[发明专利]一种从脉搏波中提取传导时间的计算方法

说明书

技术领域

本发明属于医学信号处理领域，涉及一种脉搏信号中传导时间的计算方法，特别适合血压及其他血流参数检测中传导时间的计算方法。

背景技术

脉搏波传导时间是人体血液循环系统中重要的生理参数，反映了血管壁弹性及硬化程度，且传导时间与动脉血压之间存在线性关系，所以，准确的获取传导时间对于医学诊断和科学研究都有非常重要的意义。

常见的提取传导时间的方法一般有三种：第一种方法是采用在动脉的不同位置采集血管搏动波形，由此计算出该段距离所需传导时间，但该方法对位置的固定要求较为严格，且需实现两点波形采集的同步，如果位置稍有变动或波形没有实现同步，往往会产生较大误差。第二种方法是心电脉搏法，它通过采集心电信号和动脉末端脉搏信号，计算心电与脉搏信号相应特征点的时间间隔，来表示传导时间，但该方法需采集心电信号，增加了不少操作的难度，在产品中应用极为不便，也使对该参数的监测失去意义。第三种方法是加速脉搏波提取法，它通过采集容积脉搏波，并经两次微分获得加速脉搏波，从加速脉搏波中提取传导时间，该方法虽所需检测设备少，且传导时间的规律变化明显，但由于加速脉搏波相应特征点位置随血压值变化而变化，且特征点在不同位置的波形形态会随之稍有差异，要准确从波形中识别出来仍较困难，目前仍没有一个较为准确的传导时间的计算方法。

综上，目前对传导时间计算中采集和提取方法还存在不足，还没有采用数据分割和区间搜索方法的报道。

发明内容

本发明所要解决的的技术问题是提供一种从加速脉搏波提取和计算传导时间的可靠计算方法，该方法在不同血压值，对应的加速脉搏波C特征点位置发生变化的情况下，对各个特征点的捕获准确，提高传导时间计算的准确性和稳定性。

为了解决该技术问题，本发明采用数据分割和区间搜索方法，具体技术方案如下：

（1）采集脉搏波：获取脉搏波信号，并经滑动均值滤波，获得平滑原始脉搏波；

（2）计算加速脉搏波：对原始脉搏波进行二次微分并滤波，获得平滑加速脉搏波；

（3）数据分割：对获得的一段加速脉搏波，依次搜索出波峰值A，波峰值A后第一个波谷值B，波谷值B后第一个最接近零的点Z，及点Z后第一个波峰值M，利用此四点将加速脉搏波进行数据分割；波峰值A与峰值M区间被波谷值B和零值Z分割成三段区间，A至B段的Ⅰ区间，B至Z段的Ⅱ区间，Z至M段的Ⅲ区间；

（4）Ⅱ区间和Ⅲ区间C特征点搜索：对上述分割后的数据区间，分别在Ⅱ区间和Ⅲ区间搜索C特征点；

（5）计算传导时间：利用搜索出的C特征点位置和A特征点位置，计算A-C两点时间间隔，获得传导时间。

对容积脉搏波进行微分并滤波后，从获得的加速脉搏波，可以很清晰的看到波形呈现很有规律的上升和下降，如附图2所示。这些上升支和下降支可以很好的解释心脏搏动引起的血液迸出与血液回流和血管的变化关系。

由心血管变化关系分析可知脉搏波传导时间可通过A-C段时间间隔表示，它能比较准确的反映血液从心脏搏出到传递至手指末端毛细血管所需的时间。

但加速脉搏波中，C特征点位置会随着动脉血压的不同，而会产生相应变化，主要存在三种变化，见附图3。在对上百位自愿者血压值与C特征点位置的监测中发现，随着人体动脉血压的升高，C特征点位置会朝波谷B方向逐渐移动，并且C特征点前后的波形也由陡峭逐渐变得平缓，在移动至零点前时，又会表现出小的波峰或较大转折切迹，针对血压的连续变化，C特征点的前移过程，也是一个连续不间断的过程，在这个过程中，会出现图3中三个较典型的波形特征，所以，能准确识别出此三类波形特征，就能准确捕获C特征点在B至M区间内任何位置时的状态。

本发明的优点是：本发明首先对一个周期加速脉搏波进行数据分割，由于分割特征点附近的波形特征较为明显，从加速脉搏波中可以完全准确查找出，所以，利用这些分割特征点，可以进一步缩小，所需A，C特征点的搜索范围。针对分割后的数据区间，可以很明确的确定出，A，C特征点所在的数据区间，A特征点作为数据分割特征点可以完全准确的搜索出，而C特征点则可以非常准确的定位到B至M区间内，针对不同血压值时相应C特征点位置的不同，利用零值点Z将该区间继续分割开，对两个细分区间，分别采用斜率阈值法和平行切线法，实现C特征点的准确捕获，从而提高了传导时间计算的准确性和稳定性。本发明的方法算法计算量小，硬件要求较低，计算准确，尤其在对不同人群脉搏波及不同血压时的传导时间计算，仍能保证数值的准确和稳定，加快了将传导时间真正应用到血压及血流相关参数检测中。

附图说明