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1、10申请公布号CN104188642A43申请公布日20141210CN104188642A21申请号201410494010522申请日20140924A61B5/02220060171申请人中国科学院合肥物质科学研究院地址230031安徽省合肥市蜀山湖路350号72发明人张永亮胡福松叶骏马祖长孙怡宁黎承涛何子军曹庆庆杨剑吴庆园74专利代理机构安徽省合肥新安专利代理有限责任公司34101代理人何梅生54发明名称一种无创获取中心动脉压力波形及其相关参数的装置与获取方法57摘要本发明提供了一种无创获取中心动脉压力波形及其相关参数的装置与获取方法，其特征在于该装置包括血压信号采集单元、脉搏信号采集。
2、单元、脉搏信号处理单元及波形重构单元；通过采集由桡动脉脉搏波和肱动脉血压值组成的动脉信息，并利用适用于中国人群的传递函数，从桡动脉压力波形中重构人体中心动脉压力波形，获取中心动脉压力波形及其相关参数。本发明测试流程简单、操作简便且无创，可以很好地满足中国人群的心血管疾病筛查和普查要求。51INTCL权利要求书2页说明书4页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书4页附图3页10申请公布号CN104188642ACN104188642A1/2页21一种无创获取中心动脉压力波形及其相关参数的装置，其特征在于包括血压信号采集单元、脉搏信号采集单元、脉搏信号处理单元。
3、和波形重构单元；所述血压信号采集单元用于获取人体肱动脉血压值；所述脉搏信号采集单元用于获取人体外周动脉脉搏波信号；所述脉搏信号处理单元与血压信号采集单元和脉搏信号采集单元相连接，用于采集所述外周动脉脉搏波信号并进行分析处理，获得外周动脉脉搏波形，然后以肱动脉血压值对所述外周动脉脉搏波形进行标定，获得外周动脉压力波形，再对所述外周动脉压力波形进行平均，获得外周动脉平均压力波形；所述波形重构单元与所述脉搏信号处理单元相连接，用于由外周动脉平均压力波形获得重构中心动脉压力波形，并从重构中心动脉压力波形中获得中心动脉相关参数。2根据权利要求1所述的无创获取中心动脉压力波形及其相关参数的装置，其特征在于。
4、所述脉搏信号处理单元对获取的外周动脉脉搏波信号进行分析处理包括滤除外周动脉脉搏波信号的噪声和去除外周动脉脉搏波信号的基线漂移。3根据权利要求1或2所述的无创获取中心动脉压力波形及其相关参数的装置，其特征在于所述人体肱动脉血压值包括肱动脉收缩压、肱动脉舒张压和肱动脉平均压；所述人体外周动脉脉搏波信号为人体桡动脉脉搏压力信号。4根据权利要求1所述的无创获取中心动脉压力波形及相关参数的装置，其特征在于所述中心动脉相关参数包括中心动脉收缩压CSBP、中心动脉舒张压CDBP、中心动脉脉压CPP、反射波增长指数CAIX、左心负荷指数CSPTI、心肌灌注指数CDPTI和心内膜下心肌活力率CSEVR。5一种利。
5、用权利要求1所述装置的无创获取中心动脉压力波形及其相关参数的方法，其特征在于包括以下步骤A、以脉搏信号采集单元获取人体桡动脉脉搏波信号；B、脉搏信号处理单元采集所述桡动脉脉搏波信号，滤除桡动脉脉搏波信号的噪声、去除桡动脉脉搏波信号的基线漂移，获得桡动脉脉搏波形，并以肱动脉血压值对所述桡动脉脉搏波形进行标定，获得桡动脉压力波形，然后将各个周期的桡动脉压力波形进行平均，获得桡动脉平均压力波形PRT；C、波形重构单元采集所述桡动脉平均压力波形PRT并对其进行快速傅里叶变换，获得桡动脉压力波形的频域形式PR，然后通过中心动脉至桡动脉的传递函数HAR获得中心动脉压力波形的频域形式PA，最后再对PA进行逆。
6、傅里叶变换，即得重构中心动脉压力波形；由PR通过HAR获得PA的公式如式1所示PAPR/HAR1D、波形重构单元从重构中心动脉压力波形中获得中心动脉相关参数。6根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述中心动脉相关参数包括中心动脉收缩压CSBP、中心动脉舒张压CDBP、中心动脉脉压CPP、反射波增长指数CAIX、左心负荷指数CSPTI、心肌灌注指数CDPTI和心内膜下心肌活力率CSEVR。权利要求书CN104188642A2/2页37根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述的中心动脉至桡动脉的传递函数HAR是按如下方法构建1获取N位中国受试者的中心动脉压力波形和桡动脉压力波形，N80；2将所获得。
7、的N个中心动脉压力波形的起点移动到同一位置后叠加、取平均，获得一个周期的标准中心动脉平均压力波形PA1T；将所获得的N个桡动脉压力波形的起点移动到同一位置后叠加、取平均，获得一个周期的标准桡动脉平均压力波形PR1T；3对所述标准中心动脉平均压力波形PA1T按式2进行快速傅里叶变换FFT，获得标准中心动脉平均压力波形的频域形式PA1式中MA为PA1的模，为PA1的相位；对所述标准桡动脉平均压力波形PR1T按式3进行快速傅里叶变换FFT，获得标准桡动脉平均压力波形的频域形式PR1式中MR为PR的模，为PR1的相位；4由式4计算获得中心动脉至桡动脉的传递函数HAR式中MARMR/MA，为HAR的模为。
8、HAR的相位。权利要求书CN104188642A1/4页4一种无创获取中心动脉压力波形及其相关参数的装置与获取方法技术领域0001本发明涉及生物医学工程技术领域，具体涉及一种无创获取中心动脉压力波形及其相关参数的装置与获取方法。背景技术0002中心动脉压力波形是由左心室射血产生的前向波和遇到外周血管阻力返回的反向波两部分组成的。由于人体血管在不同位置上动脉厚度、弹性以及反射波返回时间的不同，导致动脉压力波形在形态和幅度上存在差异，这使得外周血管不能很好地反映中心动脉的血管状态。而目前有研究表明，中心动脉血压与心血管发病的关系要比外周动脉血压更为密切。因此，获取中心动脉压力波形是临床研究所必需的。
9、。0003目前，中心动脉压力波形的测量技术有两种方法无创法和有创法。有创法通过在左心室输出口插管获得，但这种方法由于有创，操作难度大，无法在人群中普及。无创法通过对大样本数据分析，获得中心动脉桡动脉压力波形传递函数，从测量到的人体桡动脉压力波形，利用该传递函数获取中心动脉压力波形。该方法已被澳大利亚ACTOR公司采用，并生产出SPHYGMOCOR产品。但该产品构建的传递函数是以国外人群作为样本的，对能否适用于中国人群的中心动脉压力波形获取还有待验证。因此，有必要创造适用于中国人的产品并构建适用于中国人群的传递函数模型。发明内容0004本发明是为解决上述问题，提供一种无创获取中心动脉压力波形及相。
10、关参数的装置及获取方法。0005本发明为解决技术问题采用如下技术方案0006本发明无创获取中心动脉压力波形及其相关参数的装置，其特点在于包括血压信号采集单元、脉搏信号采集单元、脉搏信号处理单元和波形重构单元；0007所述血压信号采集单元用于获取人体肱动脉血压值；0008所述脉搏信号采集单元用于获取人体外周动脉脉搏波信号；0009所述脉搏信号处理单元与血压信号采集单元和脉搏信号采集单元相连接，用于采集所述外周动脉脉搏波信号并进行分析处理，获得外周动脉脉搏波形，然后以肱动脉血压值对所述外周动脉脉搏波形进行标定，获得外周动脉压力波形，再对所述外周动脉压力波形进行平均，获得外周动脉平均压力波形；001。
11、0所述波形重构单元与所述脉搏信号处理单元相连接，用于由外周动脉平均压力波形获得重构中心动脉压力波形，并从重构中心动脉压力波形中获得中心动脉相关参数。0011本发明无创获取中心动脉压力波形及其相关参数的装置，其特点也在于0012所述脉搏信号处理单元对获取的外周动脉脉搏波信号进行分析处理包括滤除外周动脉脉搏波信号的噪声和去除外周动脉脉搏波信号的基线漂移。说明书CN104188642A2/4页50013所述人体肱动脉血压值包括肱动脉收缩压、肱动脉舒张压和肱动脉平均压；0014所述人体外周动脉脉搏波信号为人体桡动脉脉搏压力信号。0015利用上述装置的无创获取中心动脉压力波形及其相关参数的方法，其特点在。
12、于包括以下步骤0016A、以脉搏信号采集单元获取人体桡动脉脉搏波信号；0017B、脉搏信号处理单元采集所述桡动脉脉搏波信号，滤除桡动脉脉搏波信号的噪声、去除桡动脉脉搏波信号的基线漂移，获得桡动脉脉搏波形，并以肱动脉血压值对所述桡动脉脉搏波形进行标定，获得桡动脉压力波形，然后将各个周期的桡动脉压力波形进行平均，获得桡动脉平均压力波形PRT；0018C、波形重构单元采集所述桡动脉平均压力波形PRT并对其进行快速傅里叶变换，获得桡动脉压力波形的频域形式PR，然后通过中心动脉至桡动脉的传递函数HAR获得中心动脉压力波形的频域形式PA，最后再对PA进行逆傅里叶变换，即得重构中心动脉压力波形；0019由P。
13、R通过HAR获得PA的公式如式1所示0020PAPR/HAR10021D、波形重构单元从重构中心动脉压力波形中获得中心动脉相关参数。0022所述中心动脉相关参数包括中心动脉收缩压CSBP、中心动脉舒张压CDBP、中心动脉脉压CPP、反射波增长指数CAIX、左心负荷指数CSPTI、心肌灌注指数CDPTI和心内膜下心肌活力率CSEVR。0023中心动脉至桡动脉的传递函数HAR是按如下方法构建00241获取N位中国受试者的中心动脉压力波形和桡动脉压力波形，N80；00252将所获得的N个中心动脉压力波形的起点移动到同一位置后叠加、取平均，获得一个周期的标准中心动脉平均压力波形PA1T；0026将所获。
14、得的N个桡动脉压力波形的起点移动到同一位置后叠加、取平均，获得一个周期的标准桡动脉平均压力波形PR1T；00273对所述标准中心动脉平均压力波形PA1T按式2进行快速傅里叶变换FFT，获得标准中心动脉平均压力波形的频域形式PA100280029式中MA为PA1的模，为PA1的相位；0030对所述标准桡动脉平均压力波形PR1T按式3进行快速傅里叶变换FFT，获得标准桡动脉平均压力波形的频域形式PR100310032式中MR为PR的模，为PR1的相位；00334由式4计算获得中心动脉至桡动脉的传递函数HAR0034说明书CN104188642A3/4页60035式中MARMR/MA，为HAR的模为。
15、HAR的相位。0036与已有技术相比，本发明的有益效果体现在00371本发明的装置，通过外周动脉压力波形可以无创获取中心动脉压力波形，操作简单、难度小，对受试者不造成任何损害和不适，可以很好地满足中国人群的心血管疾病筛查和普查要求；00382本发明基于中国人群构建中心动脉至桡动脉的传递函数，使得重构的中心动脉压力波形更具有中国人群特征，有助于更加真实地反映中国人群的心血管功能状态。附图说明0039图1为本发明原理示意图；0040图2为本发明测量流程图；0041图3为中心动脉相关参数计算方法示意图；0042图4为桡动脉压力波获取中心动脉压力波的示意图。具体实施方式0043为使本发明的上述目的、特。
16、征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明实施例作进一步详细的说明。0044如图1所述，本发明无创获取中心动脉压力波形及其相关参数的装置包括血压信号采集单元、脉搏信号采集单元、脉搏信号处理单元和波形重构单元；0045血压信号采集单元用于获取人体肱动脉血压值；0046脉搏信号采集单元用于获取人体外周动脉脉搏波信号；0047脉搏信号处理单元与血压信号采集单元和脉搏信号采集单元相连接，用于采集外周动脉脉搏波信号并进行分析处理，获得外周动脉脉搏波形，然后以肱动脉血压值对所述外周动脉脉搏波形进行标定，获得外周动脉压力波形，再对外周动脉压力波形进行平均，获得外周动脉平均压力波形；0048。
17、波形重构单元与脉搏信号处理单元相连接，用于由外周动脉平均压力波形获得重构中心动脉压力波形，并从重构中心动脉压力波形中获得中心动脉相关参数。0049脉搏信号处理单元对获取的外周动脉脉搏波信号进行分析处理包括滤除脉搏波信号的噪声和去除脉搏波信号的基线漂移。0050具体实施例中，血压信号采集单元采用示波法血压计；脉搏信号采集单元采用脉搏波传感器。使用时，通过腕带将脉搏波传感器绑扎固定在桡动脉脉搏跳动最强处。0051如图2所示，利用上述装置获取中心动脉压力波形及其相关参数的方法包括以下步骤0052A、以脉搏信号采集单元获取人体桡动脉脉搏波信号，以血压信号采集单元用于获取人体肱动脉血压值包括肱动脉收缩压。
18、BSBP、肱动脉舒张压BDBP和肱动脉平均压BMAP；0053B、脉搏信号处理单元采集人体桡动脉脉搏波信号，滤除桡动脉脉搏波信号的噪声、去除桡动脉脉搏波信号的基线漂移，获得桡动脉脉搏波形，并以肱动脉血压值BDBP和说明书CN104188642A4/4页7BMAP对桡动脉脉搏波形进行标定，获得桡动脉压力波形，然后将各个周期的桡动脉压力波形进行平均，获得桡动脉平均压力波形PRT；平均方法是将各个周期的桡动脉压力波形的起点移动至同一位置处，然后叠加并平均。0054C、波形重构单元采集桡动脉平均压力波形PRT并对其进行快速傅里叶变换，获得桡动脉压力波形的频域形式PR，PRFFTPRT；然后通过中心动脉。
19、至桡动脉的传递函数HAR获得中心动脉压力波形的频域形式PA，PAPR/HAR；最后再对PA进行逆傅里叶变换，即得重构中心动脉压力波形PAT，PATIFFTPA；0055由PR通过HAR获得PA的公式如式1所示0056PAPR/HAR10057D、如图3所示，波形重构单元从重构中心动脉压力波形中获得中心动脉相关参数。其中CSBP为中心动脉收缩压，对应波形峰值点。CDBP为中心动脉舒张压，对应波形波谷点。CPP为中心动脉脉压，其计算公式为CPPCSBPCDBP。CAIX为反射波增长指数，其计算公式为CAIXAP/CPP，AP表示第一肩波点到峰值点之间血压的增量。左心负荷指数CSPTI表示左心室在收。
20、缩期遇到的阻力，其值对应中心动脉压力波形在收缩期与YCDBP直线所围成的面积。心肌灌注指数CDPTI表示左心室在收缩期前遇到的阻力，其值对应中心动脉压力波形在舒张期与YCDBP直线所围成的面积。心内膜下心肌活力率CSEVR为CSPTI与CDPTI的比值。0058如图4所示，利用传递函数模型，以桡动脉压力波为输入，获得中心动脉压力波作为输出。心脏收缩产生的脉搏波沿着动脉树向外周传递，由于受到血管壁和外周阻力等因素的作用，压力波的幅值、形态等特征会发生变化。多项临床研究表明，桡动脉压力波与主动脉压力波之间存在特定的传递函数关系。利用数学方法建立的传递函数模型，可用于基于桡动脉压力波重构中心动脉压力波。0059对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。说明书CN104188642A1/3页8图1说明书附图CN104188642A2/3页9图2说明书附图CN104188642A3/3页10图3图4说明书附图CN104188642A10。