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All the current pulse wave and cardiovascular state monitoring technologies, however, are insufficient to guarantee high safety, precision, operability and low cost. So to seek one safe, accurate, convenient and economical monitoring algorithm becomes one important task and the very target of the researchers. The main research work of this paper is involved in the scheme of blood pressure and cardiovascular state monitoring, which includes the following aspects: 1(Among all blood pressure and cardiovascular state monitoring technologies, the pulse wave method and its close relationship with the cardiovascular dynamic state are mainly illuminated; which leads to one conclusion: pulse-wave-based multi-parametric analysis is theoretically very appropriate to monitor cardiovascular state. 2(On the blood pressure monitoring side, all the current blood pressure monitoring methods are summarized and reviewed, the pulse-wave-based oscillatory method and its analysis method are illuminated in detail. And the advantages and shortages of all these methods and their practicability are discussed in theory and practice. 3(On the cardiovascular state monitoring side, all the current cardiovascular state monitoring methods are summarized and reviewed, and the advantages and shortages of all these methods and their application prospect in mass population are discussed from technical. Key word:blood pressure cardiovascular accurate technical pulse wave 目录 TOC \o "1-3" \h \z HYPERLINK \l "_Toc105335684" 第一章 绪论 PAGEREF _Toc105335684 \h 1 HYPERLINK \l "_Toc105335685" 1.1 引言 PAGEREF _Toc105335685 \h 1 HYPERLINK \l "_Toc105335686" 1.2背景 PAGEREF _Toc105335686 \h 1 HYPERLINK \l "_Toc105335687" 1.3研究目标 PAGEREF _Toc105335687 \h 2 HYPERLINK \l "_Toc105335688" 第二章 脉搏与血压测量方法 PAGEREF _Toc105335688 \h 3 HYPERLINK \l "_Toc105335689" 2.1脉搏信息测量方法的研究 PAGEREF _Toc105335689 \h 3 HYPERLINK \l "_Toc105335690" 2.1.1 概述 PAGEREF _Toc105335690 \h 3 HYPERLINK \l "_Toc105335691" 2.1.2 血压与脉搏检测分析技术 PAGEREF _Toc105335691 \h 3 HYPERLINK \l "_Toc105335692" 1.2.3 血压检测面临的问题 PAGEREF _Toc105335692 \h 6 HYPERLINK \l "_Toc105335693" 2.2 测量方法的种类介绍 PAGEREF _Toc105335693 \h 7 HYPERLINK \l "_Toc105335694" 2.3 分析方法 PAGEREF _Toc105335694 \h 13 HYPERLINK \l "_Toc105335695" 2.3.1 基于统计规律的分析方法 PAGEREF _Toc105335695 \h 13 HYPERLINK \l "_Toc105335696" 2.3.2 基于脉搏波的波形特征分析方法 PAGEREF _Toc105335696 \h 15 HYPERLINK \l "_Toc105335697" 2.4小结 PAGEREF _Toc105335697 \h 17 HYPERLINK \l "_Toc105335698" 第三章 脉搏波测量在中医的应用 PAGEREF _Toc105335698 \h 19 HYPERLINK \l "_Toc105335699" 3.1 从脉搏波看脉象形成的机理 PAGEREF _Toc105335699 \h 19 HYPERLINK \l "_Toc105335700" 3.2 小结 PAGEREF _Toc105335700 \h 21 HYPERLINK \l "_Toc105335701" 第四章 波形处理的相关算法 PAGEREF _Toc105335701 \h 23 HYPERLINK \l "_Toc105335702" 4.1 算法种类 PAGEREF _Toc105335702 \h 23 HYPERLINK \l "_Toc105335703" 4.2 固定模板相关算法(FMCA) PAGEREF _Toc105335703 \h 23 HYPERLINK \l "_Toc105335704" 4.3 现有的集中快速匹配算法 PAGEREF _Toc105335704 \h 24 HYPERLINK \l "_Toc105335705" 4.4 变模板相关算法(VMCA) PAGEREF _Toc105335705 \h 25 HYPERLINK \l "_Toc105335706" 4.3 分析与结论 PAGEREF _Toc105335706 \h 26 HYPERLINK \l "_Toc105335707" 第五章 脉搏波特征点的自动识别 PAGEREF _Toc105335707 \h 28 HYPERLINK \l "_Toc105335708" 5.1引言 PAGEREF _Toc105335708 \h 28 HYPERLINK \l "_Toc105335709" 5.2 脉搏波特征点的集中类型 PAGEREF _Toc105335709 \h 29 HYPERLINK \l "_Toc105335710" 5.3 特征点的自动识别 PAGEREF _Toc105335710 \h 30 HYPERLINK \l "_Toc105335711" 5.3.1 脉搏波的周期识别 PAGEREF _Toc105335711 \h 30 HYPERLINK \l "_Toc105335712" 5.3.2 六个特征点的识别 PAGEREF _Toc105335712 \h 31 HYPERLINK \l "_Toc105335713" 5.4 小结 PAGEREF _Toc105335713 \h 34 HYPERLINK \l "_Toc105335714" 第六章 总结与展望 PAGEREF _Toc105335714 \h 35 HYPERLINK \l "_Toc105335715" 致谢 PAGEREF _Toc105335715 \h 36 HYPERLINK \l "_Toc105335716" 参考文献 PAGEREF _Toc105335716 \h 37 第一章 绪论 1.1 引言 随着科技的不断发展，人们对于健康的理念也不断的发展，如何能够掌握自己身体健康状况，如何能够预防疾病，如何能够接触病症，对于现在医学来说，是一个个需要解决的问题，而在一系列疾病当中，心血管疾病是不能被忽视的，血压和脉搏的生理反应又是检测心血管运作的一个重要参数，做到对脉搏和血压的精确测量，便能了解心血管运作状况。 脉搏信息本身包含了许多有价值的人体生理病理信息，如它可反映出血管阻力的大小;每搏输出量的多少;血管的伸展性;主动脉狭窄和主动脉瓣闭锁的情况等。另外，作为生理参考信息，其在血压测量及血流量检测等方面也起着重要的作用。为进一步提高脉搏信息测试的精度、稳定性和可靠性，我们对脉搏信息的测试方法进行了研究，以期找到一种较为理想的脉搏信息测试方法。 目前在大部分医院中如需获得心血管系统病人的血流动力学参数，均采用有创手段，由于费用大、危险性高、适应症少、获取参数有限，仅限于危重病人必需时的检测，严重制约着对疾病的有效治疗。如果采用无创检测技术，则可以高效、低成本、无危险、无禁忌症的获取尽可能多的血流动力学参数。无创检测技术对于危重病人既可用于检查治疗，也可用于脉图和心电图的同步监测，可及早发现致命性病变，对一般病人则可用于早期诊断、疾病分型、用药指导及预后评估。 1.2背景 近五十年来人类死亡原因的研究表明心血管病已经成为人类健康面临的“最大杀手”。发达国家中，心血管病的流行情况随其社会、经济、文化的发展而变化，大约经历了四个阶段。我国随着生活水平逐渐提高，人们高脂肪和高胆固醇食物摄入过多、体力活动减少、生活节奏紧张、吸烟、饮酒无节制，遂使心血管病成为目前我国主要的死亡原因之一。 我国最常见的心血管病是高血压。我国心血管病的人群调查研究是从高血压调查开始的。1959, 1979, 1991年进行了三次血压普查，以血压高于140/90mmHg为 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 统计15岁以上人群高血压的患病率。我国高血压患病率急剧上升，平均每十年增长幅度均在50%以上。2003年“中国心血管健康多中心合作研究”调查表明，35,74岁的人群中有1.3亿人患有高血压。据世界卫生组织预测，到2020年，非传染性疾病将占我国人口死亡原因的79%，其中心血管病将占首位。 而且心血管病的致残率和死亡率都很高。有统计表明，75%的高血压患者出现心、脑、肾相关疾病时，机体有某些不同程度的功能障碍;由高血压引起的心、脑、’肾损害造成的死亡率占总死亡率的45%。 面临如此严峻的形势，我国在心血管病的防治方面却异常薄弱。以1991年的血压普查为例，城市高血压患者对自身疾病的知晓率、治疗率和控制率仅达到36.3%, 17.4%和4.2%。农村患者的比率则更低，控制率仅占0.9%。 因此，提高心血管病特别是高血压的知晓率、治疗率及控制率，降低心血管病的威胁，遏制心血管病的上升趋势，是我国目前面临的重要而艰巨的任务之一。要降低患者或者潜在患者人群的血压水平，除了进行群众宣教、提高群众的自我保健能 力以外，还要积极治疗心血管病人，同时大力开展预防，进行防治。 1.3研究目标 本文的目标，就是针对血压和心血管状态检测这一特定对象，利用脉搏波特征点识别技术，对无创的血压和心血管状态检测进行研究。围绕以上目标，本文从以下几方面展开工作: 一(通过对目前通用的血压和脉搏检测方法进行小结和回顾，从原理和应用上探讨各方法的优缺点和临床可实现性。 二(通过对古代中医里的医学资料，了解脉搏信号的提取和分析在整个检测中的重要性。 三(提出数字信息相关的一些算法，并对这些算法原理进行阐述，最后对这几个不同算法进行比较。 四(提出本文所要解决问题的方法――脉搏波特征点识别方法，并对此方法进行详尽叙述。 第二章 脉搏与血压测量方法 2.1脉搏信息测量方法的研究 2.1.1 概述 血压是指心脏收缩时血液流经血管对管壁产生的侧压力，是心室射血和外周阻力共同作用的结果。它随着生理周期、个人情绪、外界和内在的各种刺激而产生变化，具有明显的波动性。在临床应用中，血压是诊断高血压、 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 心血管功能是否正常以及评估抗高血压药物疗效的重要指标。所以保证血压的正确测量及精确的分析结果对病人和临床医生都非常重要。 血压检测的历史悠久，从1733年Reverend Stephen Hales将一根长玻璃管插入马的颈动脉，观察到管中的血液面升高;1774年意大利人R.Pagnini发明第一台侵入式挂牵?896年意大利科学家Scipione Riva-Rocci第一次开发出非侵入式血压检测仪;1905年俄国医生Korotkoff详述了后来成为听诊技术基础的柯氏音等各种阶段。发展至今，血压检测的测量、分析方法越来越先进多样。 血压检测方法根据是否有创可分为两大类:侵入式和非侵入式。其中侵入式是将导管直接插入循环系统中进行的。与导管相连的一个压力传感器将血液施加的机械力转化成电信号，电信号以图形或数字形式在监护仪的屏幕上显示压力与时间的对应曲线。因为其有创性、易感染、难操作，应用越来越少，特别是日常诊断中很少用到。非侵入式因其无创性、操作简单，应用日益广泛。下面将对非侵入式测量方法从测量、分析两方面展开论述。 2.1.2 血压与脉搏检测分析技术 1( 脉搏波分析技术简介 人体内血压以波的形式自主动脉根部开始沿整个动脉系统传播产生脉搏波。脉搏波呈现出的形态(波形)、强度(波幅)、速率(波速)和节律(周期)等综合信息，很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征。这些脉搏波可通过人体的体表动脉如颈动脉、肱动脉和桡动脉等处很方便的检测出。 脉搏波技术早在公元前五世纪已开始用于中国的脉诊，用手指从桡动脉处的脉搏波的感觉中辨识疾病。随着计算机的广泛应用，脉搏波的检测、 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 和分析处理仪器已不断更新和完善。这些仪器都力图利用传感器来模仿医生的手指感觉，获 得脉搏波，从中检测出脉搏波的波形、波幅、波速和周期等重要的特征信息。 通过比较正常的健康情况和高血压、动脉硬化等异常的脉搏波特征，再根据脉搏波理论计算出血压、血流、血管阻力和血管壁弹性等血流参数的变化。比较这些参数的变化，即可得出某些心血管病的症状特征。大量临床研究和动物实验结果证实了上述方法。这就寐霾椒觳樾难芗膊?峁?丝赡苄浴? 2( 脉搏波中信息的提取 图2,1 人体脉搏波压力曲线 图2-1是一个典型的脉搏波压力波形[1]。其中，脉搏波曲线的上升支，是心室快速射血期。最高点即代表收缩压。下降支是心室舒张期。大动脉回缩、血液回流形成切迹，又叫“降中峡”。回流的血液受到关闭的主动脉瓣的阻挡形成重搏波，称为“降中波”。主动脉弹性推动血液继续前流，脉搏波压力迅速下降到最低点，即舒张压。 由脉搏产生的生理基础得知，脉搏波的幅值与波形变化，反映出血管动力状态及动脉的血流情况[2]。脉搏波中所包含的高血压和动脉硬化等信息主要反映在脉搏波的幅值与波形变化之中，并通过血压、血流、血管阻力和血管壁弹性等参数的变化表示出来[3]。 其中，血压的形成主要决定于心脏收缩力、血管阻力和血管壁弹性等几个最基本的因素。脉搏波幅值包含有血压信息，其波形变化则包含有动脉硬化的重要信息。当血管状态变化时，脉搏波的形态也会出现相应的变化，如图2-2所示。 图2 -2 正常和七种异常的脉搏波波形图 脉搏波中包含的信息可以由多个参数度量，如t1 , t2, al , a2，见图2-3。熊政纲[4,5,6]等人的实验证明，t1反映心肌收缩能力，t1/(t2-tl)与动脉弹性有关，上升支与基线夹角al反映血压的变化速度，它取决于心室射血速度、动脉阻力和弹性。动脉阻力小，顺应性好，则上升速度快，al大;反之al则较小。a2则反映主动脉顺应性和外周阻力大小。 图2-3 脉搏波中包含的信息的度量参数的示意图 为了能用一个简单的数量来描述脉搏波的上述变化，1996年罗志昌[7]提出了一个以脉搏波振荡信号面积变化为基础的新的脉搏波特征量K: EMBED Equation.DSMT4 其中，Pm脉搏波平均压，Ps为收缩压，Pd为舒张压。K是一个无量纲值，它相当于脉搏波压力脉动分量的平均值((Pm-Pd)在脉动分量最大值(Ps-Pd)中所占的百分比，见图2-3。K值的大小能代表血管阻力大小和动脉弹性高低。 当血管阻力增加和动脉弹性变差时，脉搏波呈馒头形变化，导致K值增加。如对于健康的中青年人，由于血管阻力低、动脉弹性好，其K值一般在0.3-0.4之间。对于健康的中老年人，由于年龄增加，其血管阻力增加、动脉弹性变差，K值将增大至0.4,0.45左右。而对于严重高血和动脉硬化病人，其K值将增大至0.45,0.5左右，甚至超过0.5以上[8]。 综上所述，通过对脉搏波所提取的信息进行分析，就有可能预测出心血管病发生的可能性，及时采取措施可有效地减少危险因素，缓解和改善症状。 1.2.3 血压检测面临的问题 目前血压和心血管状态检测技术种类繁多，却没有完美的解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，在技术和经济两大方面仍存在问题。 技术方面有三大问题: ?侵入性 很多有创检测手段，如各种导管术(静脉、动脉、心脏)、有创心血管 造影术、经皮腔内冠状动脉成形术等需要进行血管穿刺，以连续检测血压、对血气取样或者实时显影。这些方法虽相对比较精确，但操作繁杂、使用不方便，且易引起各种并发症，包括局部感染、血栓、瓣膜损伤等等，严重时会引起死亡(0.1%,0.2%)、心肌梗死((0.1%)和脑血管意外(0.1%)[1]。 ?精确度低 由于人体生理系统的特点，血压和心血管状态不仅随个体的活动、情绪等发生变化，即使在安静状态下，也存在周期性的生理波动。每个心血管信号都存在正常的波动范围，且范围因个体而异。这就给精确检测带来极大的困难。因为人体是一个整体，在测量单一信号如血压时，易受到其他信号的干扰，如呼吸、讲话、运动等引起的运动伪影。同时，在用传感器将各种生理信号转换为易于检测的信号如电信号时，容易引入噪声，如工频噪声、电极接触噪声等。这些都将引起信号的基线漂移和变形。不仅使信号难以识别，而且可能导致最终分析结果截然相反。 ?可操作性低 包括技术的可实现度的限制，从理论到实践、到生产力的转化的限制，以及操作是否简单，使用是否方便等等。 经济方面问题，主要指检测仪器的成本及检测治疗费用。 这些因素都是血压测量的一些不能忽略的，应克服的困难和问题，如何解决这些问题，是对数字脉搏计的一个考验，也是对我们所要研究的课题的一个重要激励。简洁，方便，无创的测量方法将是以后生活发展的一个重要目标。也是人们健康发展的重要环节。 2.2 测量方法的种类介绍 目前非侵入式测量方法有多种分支，除原理不同外，也有各自的优缺点。基于测量对象的不同，可分为五大类:基于心音、基于压力、基于血流量、基于时间、基于频移的测量方法。其中，基于压力的测量方法是以脉搏波技术为基础的，基于血流量和时间的测量方法则是脉搏波技术的延伸。 一(基于心音的测量方法 该类主要包含两种方法:听诊法和次声法。 1( 听诊法 听诊法(Auscultatory Method)[2,3]，又称为柯氏音法(Korotkoff-Souna Method)，是临床应用最广泛的非侵入式检测手段之一，其原理是利用充气袖带压迫动脉血管，随着袖带压力的下降，动脉血管呈完全阻闭―渐开―全开的变化过程，通过辨别动脉血流受阻过程中的过流声音及相应的压力点来确定收缩压和舒张压。其中血流声音是血液流动过程中由湍流和血管壁的振动引起的。 听诊法由于其无创伤性、使用方便且费用低，临床应用广泛，可用于绝大多数病例的测量。但同时它有三大缺点难以克服: ?由于测量原理的限制和人的辨识过程中存在的延迟，该法采样率低、分 辨 率低，测得的血压值收缩压较真实值低而舒张压则较真实值高;此外读数完全依赖于人的听觉、视觉的敏感度和协调程度;主观性强，数值精确度不高，并且难以标准化。 ?在舒张压对应于第四相还是第五相问题上一直存在争论，由此引起的判 别误差很大;且无法直接测量出动脉平均压，只能用近似公式 MAP=(SBP+2DBP)/3进行估算。 ?血压测量值易受环境噪声干扰，且部分病例难以测出(如低血压)。 为了克服第一个缺点，上世纪70-80年代引进了电子柯氏音法。它的基本原理是把人工柯氏音法用电子技术来完成。也就是对袖带加气、放气用气泵来完成。听脉搏音用电子拾音器来完成。判断方法与人工几乎相同。所不同的就是用计算机代替了人的判断。这种方法的优点是: ?令一致性比较好，不存在不同医生之间产生的差异。 ?减轻了医生的劳动强度。 当然缺点也比较明显: ?人工柯氏音的主要缺点并没有克服。 ?易受外界干扰，即外界的其他声音振动等都会影响测量准确度。 听诊法一直被誉为是血压测量的“金标准”，但由于其原理上的缺陷，上述缺点难以克服，随着可选择方法的增多，其应用前景将缩水。 2( 次声法 次声法((Infrasound Method)[9]是听诊法的修正。通过分析不可闻的低频柯氏音振动(低于50Hz)的光谱能量探测血压。该法原理上与听诊法类似，但应用实例很少。 二(基于压力的测量方法 该类主要包含四种方法:振荡法、去负荷法、张力法、恒定袖压振荡法。 1( 振荡法 振荡法(Oscillometric Method)[10]又称为示波法，是上世纪70年代发展起来的新方法。此法也需要用袖带阻断动脉血流，但在放气过程中，不是检测柯氏音，而是检测袖带内气体的压力振荡波。这些振荡波是袖带与动脉耦合的结果，源于心血管周期内血管壁由于收缩舒张引起的压力脉动。理论计算和实践均证明此振荡波的幅度有一定的规律，与动脉收缩压、平均压以及舒张压有一定的函数关系。振荡法的主要优点是: ?排除了操作者主观因素影响，也不受环境噪音干扰。 ?可以精确测量出动脉平均压。 ?便于电脑自动处理。 其缺点是: ?该法检测到的是叠加在血压信号上的振荡波信号，削弱了反应血压变化的高频成分，在跟踪、反应血压的突然变化上能力不足。 ?该法对病人的运动敏感，因此在测量过程中需要经常判断是否有运动等因素的干扰来保证测量的精确性。 目前振荡法己成为一种广泛接受且有效的自动无创血压检测方法。 2( 连续血管去负荷法 连续血管去负荷法(Continuous Vascular Unloading Method)，又称为容积补偿、伺服血量压力计方法。原理:如果施加于动脉的外压始终与血压相等，动脉的跨壁 压为零，则动脉处于无负荷状态，容积恒定。所以，反向推理，如果测量过程中维持血管容积恒定，则变化的外压即血压。利用容积描迹器可得到24小时或更长时间的非侵入式血压的连续波形。 其主要优点: ?可得到连续波形，可检测动脉压的细微变化。 主要缺点: ?压力波沿手臂动脉传播时，受到血管收缩、微循环障碍等因素的影响， 引起脉搏波形变形和平均压降低，相对精确度很低。 ?测量过程中，为保证容积恒定，调节外压时存在不可避免的延迟。且由于血管壁弹性的非线性特点，无法区分信号幅度变化是来自血管臂直径的变化还是其他因素导致的血管弹性的改变;导致血管容积与压力一般成非线性关系，所以换能精确度不高。 ?如果维持连续测量，施加于手指的压力会使病人产生不适;且测得的血压值相对于真实值存在一个直流偏离。 其中第一个缺点可用滤波消除，除去变形。但总的说来用该原理的测量装置测得的收缩压和平均压的离散性较大。在连续跟踪血压动态变化能力上，该法不失为一种有效的连续无创血压测量方法。 3( 扁平式张力法 扁平式张力法(Applanation Tonometry Method)[11,12]的原理:对位于骨骼附近的体表动脉部分施加外压，使其变平或者呈扁平状态，此时动脉成刚性表面。保持该状态，作用在该表面的力与动脉中的压力近似成比例。测量该表面上的压力得到每拍的动脉压波形，因为测量的是体表动脉，不是近心端动脉，所得的波形与主动脉的波形存在差异。通过传递函数(Transfer Function)对该波形加以校正后，将外周动脉压力波形转换成主动脉压力波形，得到的是绝对、连续的血压测量。实际应用中用一系列的传感器精确测量该压力。 优点: ?与皮肤接触面积较大，可以精确记录不同部位动脉每拍的外周动脉压力波形。 缺点: ?需要校正。 ?对传感器的位置、角度非常敏感，不精确的定位会引起测量误差。 4( 恒定袖带振荡法 恒定袖带振荡法(Const Cuff Oscillometric Method)由Cor Medical公司开发，又称为COR法。原理:低而恒定的袖带压产生振荡脉冲，测量出振荡脉冲的完整波形，可以得到连续、逐拍的动脉压。而传统的振荡法只局限于不同的袖带压下振荡脉冲的一个特定特征，只考虑到间断测量。 三(基于血流量的测量方法 也可称为基于容积的测量方法，包括四种方法:容积振荡、光电容积、阻抗法、脉冲血容量法。 1( 容积振荡法 容积振荡法(Volume-oscillometric Method)与振荡法类似，只是基于动脉容积振动而不是袖带压力振动。 2( 光电容积描迹法 在心脏搏动周期内，外周血管中的微动脉、毛细血管和微静脉内流过的血液相应的呈脉动性变化。当心脏收缩时血液容积最大，而在心脏舒张时容积最小。血液容积这种脉动性变化，一般可通过光电容积传感器获得，所得的波形中含有容积脉搏血流信息。因此该法被称为光电容积描迹法(Photoelectric Plethysmography)[13]。 基于在ECG门控的快速去除先前的阻断压力的过程中，从大的体表动脉中导出的光电容积描迹信号。 优点: ?指端血流感受面积大，对检测位置要求不太严格。 ?信号的适应性、稳定性和重复性优越。 ?适合长时间测量。 缺点: ?对容积脉搏血流信号的机理与信息特征研究得还不够充分。 3( 阻抗容积描迹法 每个心血管周期中，血容量的变化会引起测量部位的电导(电阻)特性的变化。因此测量阻抗的变化，可反映血容量的变化。因此该法被称为阻抗容积描迹法(Impedance Plethysmography)。 4(脉冲血容量测量 每个心搏周期:都有部分血液流入测量端(一般是手指、脚趾、耳垂等部位)，用一束光照射测量部位，同时检测透照/反射后的光能衰减程度。当心脏收缩时，动脉内血容量增多，光吸收量较大，检测到的光能最小;心脏舒张时，刚好相反。光吸收量的变化与血容量的变化相对应，所以由描记器得到的脉动波形反映了血容量的变化，有峰值和谷底，从中可以检测出血压。因此该法被称为脉冲血容量测量(Pulse Oximetry Method)[13]。 其不足之处在于: ?小动脉、静脉、毛细血管内血容量的变化同样影响到光能的变化。 ?易受环境光的干涉。 四(基于时间的测量方法 1( 脉搏传递时间法和脉搏波速度法 所谓脉搏传递时间PTT (Pulse Transmit Time)[14]，是指动脉脉搏从心脏收缩开始(ECG检出QRS波)传到某一分支动脉血管之间的时间差。该法基于流体力学中管网内压力的传递速度与各点压力之间存在某种函数关系的原理，将收缩压与脉搏传递时间建立一组相关公式，据此测算出收缩压，并进一步估算出平均 压和舒张压。 脉搏波速度PWV(Pulse Wave Velocity)通常由脉搏传播时间PTT计算得到。动脉脉搏速度法基于脉搏沿着动脉系统快速的波样传播。在动脉的开始端(锁骨下动脉)和结束端(股动脉)检测脉搏，可以决算出两个信号之间的时间差，已知主动脉的长度(用胸骨上切迹和腹股沟褶之间的距离估计)，即可计算出主动脉脉搏波速度((PWV)。一般来说，血压升高，脉搏沿动脉的传播速度增加。检测到相关的脉搏波波形后，用参考方法校正，得到绝对、连续的血压测量。 优点: Moens-Korteweg公式中包含杨氏模量，所以能显示血管的硬度信息， 公式如下: EMBED Equation.DSMT4 其中， h:血管壁厚度 r:血管半径 EMBED Equation.DSMT4 :血液浓度 缺点: ?由于人体内影响脉搏传递速度的因素较多，容易引起误差。精确度不够。 ?从近心端到腹动脉PWV显著提高，但是测得的PWV是这一段动脉上 的平均值。 1995年，Kanai等人修正了这一测量方法，他们通过连续测量间隔很短的 (<10mm)的两点的低幅度(大约 EMBED Equation.DSMT4 100mm)的振动信号，计算出了脉搏在动脉局部段的传播速度，并用体循环电路验证了这一原理。其中，距离是从B模式的超声图上测得的;时间延迟从振动信号的频域得到。由振动信号计算出测量点之间的传递函数和一致函数，测量点之间没有散射，传递函数的相位和频率成正比，从相位的梯度得到时间延迟。 计算PWV的最常用的方法是测量间隔一定距离的两个压力波形上的特征点(即定时点)之间的时间延迟。大多用“波足”作为特征点，因为“波足”描绘详细而且不受两个部位波形差异的影响。在SphygmoCor Vx测量仪中，确定波足的算法有四种。 脉冲高度百分比、 EMBED Equation.DSMT4 最大值、相交的切线、导数2的最大值。此处不作陈述。 五(基于频移的测量方法 目前常见的方法仅超声法一种。 1( 超声法 压电传感器向动脉发射超声波(Ultra-Sound)，超声波在动脉壁上发生反射，反射波由另一个传感器接收。动脉壁的收缩舒张引起反射波的相位偏移(多普勒效应)，从该偏移中得知动脉的收缩舒张状态，对应的压力即收缩压和舒张压。该方法广泛应用于儿童测量。 2.3 分析方法 从前面分析可知，振荡法是目前检测血压中相对性价比最高因而也是最常用的方法。本文血压检测的硬件基于振荡法，所以下面将着重介绍振荡法中血压的分析方法。 目前利用该原理的分析方法很多，基于判定准则的不同主要分为两大类: 一类基于统计规律:通过大量样本测试，确定脉搏波中收缩压和舒张压处的幅值与最大幅值之间的关系，以此为基础判定个体血压;另一类基于脉搏波的波形特征;通过辨识脉搏波在收缩压和舒张压处的波形特征来判别血压[15]。 下面分别对这两类方法进行阐述。 2.3.1 基于统计规律的分析方法 在用振荡法测量过程中，外加袖带压力和血压经历了如下的连续变化关系[16]:开始阶段，袖带压力大于收缩压，动脉被完全堵塞，无振荡波或仅有细小的振荡波;袖带压力逐渐降低，小于收缩压后，动脉逐渐弹开，振荡波幅逐渐增大;当袖带压力等于平均脉压时，动脉管壁处于完全去负荷状态，波幅达到最大值;袖带压力降 到平均脉压以下时，臂带逐渐放松，波幅逐渐减小;袖带压力进一步降低，小于舒张压时，动脉管腔己充分扩张，管壁刚性增加，波幅维持较低水平。相应的波形如图2-l。 基于统计规律的分析方法判定平均脉压的准则是:袖带内振荡信号达到最大值时对应的最小袖带压力为动脉平均压。该准则目前已基本得到公认。该准则首先于1969年由Posey等人通过动物实验发现并提出，Mauck等人的实验与理论研究进一步支持了该准则。1979年Ramsey和Yelderman及Ream用振荡法测量人体血压，所测的平均压与直接法具有高度相关性，验证了平均压测量标准。Kimble等人于1981年测量了17个新生婴儿的血压，并与直接法的结果做了比较，平均压基本一致。 在平均压的基础上判定收缩压和舒张压，比较典型的方法有两种:比例法和S判别法。 2.3.1.1 比较法 该法将脉搏波中每个振荡信号的幅值与脉搏波的最大幅值相比进行归一化处理，计算得到脉搏波的包络线，通过包络线确定收缩压和舒张压的归一化值与袖带压的对应关系来识别收缩压与舒张压，如图2-2所示。其中，As/Am为收缩压力的归一化值，Ad/Am为舒张压的归一化值。As为收缩压所对应的脉搏波幅度，Am为平均压所对应的脉搏波幅度，即最大脉搏波幅度，Ad为舒张压所对应的脉搏波幅度，CP为袖带压力。 不同仪器所采用的归一化值不尽相同，As/Am和Ad/Am究竟为何值，没有统一的标准，因为袖带内振动波幅度及波形受诸多因素影响，如心率、脉压、动脉弹性及袖带顺应性等因素对归一化值都有影响。就一般而言，收缩压分布在包络线上升沿的40%,80%的地方，舒张压分布在包络线下降沿50%,90%的地方，包络线的幅度一般在1nnHg,4mmHg之间[17]。具体情况因人而异，同一人在不同的状态下包络线形状不同、归一化值也会有所不同。不同个体之间的差异有时会是很大。 该算法优点是比较简单，但具有难以克服的缺点: ?基于统计规律，适用于大量样本，对于个体对象，只能得到统计规律角度上的收缩压、舒张压的大小.对个体精确度较低。 ?不同的测试仪器，收缩压、舒张压的归一化值不同，难以标准化。 ?归一化值受多种因素影响:压力波幅度、动脉粘弹性、袖套大小和袖套上臂组织系统的弹性、袖套弹性等因素均可能在收缩压和舒张压的测量中引起误差。 2.3.1.2 S判别法 Sapinsk提出了S判别法。判别血压时首先确定脉搏波幅度的最大值Am然后对最大值所在的振荡波进行积分再除以波动周期得到收缩压对应的波动幅度A(sp)，舒张压对应的波动幅度A(dp)则由最大幅度与A(sp)的差值得到。在脉搏波曲线上，波动幅度为A(sp), A(dp)时的袖套压力即收缩压、舒张压。 2.3.2 基于脉搏波的波形特征分析方法 该分析方法由脉搏波波形入手，寻找收缩压、舒张压处波形的特异性，并由此判别血压。典型的判别方法有三种:突变点法、拐点法和最大斜率法。 2.3.2.1 突变点法 突变点法认为，收缩压和舒张压对应着脉搏波幅度发生突变的点。Corall与Strunin于1975年提出，收缩压判别点在振动波幅度有明显增加处，即第一个突然跳变处。舒张压判别点在振动波幅度明显减小处，即最后一个突然跳变处。 寻找突变点时，有差分和比值两种算法。差分法求脉搏波上相邻振荡信号幅度的差值，差值最大的点为突变点。比值法求相邻两振荡信号的幅度比值，比值最大的点为突变点。假设相邻两个振荡信号的幅度为A1和A2，则 差分:(Al-A2) 比值:A1/A2,[(A1-A2)/A2]+1 二者均能检测出幅度的变化，差分法检测变化的绝对值，比值法检测变化的相对值。 该算法基于脉搏波的跳变与动脉由阻塞到开启到完全打开状态一一对应，有一定的理论基础。但在实际应用中，由于心脏收缩引起近心端的血管扩张，有振动传递至袖带中，仍能检测到细小的波动，第一跳的出现并不总是非常明显，因而影响收缩压的识别;同时脉搏波的波形因人而异，有时会出现二次峰值，或者脉搏波在消失前振荡信号的幅度近似相等等现象，给舒张压的判别也带来很多困难。因此该算法简单单测量精度不稳定，已逐渐被其他的方法所替代。 2.3.2.2 拐点法