基于脉搏波的连续血压监测仪器的设计

摘要

血压是重要的人体生理参数，血压的测量对于心血管系统疾病的预防、诊断和治疗具有重要的意义。血压受到人体生理状态、心理状态和外界环境的影响，在一定范围内不断变化，现有的单次测量不能反映血压的这种变化。连续血压监测可以反映血压在一天当中的变化规律，可以提前预警血压的突然变化，能够给出更全面的血压数据，便于医生做出诊断，可以大大降低高血压引起严重并发症的风险。
　　现有的连续血压测量方法或者对传感器的定位要求较高，或者由于有充气袖带的存在，不便于长期佩戴，或者测量设备复杂，不适于血压的长时间连续监测;针对这种现状，本文研究了基于脉搏波的连续血压监测方法，通过测量脉搏波传导时间来估算连续血压，并设计了相应的硬件系统和上、下位机软件，与水银血压计的对比实验表明该方法达到了美国医疗仪器促进协会(AAMI，Associationfor the Advancement of Medical Instrumentation)对于电子血压计血压测量准确性的评判标准;该方法对传感器定位要求不高，无袖带，测量装置简单，能够用于血压连续监测。
　　本文完成的主要研究工作如下:
　　1.设计了心电和光电脉搏波信号采集电路，心电采集采用了集成心电信号采集芯片ADS1191，光电脉搏波信号采集电路设计了发光二极管驱动电路，光电转换电路，放大及滤波电路和电平抬升电路等。
　　2.采用数字滤波的方法对两路信号进行了预处理，去除了基线漂移和工频干扰;采用差分阈值法进行心电R波顶点的识别，利用识别出的心电R波顶点在一个心动周期内找到脉搏波信号最小值点作为脉搏波特征点。
　　3.计算脉搏波传导时间，建立了脉搏波传导时间与血压之间的直线拟合数学模型，通过实验确定每个被测者的拟合直线参数，得到连续血压估算公式;对13名被测者的估算血压与水银血压计测量的血压进行误差分析实验验证连续血压仪器单次测量的准确性。
　　4.设计了模型参数校准实验，通过实验确定模型参数一段时间后的变化规律，从而确定了每次连续血压监测前的校准方法。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 连续血压测量的国内外现状

1．2．1 容积补偿法

1．2．2 动脉张力法

1．2．3 超声法

1．2．4 基于脉搏波的方法

1．3 本文完成的主要工作及结构安排

1．4 本章小结

第二章 基于脉搏波传导时间的连续血压测量理论

2．1 血压形成机理和影响因素

2．1．1 动脉血压的形成

2．1．2 影响动脉血压的因素

2．2 基于脉搏波传导时间的连续血压测量理论

2．2．1 脉搏波的形成机理

2．2．2 脉搏波传导时间与血压的关系

2．3 脉搏波传导时间的测量原理

2．3．1 心电的形成与特点

2．3．2 心电与脉搏波传导时间的测量

2．3．3 光电容积描记法的原理

2．4 本章小结

第三章 基于脉搏波传导时间的连续血压测量方法

3．1 心电信号特征点的识别

3．1．1 心电信号波形的预处理

3．1．2 心电信号的特征点识别

3．2 脉搏波信号特征点的识别

3．2．1 脉搏波信号波形的预处理

3．2．2 脉搏波信号的特征点识别

3．3 连续血压的计算

3．4 本章小结

第四章 基于脉搏波传导时间的连续血压监测仪器的设计

4．1 系统总体设计

4．2 硬件系统的设计

4．2．1 主控模块的设计

4．2．2 心电信号采集模块的设计

4．2．3 光电脉搏波信号采集模块的设计

4．3 软件系统的设计

4．3．1 软件总体设计

4．3．2 下位机软件设计

4．3．3 上位机软件设计

4．4 本章小结

第五章 实验与数据分析

5．1 实验设计

5．1．1 实验对象与实验设备

5．1．2 血压与PTT的测量方法

5．1．3 实验流程

5．2 实验结果分析

5．2．1 直线拟合结果分析

5．2．2 PTT估算血压的误差分析

5．2．3 一周以后重复校准实验结果分析

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢