基于無創(chuàng)血壓測量的患者脈波逼近方法、邏輯單元及其系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及基于無創(chuàng)血壓測量的患者脈波逼近方法。本發(fā)明還涉及用于基于無創(chuàng) 血壓測量來逼近患者脈波的邏輯單元以及相應(yīng)的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 技術(shù)熟練的從業(yè)者，例如有經(jīng)驗的醫(yī)師，可從分析患者的動脈血壓的曲線進展，即 脈波，來獲得關(guān)于患者健康狀況的有用信息?？赏ㄟ^將導(dǎo)管引入到患者的血管之一中，而以 有創(chuàng)的方式來可靠地測量患者的脈波。但是，有創(chuàng)血壓測量方法相對復(fù)雜，有時伴隨以對患 者的不良副作用，例如血栓栓塞并發(fā)癥、出血以及感染。
[0003] 眾所周知的，能更少危險且更便捷地確定患者的動脈血壓值的方式是使用所謂的 "示波式無創(chuàng)血壓測量方法"。如在圖1中示意性顯示的那樣，通過該方法，能將壓力袖帶施 加到患者的肢體之一上，優(yōu)選為施加到位于其心臟高度處的上臂上。然后，通常以恒定速率 使壓力袖帶內(nèi)的壓力增大或減小，由此向患者肢體內(nèi)的動脈施加壓力。例如，可使壓力袖帶 內(nèi)的壓力從等于或小于動脈舒張血壓DAP的值增大至等于或大于患者的動脈收縮血壓SAP 的值。也就是說，使壓力袖帶內(nèi)的壓力相對于對應(yīng)于多個心跳的時間段而連續(xù)增大。
[0004] 圖2示意性地顯示了相對于時間的心電圖信號（ECG信號）。如在圖3中示意性顯 示的那樣，與壓力袖帶相連的血壓計（如圖1所示）不僅示出了施加到壓力袖帶上的連續(xù) 增大的壓力，還附加地（由于原理作用=反應(yīng)）顯示了脈搏。在下文中，用語"脈搏"指的 是由患者的心跳所引起的壓力震蕩。
[0005] 圖4是專門顯示了由血壓計相對于時間而顯示出的脈搏（即，由患者的心跳所引 起的壓力震蕩）的示例性圖表（在該圖表中省略了由連續(xù)增大袖帶壓力而引起的壓力變 化）。如在該圖表中所示那樣，已經(jīng)測得了（由患者的相應(yīng)數(shù)量的心跳所引起的）脈搏信 號序列。在圖4中所示的壓力震蕩是通過使曲線圍繞著零壓力線（即零壓力值）周期性震 蕩的方式而繪制的。由零壓力線下方的曲線所包圍的區(qū)域與由零壓力線上方的曲線所包圍 的區(qū)域大體相對應(yīng)。在圖4中的小圈示出了與單次心跳相關(guān)聯(lián)的下極值和上極值。也就是 說，患者的單次心跳產(chǎn)生了從曲線的第一下極值持續(xù)到曲線的隨后第二下極值的脈搏。這 種由所謂的"示波式無創(chuàng)血壓測量方法"測得的脈搏信號的序列的表達(dá)方式，以及如何確定 與單次心跳相關(guān)聯(lián)的下極值與上極值，是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的。
[0006] 圖4所示的曲線的兩個連續(xù)的下極值（或上極值）之間的距離大體恒定（這對應(yīng) 于患者的心率）。但是，與單次心跳相關(guān)聯(lián)的測得脈搏信號的振幅和大體形狀彼此顯著不同 (即使這樣，在檢測時間內(nèi)的患者的實際脈波仍然保持大體不變）。例如，與單次心跳相關(guān) 聯(lián)的測得脈搏信號的振幅不是恒定的，而是圖4中所示的曲線更類似于鐘形。另外，在較高 的袖帶壓力處測得的脈搏信號比那些在較低的袖帶壓力處測得的脈搏信號更加不規(guī)則。這 種現(xiàn)象是由所謂的"示波式無創(chuàng)血壓測量方法"測得的脈搏信號所特有的。
[0007] 上述示波式無創(chuàng)血壓測量方法相對流行，這是因為其使得技術(shù)熟練的從業(yè)者能 (通過使用經(jīng)驗性方法）容易地確定患者的動脈收縮血壓SAP和動脈舒張血壓DAP。眾所 周知，在鉗制壓力等于動脈收縮壓力SAP處的振蕩振幅介于最大振蕩振幅的45-57%之間， 通常為50%，而在鉗制壓力等于動脈舒張壓力DAP處的振蕩振幅則介于最大振蕩振幅的 75-86%之間，通常為80%。因此，由血壓計在相應(yīng)時刻示出的絕對壓力值與動脈舒張血壓 DAP和動脈收縮血壓SAP相對應(yīng)。值得注意地是，作為傳統(tǒng)的血壓計的替代，同樣可使用電 子傳感器。上述原理還能施用于其他物理值，例如加速度、聲反射及光反射。
[0008] 不利地是，用這種已知的血壓測量方法不能可靠地確定患者的動脈血壓的脈波形 狀。但是如上所述，患者的脈波的準(zhǔn)確形狀能夠為技術(shù)熟練的從業(yè)者（例如有經(jīng)驗的醫(yī)師） 提供（關(guān)于該患者的健康狀況的）重要信息。
[0009] EP0078090A1描述了一種至少在理論上能確定患者的動脈脈波的無創(chuàng)血壓測量 方法。根據(jù)這種方法，將填充流體的壓力袖帶連接到患者的手指上。光源和光檢測器集成 在該壓力袖帶內(nèi)，其中光源和光檢測器形成了光電體積描記器的一部分。袖帶壓力是基于 體積描記信號、經(jīng)由快速作用電壓閥以閉環(huán)操作方式來控制的，以使得手指內(nèi)的動脈容積 保持在預(yù)定值。由此，測量壓力袖帶內(nèi)的壓力能允許確定患者的動脈血壓。這種方法在文 獻中還已知為"容積鉗制法"。
[0010] 但是，實時地持續(xù)修正或重新調(diào)節(jié)壓力袖帶內(nèi)的壓力在技術(shù)上是困難的，并且易 于出錯。另外，直到現(xiàn)在，這種方法僅適用于那種施加在患者手指上的壓力袖帶。手指卻位 于相對遠(yuǎn)離患者心臟的位置，由此使得手指內(nèi)的動脈血管的直徑相對小于靠近心臟的動脈 血管的直徑。由于在動脈血管的直徑（突然）變化時（例如在動脈血管分叉時）發(fā)生的 由壓力反射所導(dǎo)致的干擾效應(yīng)，使得在手指處能測得的血壓只會不精確地與在患者心臟處 的動脈脈波相對應(yīng)?？紤]到這些干擾效應(yīng)，曾試圖使用通?；诮?jīng)驗性統(tǒng)計參數(shù)的傳遞函 數(shù)，來根據(jù)在患者手指處測得的信號重建在患者主動脈內(nèi)的脈搏曲線。但是，因為這些參數(shù) 不（或者不足以）適用于單個患者和個例，因此這種方法不具前景，有可能提供不精確的結(jié) 果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 因此，本發(fā)明的目的是提供一種基于無創(chuàng)血壓測量而更好地逼近患者的中心動脈 脈波的方法和相應(yīng)的裝置。
[0012] 該目的是通過獨立權(quán)利要求的主題內(nèi)容而實現(xiàn)的。優(yōu)選的實施方案則為從屬權(quán)利 要求的主題內(nèi)容。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種基于無創(chuàng)血壓測量來逼近患者脈波的方法， 包括以下步驟：
[0014] (a)無創(chuàng)地測量患者的脈搏信號脈搏nj得⑴的序列n= 1......N，由此施加鉗制 壓力鉗制"(0 ;
[0015] (b)使用加權(quán)函數(shù)對測得的脈搏信號脈搏n_a_ (t)進行加權(quán)，以獲得加權(quán)脈搏信 號脈搏n_wx(t);
[0016] (c)對加權(quán)脈搏信號脈搏nWx⑴求和，以獲得患者的脈波的逼近脈搏⑴。
[0017] 可簡單地通過對相應(yīng)數(shù)量的測得脈搏信號脈搏n__ (t)加權(quán)然后對加權(quán)后的脈搏 信號脈搏^^⑴求和，而獲得良好的患者脈波逼近脈搏根據(jù)本發(fā)明的這種方法 允許毫無困難地測量靠近患者心臟（例如位于患者上臂處）的脈搏信號，從而大體避免了 如同上述容積鉗制法那樣地當(dāng)在測量遠(yuǎn)離患者心臟的位置（例如位于患者手指處）的脈搏 信號時所發(fā)生的干擾效應(yīng)。另外，根據(jù)本發(fā)明的這種方法能夠在不需要像容積鉗制法那樣 地持續(xù)修正或重新調(diào)節(jié)壓力袖帶內(nèi)的壓力的情況下而確定患者的脈波逼近。
[0018] 在本發(fā)明方法的方法步驟（a)中，脈搏信號脈搏n il_⑴的序列n = 1……N是使 用（非恒定的）鉗制壓力鉗制n(t)、以無創(chuàng)的方式來測得的。N與在檢測期間內(nèi)的患者單 次心跳的總數(shù)相對應(yīng)。在圖4所示的示例性圖表中，在檢測期間內(nèi)已經(jīng)測得了對應(yīng)于32個 單次心跳的約32個"脈波"。因此，在本實施例中，N = 32,并由此n = 1……32。
[0019] 優(yōu)選地，采用熟知并相對舒適的"示波式無創(chuàng)血壓測量方法"（如上所述）來測量 患者的脈搏信號。在這種方法中，例如如圖1所示，將鉗制壓力鉗制 n(t)施加到患者的肢 體處，優(yōu)選地施加到患者的上肢處。鉗制壓力（鉗制n(t))優(yōu)選地在患者的等于或小于動脈 舒張血壓DAP的值和等于或大于動脈收縮血壓SAP的值之間變化。如本領(lǐng)域中已知那樣， 用于這種目的SAP和DAP能從在先的測量中估測或衍生出來。
[0020] 由此，可使鉗制壓力鉗制n(t)連續(xù)增大或減小，優(yōu)選地以大體恒定的速率連續(xù)增 大或減小。值得注意地是，增大速率或減小速率應(yīng)足夠低，以檢測出足夠數(shù)量的由患者的單 次心跳所引起的脈搏（優(yōu)選為至少10個）。在例如大約一分鐘的檢測期間內(nèi)，可使鉗制壓 力鉗制 n(t)在動脈舒張血壓DAP和動脈收縮血壓SAP之間連續(xù)增大或減小。在該檢測期 間內(nèi)，可測得關(guān)聯(lián)于例如患者的60個單次心跳的脈搏信號脈搏 n_a_ (t)，這為其他方法步 驟表示出非常良好的基礎(chǔ)。但是，為了避免由施加有壓力袖帶的患者肢體內(nèi)的血液循環(huán)阻 塞所導(dǎo)致的問題，鉗制壓力鉗制 n(t)的增大速率或減小速率不應(yīng)太低，即檢測時間應(yīng)優(yōu)選 地不超過一分鐘。
[0021] 如果鉗制壓力鉗制n(t)的增大速率或減小速率適中（例如檢測時間大約為一分 鐘），那么為了簡單起見，可將與單次心跳的時間段相關(guān)聯(lián)的鉗制壓力鉗制n (t)認(rèn)為是大體 恒定的。例如，可以對與單次心跳的時間段相關(guān)聯(lián)的鉗制壓力鉗制n(t)進行逼近，以使其 與在相應(yīng)心跳的開始時刻（t = 的實際鉗制壓力相對應(yīng)（鉗制n =鉗制 在圖4所示的實施例中，關(guān)聯(lián)于第一檢測心跳（n= 1)的鉗制壓力鉗制"(〇由此與在第一 次心跳的開始時刻t = td」=5s的鉗制壓力相對應(yīng)，即鉗制i =鉗制（t 。相應(yīng)地， 關(guān)聯(lián)于第二檢測心跳（n = 2)的鉗制壓力鉗制n(t)與在第二次心跳的開始時刻t = 2 =6s的鉗制壓力相對應(yīng)，即鉗制2 =鉗制（t心跳_2)。
[0022] 但是，同樣可以對關(guān)聯(lián)于單次心跳的時間段的鉗制壓力鉗制n(t)進行逼近，以使 其與例如在相應(yīng)心跳的結(jié)束時刻或中間某處（優(yōu)選地正好為中間時刻）的實際鉗制壓力相 對應(yīng)。
[0023] 值得注意地是，如果在先測量并儲存了脈搏信號脈搏n il_ (t)的序列，那么可略過 方法步驟（a)，并且根據(jù)本發(fā)明的方法可基于在先儲存的信號值而直接從方法步驟（b)開 始。
[0024] 在本發(fā)明方法的方法步驟（b)中，對測得的脈搏信號脈搏n_a_ (t)進行加權(quán)