[发明专利]基于体表两点脉搏波的中心动脉脉搏波监测系统及方法

权利要求书

1.一种基于体表两点脉搏波的中心动脉脉搏波监测系统，其特征在于：包括脉搏波信号获取与调理单元、脉搏波信号处理与中心动脉脉搏波重建单元和用户交互单元；

所述脉搏波信号获取与调理单元包括无创脉搏传感模块与脉搏波信号调理模块；

所述无创脉搏传感模块有两个，每个无创脉搏传感模块包括压电传感器、袖带、气泵、快速放气阀、慢速放气阀和气体压力传感器；压电传感器的探头通过袖带固定在体表动脉的任意一点位置上，气泵的输出端、快速放气阀的输出端、气体压力传感器的输入端分别通过导管与袖带连接，气体压力传感器的输出端、压电传感器的输出端通过脉搏波信号调理模块分别与脉搏波信号处理与中心动脉脉搏波重建单元的输入端连接，气泵的输入端、快速放气阀的输入端分别与脉搏波信号处理与中心动脉脉搏波重建单元的输出端连接；慢速放气阀通过导管与袖带连接；

所述用户交互单元包括LCD液晶屏、触摸屏和SD卡；

所述LCD液晶屏的输入端、触摸屏的输出端、SD卡的输入端分别与脉搏波信号处理与中心动脉脉搏波重建单元连接。

2.根据权利要求1所述的基于体表两点脉搏波的中心动脉脉搏波监测系统，其特征在于：所述脉搏波信号调理模块包括压力信号获取电路和脉搏信号获取电路；

所述压力信号获取电路包括前置放大电路、压力信号低通滤波器和压力信号比例放大电路；前置放大电路的输入端连接气体压力传感器的输出端，前置放大电路的输出端连接压力信号低通滤波器的输入端，压力信号低通滤波器的输出端连接压力信号比例放大电路的输入端，压力信号比例放大电路的输出端连接脉搏波信号处理与中心动脉脉搏波重建单元的输入端；

所述脉搏信号获取电路包括电荷放大电路、高通滤波器、脉搏波信号低通滤波器、脉搏波信号比例放大电路、陷波器和电平抬升电路；电荷放大电路的输入端连接压电传感器的输出端，电荷放大电路的输出端连接高通滤波器的输入端，高通滤波器的输出端连接脉搏波信号低通滤波器的输入端，脉搏波信号低通滤波器的输出端连接脉搏波信号比例放大电路的输入端，脉搏波信号比例放大电路的输出端连接陷波器的输入端，陷波器的输出端连接电平抬升电路的输入端，电平抬升电路的输出端连接脉搏波信号处理与中心动脉脉搏波重建单元的输入端。

3.根据权利要求1所述的基于体表两点脉搏波的中心动脉脉搏波监测系统，其特征在于：所述用户交互单元还包括与脉搏波信号处理与中心动脉脉搏波重建单元的输入端连接的按键。

4.根据权利要求1所述的基于体表两点脉搏波的中心动脉脉搏波监测系统，其特征在于：所述LCD液晶屏用于显示采集到的体表两点脉搏波波形以及重建所得的中心动脉脉搏波形。

5.根据权利要求1所述的基于体表两点脉搏波的中心动脉脉搏波监测系统，其特征在于：所述SD卡用于存储采集到的采集到的体表两点脉搏波波形数据和重建所得的中心动脉脉搏波形数据。

6.根据权利要求1所述的基于体表两点脉搏波的中心动脉脉搏波监测系统，其特征在于：所述脉搏波信号处理与中心动脉脉搏波重建单元设置有脉搏波数字信号处理模块和中心动脉脉搏波重建模块；

所述脉搏波信号处理与中心动脉脉搏波重建单元用于对检测到的体表动脉的两点位置的脉搏波信号进行A/D转换，截取固定时间段的体表动脉的两点位置的脉搏波信号，并对截取的信号进行规范化处理，即进行数字滤波处理去除干扰，去除信号平均值并归一化处理，得到规范化的脉搏波数据；

所述中心动脉脉搏波重建模块用于利用体表两点位置脉搏波计算分支血管通道的FIR模型，根据辨识出的两路分支血管通道的FIR模型和体表动脉的两点位置的脉搏波信号重建出中心动脉脉搏波，并将重建出的中心动脉脉搏波校准成具有真实压力幅值的中心动脉脉搏波。

7.采用权利要求1所述的基于体表两点脉搏波的中心动脉脉搏波监测系统进行中心动脉脉搏波监测的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：将两个压电传感器分别放置在被试者体表动脉的任意两点位置，并在两个压电传感器外绑缚袖带；

步骤2：确定脉搏波在最大幅值时对应的接触压力，即最大脉搏波幅值时袖带内的气体压力；

步骤2.1：通过气泵向袖带充入气体，袖带内的气压不断增加；

步骤2.2：分别获取袖带内的气压信号和脉搏波信号，当袖带内的气压达到设定的最大压力时，关闭快速放气阀并通过慢速放气阀放气；

步骤2.3：两个压电传感器分别检测体表动脉的该两点位置的脉搏波信号，并记录最大的幅值时脉搏波所对应的袖带内的气体压力值，即确定脉搏波在最大幅值时对应的接触压力；

步骤2.4：当袖带内的气压下降到设定的最小压力时，打开快速放气阀放出气体；

步骤3：通过气泵向袖带充入气体，袖带内的气压达到脉搏波在最大幅值时对应的接触压力时，两个压电传感器分别检测体表动脉的该两点位置的脉搏波信号；

步骤4：对检测到的体表动脉的两点位置的脉搏波信号进行A/D转换；

步骤5：截取固定时间段的体表动脉的两点位置的脉搏波信号，并对截取的信号进行规范化处理：进行数字滤波处理去除干扰，去除信号平均值并归一化处理，得到规范化的脉搏波数据；

步骤6：利用体表两点位置脉搏波计算分支血管通道的FIR模型； 

步骤6.1：将脉搏波从中心动脉到体表动脉的两点位置的传导过程描述为分支血管通道的FIR模型，中心动脉脉搏波作为输入，体表两点位置的测得的脉搏波形作为输出；

步骤6.2：利用从中心动脉脉搏波到体表外周动脉脉搏波的双通道盲辨识算法辨识出两路分支血管通道的FIR模型；

步骤7：根据辨识出的两路分支血管通道的FIR模型和体表动脉的两点位置的脉搏波信号重建出中心动脉脉搏波；

步骤8：将重建出的中心动脉脉搏波校准成具有真实压力幅值的中心动脉脉搏波。