基于心电信号和脉搏波信号的连续血压测量研究

论文摘要

我国26%的人存在心血管病高危风险,每年死于心血管病的人数为250万至300万,每年治疗心血管疾病花费高达3098亿元。随着人类社会的发展,人类的平均寿命有所增加,这一趋势改变了人类的年龄结构分布,老龄人口比例不断增大。而老年人是心血管疾病的多发年龄段。由此可见,我国在心血管疾病方面面临巨大的挑战。因此,治疗和预防心血管疾病是的一项艰巨任务。血压是预防和治疗心血管疾病的一个重要参数,对患者心血管系统疾病的诊断治疗,以及普通人群心血管疾病的预防具有重要的意义,是医院的常规检测项目之一。测量血压的方法当中,无创血压检测方法普遍受到人们的欢迎。无创检测法操作方便,不需要手术操作,操作安全,避免了有创法可能产生的感染,便于大量使用。脉搏波传导速度(Pulse Wave Velocity,PWV)是连续无创血压测量的热门技术之一。1976年,Brain Gribbin等提出利用脉搏波传播速度连续测量血压变化,并且获得了成功,但是当时并未能给出准确的血压值。脉搏波波速法使得无创测量每搏血压更为方便,具有重要的意义。但是脉搏波波速法的测量精度以及每次测量之前需要利用其他方式先测量血压,进行参数标定,是阻碍其推广应用的主要障碍之一。因此需要研究人员不断进行相关研究,提高通过脉搏波波速法的测量血压的精度和克服测量前需要进行参数标定的缺陷,为无创血压测量提供更为快捷的方法。脉搏波波速法不仅可以测量血压,而且还是评价血管弹性的重要参数。血压与血管弹性之间存在重要的联系。本课题通过在频域当中分析脉搏波,提取出评价血管弹性的新参数。试验数据分析表明这一新参数可以很好的评价血管弹性,具有测量方便的优势。然后通过分析在不同个体之间这一参数的差异和脉搏波波速的差异所引起血压的变化,得到它们在多个体位下具有较好的相关性。由此本课题提出综合利用血管弹性和脉搏波波速测量血压的方法,为在不同个体之间利用脉搏波波速法进行血压测量时,需要重新标定参数的问题提供解决途径,探索血压测量新方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 血压测量的方法
• 1.2.1 直接测量法
• 1.2.2 柯氏音法
• 1.2.3 示波法法
• 1.2.4 动脉张力测定法
• 1.2.5 容积补偿法
• 1.2.6 脉搏波波速测定法
• 1.3 心血管生理
• 1.3.1 血压的生理机制
• 1.3.2 影响血压的因素
• 1.3.3 脉搏波生理信息
• 1.4 课题研究内容
• 2 信号采集平台搭建
• 2.1 心电及压电脉搏波传感器
• 2.1.1 心电传感器
• 2.1.2 压电传感器
• 2.2 模拟信号调理电路
• 2.2.1 心电信号调理电路
• 2.2.2 脉搏波信号调理电路
• 2.3 AD 模数转换及数据通讯电路
• 2.4 上位机采集平台搭建
• 3 实验分析方法
• 3.1 离散傅里叶变换
• 3.2 数据处理分析理论
• 3.2.1 方差分析
• 3.2.2 回归分析
• 3.3 分段三次埃尔米特插值法
• 4 脉搏波与血管弹性的关系
• 4.1 血管弹性的生理变化
• 4.2 通过频域分析脉搏波提取血管弹性评价参数
• 4.2.1 实验方法
• 4.2.2 实验结果与分析
• 5 WSAFP 和 PWV 对血压的影响
• 5.1 实验方法
• 5.2 实验结果与分析
• 6 总结
• 6.1 主要工作与成果
• 6.2 存在的主要不足之处
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果