基于脉搏波速法的无创连续血压检测系统

　　连续检测每搏血压在医学研究中具有很重要的意义。在航天飞行期间,为了及时了解和掌握航天员的生理状态,血压也是被检测的重要指标之一[1]。动脉插管法能够直接检测每搏血压。这种方法测量结果最为准确,但是测量前准备时间较长,对医护人员技术要求较高,插管后施术人体容易引发并发症,因此仅适用于危重病人的抢救和大手术病人。间接无创连续测量方法能够检测每搏血压及连续的动脉压波形,适用范围较广,为临床监护和医学研究提供更加充分的依据。

　　动脉张力测定法和容积补偿法能够间接连续测量血压。日本Colin公司的CBM系列仪器采用动脉张力测量法,其优点是测量精度较高,基本能够达到较长时间无创连续血压测量的要求,缺点为传感器对位移高度敏感,要长时间保持传感器测量位置比较困难,而加压装置在长时间测量过程中影响被测者舒适度。Yamakoshi带领的一个日本科研小组在2000年结合容积补偿法和电子导纳法开发出小型、便携的自动血压检测设备[2-3],可以连续测量每搏血压,且能不失真地测出血压波形。但由于气囊压力的作用,长时间测量会导致静脉充血而影响测量精度,且测得血压值中收缩压的离散性较大,没有达到AAM I推荐的标准差不超过8mmHg的标准[4]。

　　利用脉搏波速度测量血压是另一种无创连续测量方法。脉搏波速测定法是根据脉搏波沿动脉传播速率与动脉血压之间具有正相关的特点提出的,通过测量脉搏波速间接推算出动脉血压值。本文设计了一个新型的基于数字信号处理器 (digitalsignalprocessor, DSP)的无创连续血压测量系统,能同步采集和记录心电、脉搏波波形, 并在此基础上间接推算出动脉血压。本系统采用双波长光学法采集指端光电容积脉搏波,与采用动脉张力法和容积补偿法的无创血压检测仪器相比,传感器体积较小、结构简单、佩戴舒适,测量精度较高,能长时间连续测量每搏血压。原理与方法

　　脉搏波速法原理　1957年, Lansdown[5]提出在一定范围内,脉搏波传导时间(pulse transittmi e, PTT)和动脉血压BP之间呈线性相关,且这一关系对于某一个体来说,在一段时期内相对稳定。1986年, Callaghan等[6]对11例被试者进行研究,发现其中7例呈线性关系,另外4例呈高阶函数关系。

　　假设血管壁是理想弹性材料,忽略一些不可测得的参数如:血管壁弹性,心室等容器收缩时间(PEP),并对一些参数进行近似处理,如:人体血液密度等,经推导得出BP与PTT的关系为:

　　其中:a、b为待定系数,反映了不同血管生理状况下血压的变化,因此对于不同的人,其值不同,由实际测量标定。

　　PTT的定义及测量方法　对采集的心电信号进行小波变化,实现R波顶点检测;对采集到的指端光电容积脉搏波进行小波变化,检测脉搏波峰值。心电信号中R波峰值与手指脉搏波峰值之间的时间间隔即PTT(图1)。