一种基于加速度与脉搏的心肌血氧供需状况动态监测系统及预警方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生物医学工程技术领域，具体涉及一种心肌血氧供需状况动态监测系 统及预警方法。
【背景技术】
[0002] 缺血性心脏病是目前引起心力衰竭的主要因素，在中国，由于缺血性心脏病导致 的心力衰竭占一半以上。缺血性心脏病的主要发病机制在于心肌长期、慢性缺血。心肌的 血氧供需受心肌耗氧量和心肌供氧量的双重影响，而心肌缺血是心肌供氧量不足以满足心 肌需氧量，使血氧供需失去平衡引起的一种结果。
[0003] 国内外最新研宄表明，心内膜下心肌活力率（subendocardial viability ratio， SEVR)是衡量冠状动脉供需平衡的指标，它体现了动脉系统满足心脏能量的能力的大小，该 值越大，反映用户的心脏储备能力越强，人体承受体力活动的能力就越强。
[0004] 由于身体素质的差异，不同人在静息时的心内膜下心肌活力率并不相同。研宄表 明，运动强度的增大会导致心室射血时间延长，舒张期充盈时间缩短，最终导致SEVR降低， 而且随着强度逐渐增大，SEVR会持续降低。虽然这种SEVR的降低是非病态的，但SEVR的 过度降低使得用户的心肌细胞无法获得充足的氧气，长此以往，有可能诱发心肌缺血。
[0005] 申请号为200910185372. 5的中国专利公开了一种基于桡动脉脉搏波的心血管机 能参数检测分析方法及检测装置，通过该检测装置和方法得到用户的血压和脉搏波形，通 过分析也能获得SEVR，但该专利需要用户在静息状态下测量，无法实时获取SEVR指标。对 于年纪较高或很少从事体力活动的人群，实时监测心肌血氧供需状况尤为重要，一旦发生 由于SEVR过低导致的突发性心肌缺血，后果将不堪设想。
【发明内容】
[0006] 本发明为解决上述问题，提供了一种基于加速度与脉搏的心肌血氧供需状况动态 监测系统及预警方法，旨在可以实时提供用户的心肌血氧供需状况。
[0007] 本发明解决技术问题，采用如下技术方案：
[0008] 本发明基于加速度与脉搏的心肌血氧供需状况动态监测系统，其特点在于：包括 信号采集单元1和显示终端2 ;
[0009] 所述信号采集单元1包括血压初始值设置模块10、信号采集模块11和通信模块 12 ;所述血压初始值设置模块10用于输入用户静息状态下的外周动脉血压值；所述信号采 集模块11用于实时采集用户当前的三维加速度信号和用户当前的桡动脉脉搏波信号；所 述通信模块12用于将所述外周动脉血压值、所述三维加速度信号和所述桡动脉脉搏波信 号输送至所述显示终端2 ;
[0010] 所述显示终端2包括运动强度检测单元20、脉搏信号处理单元21、数据传输单元 22和预警单元23 ;所述运动强度检测单元20用于接收来自所述通信模块12的三维加速度 信号并判断用户当前的运动强度；所述脉搏信号处理单元21用于接收来自所述通信模块 12的外周动脉血压值和桡动脉脉搏波信号并获取心内膜下心肌活力率SEVR ;
[0011] 所述数据传输单元22用于将用户当前的运动强度和心内膜下心肌活力率SEVR发 送至预警单元；
[0012] 所述预警单元23用于根据用户当前的运动强度和心内膜下心肌活力率SEVR评估 用户当前的血氧供需状况，并根据评估结果给出相应的警报和预警提示。
[0013] 本发明基于加速度与脉搏的心肌血氧供需状况动态监测系统，其特点也在于：所 述信号采集模块11包含微处理器110、三维加速度采样控制器111、脉搏压力采样控制器 112、三维加速度传感器113和脉搏压力传感器114 ;所述三维加速度传感器用于实时采集 用户当前的三维加速度信号，所述三维加速度采样控制器111用于控制所述三维加速度传 感器的采样频率；所述脉搏压力传感器用于实时采集用户当前的桡动脉脉搏波信号，所述 脉搏压力采样控制器112用于控制所述脉搏压力传感器的采样频率；所述微处理器110用 于接收和存储桡动脉脉搏波信号和三维加速度信号，并通过通信模块12与显示终端2进行 数据通信。
[0014] 所述运动强度检测单元20包括运动信号预处理模块200和运动强度识别模块 201 ;所述运动信号预处理模块200用于对接收到的三维加速度信号进行滤波处理，并计算 Imin内的各滤波后三维加速度信号在X轴、Y轴及Z轴方向上的分量的方差之和；所述运动 强度识别模块201用于将所述运动信号预处理模块200计算获得的方差之和与预设值作比 较，获得用户当前的运动强度；
[0015] 所述脉搏信号处理单元21包括脉搏信号预处理模块210和心肌活力率获取模块 211 ;所述脉搏信号预处理模块210用于对接收到的桡动脉脉搏波信号进行滤波、去除基线 漂移，并以接收到的外周动脉血压值进行标定，获得标定后的桡动脉压力波形；所述心肌活 力率获取模块211用于从标定后的桡动脉压力波形中获取心内膜下心肌活力率SEVR。
[0016] 在所述预警单元23内设置有多个SEVR阈值。
[0017] 利用上述基于加速度与脉搏的心肌血氧供需状况动态监测系统的心肌血氧供需 状况预警方法，其特征在于包括以下步骤：
[0018] (1)在血压初始值设置模块10输入用户静息状态下的外周动脉血压值；通过信号 采集模块11实时采集用户当前的三维加速度信号和用户当前的桡动脉脉搏波信号；
[0019] (2)通信模块12将三维加速度信号输送至运动强度检测单元20,将外周动脉血压 值和桡动脉脉搏波信号输送至脉搏信号处理单元21 ;
[0020] (3)脉搏信号处理单元21对接收的桡动脉脉搏波信号进行滤波并去除基线漂移， 然后利用外周动脉血压值对桡动脉脉搏波信号进行标定获得标定后的桡动脉压力波形，最 后从标定后的桡动脉压力波形中计算舒张期面积DPTI和收缩期面积SPTI，从而获取SEVR， 其中 SEVR = DPT I/SPTI ;
[0021] (4)运动强度检测单元20首先利用低通滤波器对接收到的三维加速度信号进行 滤波，并计算Imin内的各滤波后三维加速度信号在X轴、Y轴及Z轴方向上的分量的方差 之和V ;
[0022] 然后将计算获得的方差之和V与方差预设值thl、th2及th3比较，各预设值的大 小根据用户的需要自行设置：
[0023] 若V < thl，判断用户当前处于静息状态；若thl < V < th2,判断用户当前处于低 强度运动状态；若th2 < V < th3,判断用户当前处于中等强度运动状态；若V彡th3,判断 用户当前处于高强度运动状态；
[0024] (5)数据传输单元22将用户当前的运动强度和SEVR发送至预警单元；
[0025] (6)预警单元23接收用户当前的运动强度和SEVR，并将接收到的SVER与预设的 SEVR阈值Srthl、Srth2、Srth3比较，评估用户当前心肌血氧供需状况；
[0026] 当SEVRS Srthl时：若用户当前处于静息状态，则给出"您当前的心肌活力率过 低，发生心肌缺血的可能性较高，请时刻关注"的预警提示，同时预警单元23每隔Is发出 警报声，提醒用户注意防范；若用户当前处于低强度运动状态或中等强度运动状态，则给出 "心肌活力率过低，请立即停止运动"的提示，同时预警单元23每隔2s发出警报声；