[发明专利]基于脉搏波频谱分析提高血管硬度测量精度的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高血管硬度测量精度的方法。特别是涉及一种可提高血管硬度计算精度的脉搏波频域处理，将脉搏波频域处理中小波变换和谱能比的测量应用于提高血管硬度参数精度的基于脉搏波频谱分析提高血管硬度测量精度的方法及装置。

背景技术

动脉弹性是反映人体心血管系统功能的重要指标。动脉弹性的好坏，反映了人体心血管系统功能的好坏。对于动脉弹性的检测，目前已有多种无创性手段检测动脉系统的弹性功能，血管超声、磁共振、脉搏波传导速度、压力反射波的收缩期增强指数、脉搏波舒张期衰减参数和血压测量时袖带内压力震荡波分析等。但是这些方法要么是有创伤性的，要么是需要大型昂贵仪器的，要么是操作实现复杂的，都不适合家庭保健，个人检测。

动脉血管随心脏的收缩与扩张而周期性搏动的现象，称为脉搏。脉搏尽管是由心脏所驱动，但经血流沿动脉在人体内要走过曲折而漫长的路径才能到达远离心脏的肱动脉处。这样，它不仅要受到心脏状况的影响，同时要受到内环境调控功能器官状态所需血液参数以及系统状态参数等的影响。事实上，人体所有的功能和活动是相互作用的，且均受自主神经系统(autonomic nervous system，简记ANS)所控制。反之，ANS的作用(如心跳减慢、血管扩张、胃液分泌等)将以某些方式显现在脉搏(脉象)中。因此，脉搏丰富的谐波的强度和频率成分包含了人体健康状况的绝太多数信息。

生物医学信号可根据它们是否遵循确定性的规律而分为“确定(性)信号”和“随机(性)信号”两大类。严格来讲，所有的生物医学信号都是非平稳的随机信号。但是这并不是说在所有的情况下都这样处理他们，而是根据生物医学信号自身变化性质的不同，通常在一定条件下可作适当的简化处理。

脉搏信号和心电信号是最接近于周期性的确定性信号，但实际上它们并不完全是确定的，脉搏信号也并非恒定不变的，而是不断地出现一些微小变化，尤其是它会随着人体的各种生理病理因素及周围环境条件的变化，其波形会随机地变化，正在于此，它在医学诊断中具有重要的意义。脉搏信号具有如下具体特点：(1)信号弱、干扰强(2)频率低(3)变异性。由于脉搏信号的复杂性、变异性、信号源的不可触及，以及信号检测的无创性要求，给脉象信号的检测和处理带来了许多挑战性的问题，这些问题的满意解决很大程度上均依赖于检测技术、信号分析技术和计算机技术的发展。

小波变换是20世纪末应用数学领域最杰出的成果，它在信号分析等工程技术领域取得了巨大成功，并且已经成为众多学科共同关注的热点。小波变换的本质是信号的时问一尺度分析方法，具有多分辨率分析的特点，而且在时频两域具有表征信号局部特征的能力，被誉为“数学显微镜”。脉搏信号经小波变换，其低频部分保留了绝大部分信息和能量。同时，在脉搏信号的突变点(或奇异点)处，经小波变换后生成的特征向量的模会相对较大。这些优点非常有利于脉搏信号的识别。

上述现有技术的主要缺点是，脉搏波的时域处理丢失了大量的频域信息，另外对某些人而言每一个周期也不尽相同，一个周期里的特征点类型与另一周期的也不完全一致，这些都导致脉搏波特征点的识别变得很复杂。而目前的频域处理还停留在方法的研究上，没有将研究成果与脉搏时域处理引入到实际的脉搏信号处理中去。血管硬度反映动脉弹性功能，但测量时的身体活动情况，比如呼吸、手臂的活动、心理的活动等等都会使最后的结果有所变化。同样还有其他的因素导致测量结果的不准确，例如：袖带的缠绕方式、测量体位等等。对于血压和血管硬度的测量各自有很多产品，也有很多方法。但是同时得到他们的数值由于方法不同导致测量仪器会比较复杂，数据处理比较繁琐，也有少数基于同一方法的如脉搏波测量，但是由于模型过于简单使测量精度很低，所以无论市场上还是研究中都没有较为精确的用同一种方法测量血压和血管硬度的仪器。且这些方法要么是有创伤性的，要么是需要大型昂贵仪器的，要么是操作实现复杂的，都不适合家庭保健，个人检测。所以目前亟待解决的问题是讲脉搏频域信号处理的研究成果应用到现有的血管硬度检测中，力求在信号处理领域中提升血管硬度检测的精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可提高血管硬度计算精度的脉搏波频域处理，将脉搏波频域处理中小波变换和谱能比的测量应用于提高血管硬度参数精度的基于脉搏波频谱分析提高血管硬度测量精度的方法及装置。

本发明所采用的技术方案是：一种基于脉搏波频谱分析提高血管硬度测量精度的方法及装置，其方法，包括有如下步骤：

第一步：采集脉搏信号，进行通用的脉搏信号预处理过程；

第二步：单片机读取经过预处理的脉搏信号；