一种具有房颤检测功能的电子血压计

摘要

本发明公开了一种具有房颤检测功能的电子血压计，包括采集模块，用于采集脉搏信号序列并提取记录脉搏时间间隔；判断模块，用于判断记录的脉搏时间间隔数量是否为预定数量的两倍或两倍以上；分组模块，用于将从小到大排序后的脉搏时间间隔的前预定数量个和后预订数量个分成两组；计算模块，用于计算两组脉搏时间间隔的偏差值；以及比较模块，用于将每个脉搏时间间隔偏差值与预定阈值进行比较以确定是否大于预定阈值，用于确定是否存在心律不齐。按照本发明实施例的电子血压计，将检测房颤的功能设置到具备脉搏信号采集功能的家庭常备的电子设备上，可降低用户花销，提高了该电子设备的功能性、实用性和利用率。

说明书

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，特别是涉及一种具有房颤检测功能的电子血压计。

背景技术

心房颤动简称房颤，是最常见的心律失常之一，且随着年龄增长房颤的发生率不断增加。房颤时，心跳频率不仅比正常心跳快得多，而且绝对不整齐，心房失去有效的收缩功能。房颤容易引起脑梗塞、血栓栓塞、心功能不全、心脏性猝死等并发症，其中20%的中风事件与房颤有关。房颤使动脉系统血栓栓塞和缺血性脑卒中的危险性增加五倍。因此，如果及时发现并治疗房颤，能大大降低并发症的发生率。

目前，房颤的诊断主要依靠心电图，心电图主要通过分析ECG信号检测房颤。然而，心电图设备昂贵，操作讲究专业性。而且，心电图检测房颤时需要在个体身上连接多根导联线，将探查电极安放在四肢和前胸壁上的固定位置来进行测量。对于普通人来说，如果不是身体健康情况已出现明显问题或具备健康意识而定时进行健康检查的人，一般都不会主动到医疗机构进行心电图检查，这种情况不利于房颤的发现。因此，需要寻找一种便于人们在非医疗条件下自行操作的具有房颤检测功能的设备。目前，有一种基于光体积描记原理的检测方式，检测时指尖轻放于手机摄像头与LED闪光灯上，从手机摄取的图像中提取脉搏波得到心电R-R间期，并基于R-R间期利用概论密度函数算法自动检测房颤。这种检测方式虽然方便，但由于智能手机还要支持其他功能，不能用于长期监测PPG（光电容积描记）信号，房颤检出的误判率高，这对于房颤潜在患者的初筛意义不大。另外，为房颤检测专门设计一个产品用于提高可能的房颤检出率是不实际更是不经济的，因为从用户角度考虑，需要购置一个新的设备；从设备角度来看的话，功能单一，利用率不高。

因此，需要寻找一种更为方便，能够提高房颤发现率，降低房颤的误诊率和误判率，便于人们在非医疗条件下自行操作的具有房颤检测功能的设备。而且，如果可以将这种检测房颤的功能设置到具备脉搏信号采集功能的家庭常备的电子设备上，可降低用户花销，提高该电子设备的功能性、实用性和利用率。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺陷，提供一种具有房颤检测功能的电子血压计。为了实现这一目的，本发明所采取的技术方案如下。

按照本发明实施例的第一方面，提供一种具有房颤检测功能的电子血压计，包括采集模块，用于采集脉搏信号序列，并提取记录脉搏时间间隔；此外，还包括：判断模块，用于判断记录的脉搏时间间隔数量是否为预定数量的两倍或两倍以上；分组模块，用于在记录的脉搏时间间隔数量为预定数量的两倍或两倍以上时，将从小到大排序后的脉搏时间间隔的前预定数量个和后预订数量个分成两组；计算模块，用于计算两组脉搏时间间隔的偏差值；以及比较模块，用于在计算的脉搏时间间隔偏差值达到预定数量时，将每个脉搏时间间隔偏差值与预定阈值进行比较以确定是否大于预定阈值，用于确定是否存在心律不齐。

按照一个实施例，优选地是，该血压计配置成在预定数量的脉搏时间间隔偏差值都大于预定阈值时，提示用户进行进一步测试检测。

按照再一个实施例，所述的具有房颤检测功能的电子血压计，其特征在于还包括测试启动装置；其中所述采集模块配置成在所述测试启动装置被触发时，采集四的倍数加一个脉搏，相应记录的脉搏时间间隔数为四的倍数；所述分组模块将记录的脉搏时间间隔从小到大排序后，平均分成四个组；所述计算模块选取第一组和第四组来计算脉搏时间间隔偏差值；以及所述比较模块将计算的脉搏时间间隔偏差值与预定阈值进行比较以确定是否大于预定阈值，用于确定是否存在房颤。

按照又一个实施例，该血压计配置成在所述判断模块判断记录的脉搏时间间隔数量小于预定数量的两倍时，提示用户进行进一步测试检测。

按照另一个实施例，在所述判断模块判断记录的脉搏时间间隔数量小于预定数量的两倍时并提示用户进行进一步测试检测时，所述采集模块还配置成采集四的倍数加一个脉搏，相应记录的脉搏时间间隔数为四的倍数；所述分组模块将记录的脉搏时间间隔从小到大排序后，平均分成四个组；所述计算模块选取第一组和第四组来计算脉搏时间间隔偏差值；以及所述比较模块将反复采集并计算后得到的预定数量的脉搏时间间隔偏差值与预定阈值进行比较，以确定是否大于或等于预定阈值，从而确定是否存在房颤。

按照其他一个实施例，可选地是，所述的具有房颤检测功能的电子血压计还包括定时模块，用于按照预定的时间间隔提醒用户采集脉搏信号序列，进行测试。

按照再又一个实施例，优选地是，用于所述比较模块进行比较的脉搏时间间隔偏差值为六个以上。

按照再另一个实施例，优选地是，所述计算模块计算的脉搏时间间隔偏差值为选用的分组中每一项与脉搏的时间间隔平均值之差的绝对值之和。

按照一个实施例，所述预定阈值为与采集的脉搏个数和分组数相关的、通过临床数据验证得到的经验值。

按照再又一个实施例，所述采集模块包括电子血压计脉搏采集组件。

按照再另一个实施例，可选地是，所述的具有房颤检测功能的电子血压计还包括提醒模块，用于提醒用户检测结果、定时测量以及可进行的下一步测试。

按照本发明实施例的具有房颤检测功能的电子血压计，将检测房颤的功能设置到具备脉搏信号采集功能的家庭常备的电子设备上，可降低用户花销，提高了该电子设备的功能性、实用性和利用率。这种设备还能够提高房颤发现率，降低房颤的误诊率和误判率，便于人们在非医疗条件下自行操作以进行房颤检测。

下面将结合附图并通过实施例对本发明进行具体说明，其中相同或基本相同的部件采用相同的附图标记指示。

附图说明

图1是按照本发明一个实施例的具有房颤检测功能的电子血压计涉及房颤检测部分的示意性结构框图；

图2是按照本发明一个实施例的具有房颤检测功能的电子血压计工作过程示意图；

图3是按照本发明一个实施例的具有房颤检测功能的电子血压计进入测试模式A的工作过程示意图；

图4是按照本发明一个实施例的具有房颤检测功能的电子血压计进入测试模式B的工作过程示意图。

具体实施方式

如图1所示，是按照本发明一个实施例的具有房颤检测功能的电子血压计100涉及房颤检测部分的示意性结构框图，该装置100主要包括：采集模块102，判断模块104，分组模块106，计算模块108，以及比较模块110。在其他实施例中，还可选地包括定时模块112和/或提醒模块114。

其中采集模块102包括电子血压计脉搏采集组件，例如袖带、气囊、气泵等，用于采集脉搏信号序列，并从中提取和记录脉搏时间间隔。在用户测量血压的过程中能够采集的脉搏数是不定的，对于心率较快的人来说，一次血压测量能够采集的脉搏间隔较多；而对于心率较慢的人来说，一次血压测量能够采集的脉搏间隔较少，并不足以分组。所以，按照该实施例的电子血压计被配置成据此进行不同模式的检测。

判断模块104用于判断记录的脉搏时间间隔数量m是否为预定数量的两倍或两倍以上。其中脉搏时间间隔的预定数量n的取值是参考医院心电图诊断房颤中“将用户心电图以每10秒分段，提取其中患者的特征段进行分析诊断”，从大量临床数据分析得，每10秒的心电图中含R-R间隔数从5～20个不等，为保证每组脉搏间隔数最低不少于5个，则n的取值最少不少于5个。另外，m要大于2n的意义在于，血压计测量中，所采集到的脉搏数是不定的，取决于用户的心率快慢、血压高低。那么当用户血压较低、心率较慢时，所采集到的脉搏数会很少。当所采集到的脉搏间隔数m小于2n，即小于两倍的分组后所需的脉搏间隔数，该用户的脉搏间隔数数量太少，不满足用于检测（基于心电图ECG信号诊断房颤的理据），则需要进入满足诊断要求采集脉搏间隔数模式。

在一个实施例中，分组模块106可通过配置处理器来实现，例如MCU、DSP或CPU等。分组模块106用于在记录的脉搏时间间隔数量m为预定数量n的两倍或两倍以上时，将m个脉搏时间间隔数从小到大排序，可将其记为：t₁，t₂，t₃，t₄，……t_m；然后，将从小到大排序后的脉搏时间间隔的前预定数量个和后预订数量个分成两组，也就是取t₁～t_m中的t₁～t_n形成数组T₁，即T₁为{t₁，t₂，t₃，……t_n}，取t₁～t_m中的t_m-n+1～t_m形成数组T₂，即T₂为{t_m-n+1，t_m-n+2，t_m-n+3，……t_m}。

在一个实施例中，计算模块108可通过硬件和/或软件来实现，例如可与分组模块配置在同一个处理器中。计算模块108用于计算选用的分组脉搏时间间隔的偏差值，该偏差值可有多种形式，例如方差等；但优选地是，在一个实施例中，计算选用的分组（例如T₁和T₂）中的每一项与脉搏的时间间隔平均值之差的绝对值之和。具体来说，如果将t₁～t_m的平均值记为t_avg，取分组T₁和分组T₂计算的脉搏时间间隔偏差值idx如下：

,

其中，。

将脉搏时间间隔从小到大排序，并选取其两边的数据构成的分组来计算脉搏时间间隔的偏差值，是为了采用偏离平均心率最严重的心率进行评估，以提高评估的准确性和参考性。

通过一次采集和计算，可以得到一个脉搏时间间隔偏差值，记为idx。当用户再次使用该血压计设备进行血压测量时，会再次进行采集和计算过程。这样经过预定数量K次后，可以得到一组idx值，不妨称为数组D。其中K的取值可以参考下文所述，取为6或以上。

当数组D中的元素总数累计达到K时，即可对数组D的元素进行比较分析。也就是说，由比较模块110（例如比较器等）将多次采集并计算的多个脉搏时间间隔偏差值与预定阈值进行比较，以确定是否大于或等于预定阈值，用于确定是否存在心律不齐。具体来说，若数组D中的某个元素大于或等于预定阈值，则据该元素可判断为心律不齐；否则据该元素可判断为正常心率。

若数组D中所有元素经分析均被判断为心律不齐，则提示用户使用设备进行进一步的测试检测。对此，按照一个实施例的血压计100还可设置有测试启动装置，例如与血压计的血压测量键同一的测试按键。用户同意进行测试后，即触发测试启动装置后，血压计进入不同于血压测量模式的测试模式A，此时：

所述采集模块配置成采集四的倍数加一个脉搏，相应记录的脉搏时间间隔数为四的倍数。具体来说，通过采集模块102所包括的电子血压计脉搏采集组件，其中的袖带正确佩戴在用户手臂上，按下测试按键，设备匀速给袖带充气加压，直到袖带内压力值为P（其中P为用户前次血压测量的平均压，据血压测量原理可计算得到），停止加压，开始采集脉搏信号；当脉搏数采集达到4n+1个时，停止脉搏信号的采集，袖带放气，结束测量。在脉搏信号采集过程中，分析信号中的每一个脉搏，并提取记录每一个脉搏的时间间隔，得到4n个脉搏时间间隔。

所述分组模块106配置成将记录的4n个脉搏时间间隔从小到大排序，可将从小到大排序后的4n个脉搏时间间隔数记为：t₁，t₂，t₃，t₄，……，t_4n；然后，将其平分为四个组：T^’₁，T^’₂，T^’₃，T^’₄；具体可记为：

T^’₁为{t₁，t₂，t₃，……，t_n}，

T^’₂为{t_n+1，t_n+2，t_n+3，……，t_2n}，

T^’₃为{t_2n+1，t_2n+2，t_2n+3，……，t_3n}，

T^’₄为{t_3n+1，t_3n+2，t_3n+3，……，t_4n}。

在上述实施例中，虽然是以将脉搏时间间隔分成四组为例来进行说明，但并不排除分组数可为其他值如3、5等。这样的话，测量模式A中需采集的脉搏数为（分组数ⅹn+1）个，即所采集的脉搏时间间隔数需为（分组数ⅹn）个。但最终进行分析所取组必须为分组后的第一组和最后一组，而分组后每一组必须保证包含不少于5个脉搏间隔。

所述计算模块108配置成选取第一组和第四组来计算脉搏时间间隔偏差值idx。具体来说，选用T^’₁和T^’₄，计算分组中的每一项与脉搏的时间间隔平均值之差的绝对值之和，如下式所示：

，

其中，。

所述比较模块110配置成将计算的脉搏时间间隔偏差值与预定阈值进行比较以确定是否大于预定阈值，用于确定是否存在房颤。具体来说，若通过上式计算idx大于或等于预定阈值，则判断该用户极大可能患有房颤，提示用户到医院进一步进行检查确诊，以进行后续治疗；否则，提示用户此次测量心率无异常。

此外，按照一个实施例的电子血压计还配置成，当用户再次使用该设备进行血压测量时，删除数组D中最早记录的元素，即此时数组D的元素总数为（K-1）个。

按照一个实施例，该血压计配置成在所述判断模块判断记录的脉搏时间间隔数量小于预定数量的两倍时，提示用户进行进一步测试检测。用户同意进行测试，设备进入与血压测量模式不同的测试模式B，此时：

所述采集模块配置成采集四的倍数加一个脉搏，相应记录的脉搏时间间隔数为四的倍数。具体来说，通过采集模块102所包括的电子血压计脉搏采集组件，其中的袖带正确佩戴在用户手臂上，按下测试按键，设备匀速给袖带充气加压，直到袖带内压力值为P（其中P为用户前次血压测量的平均压，据血压测量原理可计算得到），停止加压，开始采集脉搏信号；当脉搏数采集达到4n+1个时，停止脉搏信号的采集，袖带放气，结束测量。在脉搏信号采集过程中，分析信号中的每一个脉搏，并提取记录每一个脉搏的时间间隔，得到4n个脉搏时间间隔。

所述分组模块106配置成将记录的4n个脉搏时间间隔从小到大排序，可将从小到大排序后的4n个脉搏时间间隔数记为：t₁，t₂，t₃，t₄，……，t_4n；然后，将其平分为四个组：T^’’₁，T^’’₂，T^’’₃，T^’’₄；具体可记为：

T^’’₁为{t₁，t₂，t₃，……，t_n}，

T^’’₂为{t_n+1，t_n+2，t_n+3，……，t_2n}，

T^’’₃为{t_2n+1，t_2n+2，t_2n+3，……，t_3n}，

T^’’₄为{t_3n+1，t_3n+2，t_3n+3，……，t_4n}。

所述计算模块108配置成选取第一组和第四组来计算脉搏时间间隔偏差值idx。具体来说，选用T^’’₁和T^’’₄，计算分组中的每一项与脉搏的时间间隔平均值之差的绝对值之和，如下式所示：

，

其中，。

通过一次采集和计算，可以得到一个脉搏时间间隔偏差值，记为idx。经过重复采集和计算K次，可以得到一组idx值，不妨称为数组E。其中K的取值应考虑提高检测时间的覆盖率，相对于心电图的24小时检测，检测时间覆盖达到一天的25%以上的时间较为适当，即6小时。因此，在一个实施例中，K可以为6或以上。

采集模块、分组模块和计算模块按照预定次数K重复工作的过程，可通过各种方式来实现，例如人工控制方式。但可选地是，在一个实施例中，可以通过定时模块112（例如定时器等）来使采集模块按照预定的时间间隔H采集脉搏信号序列并提取和记录脉搏时间间隔。其中时间间隔H的取值主要考虑是：如果设定的间隔时间太短，结合K的取值，检测时间覆盖率太低，容易误判；如设定的间隔时间太长，检测频率过低，同样容易误判，不利于检出用户心律不齐的严重程度。因此，在一个实施例中，时间间隔H可考虑取值为1小时。

当数组E中的元素总数累计达到K时，即可对数组E的元素进行比较分析。也就是说，由比较模块110（例如比较器等）将多次采集并计算的多个脉搏时间间隔偏差值与预定阈值进行比较以确定是否大于预定阈值，从而确定是否存在房颤。具体来说，将数组E中的元素与预定阈值进行比较：a)数组E中的所有元素均大于或等于预定阈值，判断用户极大可能患有房颤，提示用户到医院进行进一步检查确诊是否患有房颤，并进行后续治疗；b)数组E中80%元素均大于或等于预定阈值，判断用户可能患有房颤，删除数组E中最早记录的元素，即此时数组E的元素总数为（K-1）组，提示用户可再次进行测量模式B的测试，或到医院进一步进行检查确诊是否患有房颤；c)数组E中的所有元素均小于预定阈值，判断用户心率正常。

上述预定阈值的取值为通过大量临床数据验证得到的经验值，脉搏时间间隔的预定数量n和分组数的取值会影响预定阈值的取值。例如，在一个实施例中，n的取值设定为5，分组数的取值设定为4的情况下，所述阈值的取值为0.83。

此外，在又一个实施例，具有房颤检测功能的电子血压计还可选地包括提醒模块114，该提醒模块114可结合电子血压计的显示屏和/或音频播放组件来实现，用于提醒用户检测结果、定时测量以及可进行的下一步测试。

如图2所示，是按照本发明一个实施例的具有房颤检测功能的电子血压计工作过程的流程图。该电子血压计设备开始工作后（框200），在进行血压测量的同时采集脉搏并从中提取m个脉搏时间间隔（框202）。然后，由判断模块确定m是否大于等于两倍的预定数量2n（框204），如果不是，则提醒用户可进入测试模式B（框206）；否则，由分组模块对m个脉搏时间间隔从小到大进行排序（框208），然后，取t₁～t_m中的前n个和后n个构成分组T₁和T₂（框210）。计算模块计算出t₁～t_m的平均值t_avg，并取分组T₁和T₂计算出脉搏时间间隔偏差值idx（框212），将其存入数组D（框214）。随后，确定数组D中的idx总数是否等于K（框216），如果不是则返回框202，如果是则比较分析数组D中的元素（框218），确定数组D中的元素是否都大于等于预定阈值（框220），如果不是则删除数组D中最早记录的元素（框226）并返回框202；否则，可确定用户心律不齐（框222），然后提醒用户可进入测试模式A（框224），接着删除数组D中最早记录的元素（框228）并返回框202。

如图3所示，是按照本发明一个实施例的具有房颤检测功能的电子血压计进入测试模式A的工作过程的流程图。进入测试模式A后（框300），血压计设备给绑在用户手臂上的袖带加压至压力值P（其中P为用户前次血压测量的平均压，据血压测量原理可计算得到），然后停止加压并开始采集脉搏信号（框302）；确定采集的脉搏数量是否为4n+1个（框304），如果不是则返回继续采集，如果是则给袖带放气（框306）。然后，由分组模块对4n个脉搏间隔进行排序，并定义为t₁，t₂，……，t_4n（框308），接着，将t₁～t_4n平均分为四个组T^’₁，T^’₂，T^’₃，T^’₄（框310）。接下来，由计算模块计算出t₁～t_4n的平均值t_avg，并取其中的T^’₁和T^’₄计算idx（框312）；由比较模块将计算的idx与预定阈值进行比较，确定是否大于等于预定阈值（框314），如果是，则确定用户极大可能患有房颤（框316），此时可提示用户做进一步检测（框318）；如果不是，则提示用户此次检测心率无异常（框320）。

如图4所示，是按照本发明一个实施例的具有房颤检测功能的电子血压计进入测试模式B的工作过程的流程图。工作开始后（框400），确定用户是否按下测试键（框402），如果不是则返回框402，如果是则血压计设备给绑在用户手臂上的袖带加压至压力值P（其中P的值如上所述），然后停止加压并开始采集脉搏信号（框404）；确定采集的脉搏数量是否为4n+1个（框406），如果不是则返回继续采集，如果是则给袖带放气（框408）。然后，由分组模块对4n个脉搏时间间隔进行排序，并定义为t₁，t₂，……，t_4n（框410），接着，将t₁～t_4n平均分为四个组T^’’₁、T^’’₂、T^’’₃、T^’’₄（框412）。接下来，由计算模块计算出t₁～t_4n的平均值t_avg，并取其中的T^’’₁和T^’’₄计算idx（框414），并将计算的idx存入数组E（框416）；接下来，确定数组E中的元素是否等于预定数量K（框418），如果不是则确定上次袖带放气结束后的时间是否达到H（框420），如果达到H则提醒用户进行测量（框422），返回框402，如果未达到则继续等待；如果数组E中的元素总数等于K，则对数组E中的元素进行比较分析（框424）；确定数组E中的元素是否均大于等于预定阈值（框426），如果是则确定用户极大可能患有房颤（框428），可提示用户做进一步检测（框430）；如果不是，则确定数组E中80%的元素是否大于等于预定阈值（框432），如果是则认为用户可能患有房颤（框434），删除数组E中最早记录的元素（框436），并返回框418；如果数组E中80%的元素大于等于预定阈值的判断为否，则确定数组E中的元素是否均小于等于预定阈值（框438），如果是则可确定用户心率正常（框440），如果不是则删除数组E中最早记录的元素（框436），并返回框418。

多次判断的目的是，考虑持续性房颤和慢性房颤的房颤持续时间为长期的，即任何时间段都在发生，最明显的表现就是心律不规则。若多次判断用户均心律不齐，则可认为用户极大可能患有房颤，可提高房颤的检出率。取用户多次血压测量结果进行判断，可提高检测时间的覆盖率。测量模式A的目的是，在检测得用户心律不齐的情况下，进一步在同一气压下检测用户脉搏的差异性，提高检测的可靠性。另外，数组D的起始为空集，数组E的起始也为空集。

设计先多次运用用户进行血压测量中的脉搏信号作判断为第一步筛查，再进行测试模式A的第二步筛查的意义在于：用户在多次使用血压计进行血压测量时已完成第一步筛查，不需要特意多次进行测试模式A的筛查，减少对用户造成不适，提高该功能的方便性和用户的体验度。

以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等，例如将上述实施例中的一个模块分为两个或更多个模块来实现，或者相反，将上述实施例中的两个或更多个模块的功能放在一个模块中来实现。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语，并不是限制，仅仅是为了便于描述。此外，以上多处所述的“一个实施例”、“另一个实施例”等等表示不同的实施例，当然也可以将其全部或部分结合在一个实施例中。