液體力學方程及手掌離開心臟水平面的距離計算出人體手掌置于非心臟水平面上的動脈內血壓值BP手，同時測量此時的PWTT2；e.由上述BP心、BP手、PWTT1、PWTT2計算出ΔBP，以此完成回歸系數(shù)的ΔBP/ΔPWTT計算；f.由所計算出的回歸系數(shù)ΔBP/ΔPWTT，計算出動脈血壓與脈搏波傳導時間之間線性關系的截距常數(shù)BPc；g.利用手指脈搏的峰值和谷值對實測的收縮壓和舒張壓進行標定。
3.一種利用了權利要求1所述方法的脈波測量動脈血壓的裝置，其中包括(寫入相應的硬件)，其特征在于所述裝置是以上述方法得到動脈血壓與脈搏波傳導時間之間線性關系的，并且利用所得到的上述線性關系，通過測量人體的脈搏波傳導時間計算出人體的血壓值的。
全文摘要
一種利用脈波測量動脈血壓的方法和裝置，其方法為a.測量人體手掌置于心臟水平面上的動脈血壓值及脈搏波傳導時間；b.利用靜流體力學方程及手掌離開心臟水平面的距離計算出人體手掌置于非心臟水平面上的脈搏波傳導時間；c.由所得到的上述值計算出動脈血壓與脈搏波傳導時間之間線性關系的回歸系數(shù)及常數(shù)；d.利用上述回歸出的線性關系，測量人體的脈搏波傳導時間以得到人體的血壓值。其裝置是應用了上述方法，通過測量脈搏波傳導時間來計算出人體的血壓值。
文檔編號A61B5/021GK1141762SQ95108190
公開日1997年2月5日 申請日期1995年7月28日 優(yōu)先權日1995年7月28日
發(fā)明者俞夢孫, 呂沙里, 張春艷, 張洪成, 胡曉林 申請人:北京新興生物醫(yī)學工程研究發(fā)展中心