基于脉搏波的连续血压测量系统研究及设计

发布时间：2020-11-01 19:58

　　 近年来,人们的生活节奏越来越快,导致日常生活方式和饮食不规律,这些不良习惯导致心血管疾病的发病风险显著提高。据统计,中国心血管疾病的死亡率位居各种疾病之首,高于肿瘤及其他疾病。在心血管病常见的危险因素中,高血压是最常见的慢性疾病,但目前我国主流的血压测量装置相对较为笨重,且充气袖带式的测量装置使用体验不佳,如若需要多次测量时,由于血管受到挤压,极有可能遇到测量不准等情况。本文在分析原有脉搏传导时间测量血压的方法的基础上,提出一种基于脉搏波的新型连续血压检测系统,系统综合了脉搏波传导时间,脉搏波特征值和波形特征等重要生理指标,克服了原有脉搏传导时间测量舒张压不准的问题。本文主要从连续血压测量的医学理论基础、轻便小巧的硬件设计、生理信号的分析与处理和血压诊断算法四方面进行阐述。首先,本文从脉搏波信号及心电信号的产生原理,脉搏波波形和心电波形所蕴含的生理信息,脉搏波波速测量血压的医学研究背景三个方面阐述了基于脉搏波的连续血压测量的医学理论基础。其次,本文根据连续血压测量的原理及生理信号的特点,设计了脉搏波信号和心电信号的采集电路、MCU控制电路,前级缓冲电路,差分放大电路,低通滤波电路,高通滤波电路,陷波滤波电路,二次放大电路等多个硬件模块,达到滤波和信号放大的效果,获取了连续血压测量所需要的脉搏波信号和心电信号。再次,在软件系统中,利用小波变换消除耦合进正常频率内的基线漂移干扰信号,并对脉搏波和心电信号的各个生理信息特征点进行了逐一检测。在脉搏波的分析中,本文结合实例,提出脉搏波波形检测的概念及相关的评价指标,消除非典型脉搏波波形对后续血压测量造成的影响,从而间接提高了测量的准确度。最后,根据脉搏波速估算血压的缺点及计算出的生理信号特征点及特征值,结合测得的样本数据,通过逐步回归方程的方式,建立了新型血压的估算模型。并通过两组对比实验,证明新型血压测量模型相较原有的脉搏波速测量舒张压的方法准确率提升了51.3%,且测量误差范围符合AAMI标准,证明本系统测量连续血压具有良好的可行性。本文设计的基于脉搏波的连续血压测量系统设计了轻便小巧的硬件电路系统,能够高质量的采集人体的脉搏波信号和心电信号,能对两者的生理信号进行有效滤波,特征值检测,并结合实例提出了脉搏波波形的评价指标及诊断标准,并改进原有脉搏波速法测量舒张压结果不准确的弊端,提出新型连续血压测量模型。通过对比实验证明,新型血压测量模型相较原有的脉搏波速测量血压的方法,在测量的准确率上有明显的提高,证明本系统测量连续血压具有良好的可行性。
【学位单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TH776
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 当前研究现状
        1.2.1 听诊法
        1.2.2 示波法
        1.2.3 脉搏波特征参数测定法
        1.2.4 脉搏波速测量法
    1.3 研究意义
    1.4 论文主要工作及创新点
    1.5 论文的章节安排
第2章 脉搏波测量血压的医学理论基础
    2.1 脉搏信号和心电信号介绍
        2.1.1 脉搏波的产生
        2.1.2 脉搏波传播的影响因素
    2.2 脉搏信号和心电信号波形分析
        2.2.1 典型脉搏波的波形特征
        2.2.2 脉搏信号特征分析
        2.2.3 典型心电信号的波形特征
    2.3 连续测量血压的医学理论基础
    2.4 本章小结
第3章 基于脉搏波的实时血压测量硬件系统设计
    3.1 系统框架概述
        3.1.1 系统整体框架概述
        3.1.2 系统硬件电路的组成
        3.1.3 电路板实物图
    3.2 信号采集模块
        3.2.1 脉搏波信号的采集
        3.2.2 心电信号的采集
    3.3 信号处理电路模块
        3.3.1 前级缓冲电路
        3.3.2 差分放大电路
        3.3.3 低通滤波器电路
        3.3.4 高通滤波器电路
        3.3.5 陷波滤波器电路
        3.3.6 二次放大电路
    3.4 MCU模块及蓝牙模块
        3.4.1 MCU控制模块
BC417蓝牙模块'>        3.4.2 CSR_BC417蓝牙模块
    3.5 本章小结
第4章 生理信号的分析与处理
    4.1 软件系统框架概述
    4.2 基于小波变换去除信号基线漂移
        4.2.1 小波变换介绍
        4.2.2 小波滤波常见方法
        4.2.3 小波变换去除信号基线漂移原理
        4.2.4 小波变换去除信号基线漂移效果
    4.3 基于小波的脉搏波特征点检测
        4.3.1 小波变换检测特征点原理
        4.3.2 小波变换检测特征点实验结果分析
    4.4 脉搏波形检测
    4.5 本章小结
第5章 血压诊断算法研究
    5.1 脉搏波传导时间测量方法
    5.2 脉搏波传导时间估算血压原理
    5.3 利用回归方程建立新型血压测量模型
        5.3.1 实验对象
        5.3.2 实验目的
        5.3.3 实验流程
        5.3.4 实验结果
        5.3.5 逐步回归方程基本原理
        5.3.6 逐步回归方程建立
        5.3.7 新型血压测量模型
    5.4 对比实验及结果
        5.4.1 实验器材
        5.4.2 实验方法
        5.4.3 实验结果与分析
        5.4.4 实验总结
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 隋辉;陈伟伟;王文;;《中国心血管病报告2015》要点解读[J];中国心血管杂志;2016年04期

2 季忠;刘旭;;基于波形特征和小波的脉搏波特征点识别研究[J];仪器仪表学报;2016年02期

3 张谦;;探讨持续有创血压监测在心脏介入术中的应用及护理[J];当代医学;2014年33期

4 李同心;胡志刚;何琳;张晓兰;;基于脉搏波速法连续测量血压的实验研究[J];医疗卫生装备;2013年09期

5 王逸文;刘绍辉;;体检人群肱踝脉搏波传导速度影响因素研究[J];中国全科医学;2012年32期

6 解良勤;刘彦刚;;等效听诊法无创自动测量血压计的提出[J];中国医学装备;2012年03期

7 王维维;蒲宝明;李生金;贺宝岳;;基于示波法测量血压的算法改进[J];计算机系统应用;2012年02期

8 司祯祯;;傅里叶变换与小波变换在信号去噪中的应用[J];电子设计工程;2011年04期

9 赵治月;张爱华;杨华;;基于心电信号的脉搏波形特征点提取[J];北京生物医学工程;2011年01期

10 张洁;赵鹤鸣;朱伟芳;;基于小波理论的脉象信号消噪及特征点检测[J];现代电子技术;2010年12期

本文编号：2866015