不同行为状态下主动脉血压中低频波的测量与计算 - 图文

上海大学2014～2015学年秋季学期研究生课程报告

课程名称： 生物医学工程进展 课程编号： 071203901

题目: 不同行为状态下主动脉血压中低频波的测量与计算

研究生姓名: 廖宇 郭城 李琦 学 号: 评语:

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摘 要

主动脉搏波是人体重要的一个生理参数，可以通过脉搏波估算出人体血压，心率等。脉搏波是一个由多信号组成的复杂波，包括心率信号（1HZ），呼吸信号（0.5HZ左右）以及其他低频信号。其中，有研究者认为在0.05-0.2HZ频段中存在一路低频信号，可以反映人体血管相关的生理状态。然而，这路信号会因为不同的人或相同的人在不同的行为状态下出现的频率而略有差异。本文利用脉搏波传导时间与血压之间在一段时期内存在的一种线性关系，可以连续无创的测量血压的方法对血压进行测量，然后再进行功率谱分析，可以在峰值处找到这路信号。

Abstract

The active pulse wave is one of human body important physiological parameters; it can estimate the pulse of human body blood pressure, heart rate, etc. Pulse wave is complex and composed of multiple signal waves, including heart rate signal (1 HZ), respiratory signal (0.5 HZ), as well as other low frequency signal. Among them, the researchers think that there exists a low frequency signal in the 0.05-0.2 HZ frequency, which can reflect the physiological state of the human body blood vessel related. However, this signal will be slightly different because of the different people or the same person in the condition of different behavior. This paper uses a linear relationship of the time between blood pressure and pulse wave conduction in a period, which can continuous noninvasive measurement method to measure blood pressure, and then through power spectrum analysis, the signal can be found in the peak in the road.

1. 引言

血压是反映人体循环系统机能的重要参数。通常所说的血压都指动脉血压,即由心脏泵血活动造成的血液对单位面积血管壁的侧压力，它和心脏功能及外周血管的状况有密切联系。血压在每个心动周期中都连续变化,压力的最大值称为收缩压(systolcipersus,SP)，最小值为舒张压(diasotliePerssuer,DP)。一个完整的心动周期中的平均压力称为平均压(eanarteyrperssuer,MAP)。

利用脉搏波速度测量血压是一种无创连续测量方法。早在1922年,Bazzett已发现脉搏波传导速度(pulsewaveantrsitve-loeity,PWTV)或传导时间(pulsewaveartnsittime,PWTT)和动脉血压值有关,也同血管容积和血管壁弹性量有关网。此后有多篇利用脉搏波速度估算动脉

血压的报道。1957年,Lansdown提出在一定范围内,PWTT和动脉血压BP之间呈线性相关,而且这种关系在某一个体身上,在一段时期内是相对稳定的阁。但是,对每位个体来说,这种PWTT和BP之间的比例系数又是由于各个血管壁组织结构不同而差别较大。在以往的应用PWTT估算血压的研究中,对不同个体多是采用同样的参数来计算。事实上,动脉壁的弹性因人而异。所以,在利用脉搏波传递时间估算特定个体的血压之前,应该首先获得被测个体的特征参数。本文利用流体静力差原理,改变人体特定部位血管内的压力,从而得到不同个体的特征参数,构建出针对特定个体的血压方程并利用此方程由PWTT估算出血压[1]。

2. 原理与方法

研究表明，在一定范围内，脉搏波传导时间PWTT和血压BP呈线性相关，并且在一定时间内这种相关关系是稳定的，即 BP = A - B*PWTT。

其中，A，B表示待定系数，其值因个体和状态而异，但是同一个个体在短时间内，这个数值是确定的。从原理上讲，只要两个独立的实验就可以确定它们的值，但是，考虑到在不同行为状态下，可能改变血管壁的特性，从而改变脉搏波传导速度，导致脉搏波传导时间的变化，最终测得的值会有很大的偏差。

于是，我们进行了两组独立的实验，即静息状态和运动后状态，然后通过在两种不同状态下的人体不同的动作（平坐，抬腿）下分别进行测量血压和脉搏波传导时间。

PWTT的计算如下图所示：

取心电R波峰值为起始点，到脉搏波起始上升至1/4处止，这段时间差值为PWTT 我们通过检测2min的脉搏波和心电信号，随后便通过手臂式血压测量仪测量血压值，这样就能得到四组（静息平坐，静息抬腿；运动后平坐，运动后抬腿）不同的BP与PWTT的值，再利用它们的线性关系可以得到系数A,B值。

3. 结果

手臂血压仪测得的血压：

状态 血压（mmHg） 静息平坐 70 静息抬腿 运动后平坐 运动后抬腿 通过心率波和脉搏波得出的PWTT：

状态 74 70 71 平均PWTT（ms） 静息平坐 287.8361 静息抬腿 283.8153 运动后平坐 运动后抬腿 274.9816 260.1016 通过线性关系公式系数A,B的计算结果:

状态 系数A,B 代入后得到的血压平均值 （mmHg） 74.0076 静息 A=356.347 , B=0.9948 运动后 A=88.4799, B=0.0672 70.0077 这样得到各自的血压方程：静息（BP=356.347+0.9948·PWTT） 运动后（BP=88.4799一0.0672PWTT）

（1）静息时平坐与抬腿功率谱对比：