脉压差测量方法及装置与流程

本发明实施例属于医疗监测领域，尤其涉及一种脉压差测量方法及装置。

背景技术：

脉压差是收缩压与舒张压的差，其数值的大小具有非常重要的临床意义。

framingham研究表明，脉压差过高时，心血管危险事件(如冠心病)的发生率明显增加，常见于动脉瓣关闭不全、主动脉硬化、甲亢、严重贫血、高血压心脏病等疾病；而脉压差过低则表明周围血管的弹性与顺应性发生减退。

通过监测脉压差除了可监测慢性疾病外，还可对临床危重病人的突发状况起到提醒作用，例如，当脉压差低于30mmhg时，病人可能处于低血容量、心动过速、主动脉狭窄、缩窄性心包炎、胸腔积液(即腹水)的状态；脉压差增加时，病人可能处于动脉反流、甲状腺毒症、动脉导管未闭、动静脉瘘以及主动脉缩窄的状态(引用‘currnetdiagnosis&treatmentcriticalcare’第3版)。

传统的脉压差是通过测量血压获得，而常用的血压测量方法通常为：(1)一种是有创血压测量(invasivebloodpressure，ibp)，该方法需要将导管穿刺植入被测部位的血管内，导管内液体的起伏传递到压力传感器，进而达到血压测量的目的。但该方法由于有创，因此增加了操作的复杂性。(2)另一种是无创血压(noninvasivebloodpressure，nibp)测量，该方法用特别的气泵自动控制袖套充气，虽然对病人无创，但由于需要用袖套套住用户的某个部位(如手臂)，因此操作繁琐，并且，由于需要等待充气和放气的过程，因此不能实现实时测量。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种脉压差测量方法及装置，旨在解决现有的血压测量方法难以实时测量且操作繁琐的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种脉压差测量方法，所述方法包括：

获取动脉透射的光电流信号，并根据所述光电流信号提取容积波信号；

根据所述容积波信号确定容积变化量；

根据所述容积变化量和血液压力变化量的对应关系确定脉压差。

本发明实施例的另一目的在于提供一种脉压差测量装置，所述装置包括：

光电流信号获取单元，用于获取动脉透射的光电流信号，并根据所述光电流信号提取容积波信号；

容积变化量确定单元，用于根据所述容积波信号确定容积变化量；

脉压差确定单元，用于根据所述容积变化量和血液压力变化量的对应关系确定脉压差。

在本发明实施例中，由于根据容积变化量和血液压力变化量的对应关系确定脉压差，无需经过一个较长时间的充气过程，因此，不仅无创、操作简单，而且能够提高脉压差的确定速度，实现脉压差的实时测量。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的一种脉压差测量方法的流程图；

图2是本发明第二实施例提供的一种脉压差测量装置的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例中，获取动脉透射的光电流信号，并根据所述光电流信号提取容积波信号，根据所述容积波信号确定容积变化量，根据所述容积变化量和血液压力变化量的对应关系确定脉压差。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一：

图1示出了本发明第一实施例提供的一种脉压差测量方法的流程图，详述如下：

步骤s11，获取动脉透射的光电流信号，并根据所述光电流信号提取容积波信号。

这里的容积波信号是指获得的人体特定部位的两路透射(或反射)的光电流信号，且该光电流信号的质量较平稳，没有较大的波动，该光电流信号经过电流-电压转换、硬件放大与模数转换等步骤后，得到的两路含有容积波信息的数字信号。

具体地，通过传感器获取特定部位动脉(如末端手指动脉，颈动脉和额头动脉等)透射的光电流信息，例如，通过贴附于病人特定部位的光电传感器中的光电器件获得光电流信号(若是两路光电流信号，则为两路不同波长的光电流信号，如红光与红外光对应的光电流信号)，该光电流信号为经过特定部位的动脉血管后的两路透射(或反射)光的电流信号。

具体是，按照lambert-beer定律，通过人体血管后的透射(或反射)光的强度为：

其中，i0为入射光强度，i为透射光强度，ε0、c0、d0分别是静脉血液和非血液组织(皮肤、骨骼与软组织等)的吸光系数、浓度和光路长度，ε1、c1分别是动脉血液中氧合血红蛋白hbo2的吸光系数和浓度，ε2、c2分别是动脉血液中还原血红蛋白hhb的吸光系数和浓度，d是动脉血液的光路长度。由于静脉血液以及非血液组织的吸光量通常保持恒定，因此用常量i'0作为穿过静脉血液及其他非血液组织(皮肤、骨骼与软组织等)后，未穿过动脉血液的光强，则上述公式(1)可简化为下述公式(2)：

优选地，上述特定部位动脉为颈动脉，该部位脑供血液的容积变化能够更准确地反映脉压差的变化。

步骤s12，根据所述容积波信号确定容积变化量。

可选地，所述步骤s12具体包括：

a1、根据所述容积波信号确定信号的直流分量和交流分量。

a2、根据所述信号的直流分量和交流分量以及预设的系数确定容积变化量。

当动脉搏动血管舒张，随着动脉血液光路长度由d增加δd，相应的透射光强发生变化，利用两种不同波长λ1、λ2的光(通常为红光和红外光)透过周期性搏动的动脉后得到不同的光强信号i1与i2。根据实验的方法采集两路光信号，实验发现脉压差与两路光信号(假设为红光和红外观)的r＝r1/r2存在如下公式(3)的对应关系：

其中r1与r2分别代表其中一路光电流信号的交流(ac)分量与直流(dc)分量的比值。例如，当r1代表红光的ac分量与dc分量时，r2则代表红外光的ac分量与dc分量。相反，当r1代表红外光的ac分量与dc分量时，r2则代表红光的ac分量与dc分量。

可选地，所述a2具体包括：

a21、计算一路信号的交流分量与直流分量的比值r1。

a22、计算另一路信号的交流分量与直流分量的比值r2。需要说明的是，当有多路信号的交流分量和直流分量时，可选择其中的两路信号的交流分量与指令分量的比值。

a23、根据下式确定容积变化量cv，其中，n为整数，n大于或等于1，“·”表示相乘，r＝r1/r2。

其中，预设的系数an根据下面步骤确定：

根据一定的原则获得不同的多个r值，对于给定的cv，通过解上述公式(3)中r的一元n次方程组得到系数an。例如，当选择的幂次n为4时，系数a0、a1、a2、a3、a4是根据5次改变r值，并在已知容积变化量cv的情况下，解方程组获得。当然，为了增加准确性，可更多次(大于五次)改变r值，对r进行任选五组作为组合，得到相当于组合数量的a0、a1、a2、a3、a4系数组，最后再根据最小二乘法原则获得最准确的一组系数，校准了系数，提高容积变化量的准确度。

步骤s13，根据所述容积变化量和血液压力变化量的对应关系确定脉压差。

人体ibp血压是由血液对血管的压力波形计算得到，直接影响其值大小的因素有血液本身特性与血管特性。其中心脏特性为心脏的泵血功能，决定血液的流速与流量；血液本身特性为血液黏稠度；血管特性为血管壁的弹性、血管壁对血液的阻力。除心脏外，人体血液循环系统可认为是一个密闭弹性容积，此弹性容积随着心脏有规律的收缩、舒张而直径增大、还原，这样对应ibp的收缩压与舒张压，这样弹性容积的血液容积波与ibp的血压压力波存在一定的对应关系，并且可通过建立模型来将此对应关系明确化。

其中对应关系是通过模型拟合的多项式，此对应关系是通过预设的容积变化量和血液压力(血压)的对应数据库中得出。此数据库根据模拟血液循环系统试验中血氧获得的容积变化量与血压之间建模获得容积变化量和血液压力变化量的对应关系，或者根据临床中血氧得到的容积变化量和ibp测定的血压得到。

pv＝f(cv)(4)

其中，pv为脉压差，f()为容积变化量和血液压力变化量的对应关系。

可选地，在所述步骤s13之后，包括：根据预设时长输出脉压差的变化量。具体地，通过预设不同的时长，并根据预设时长输出脉压差的变化量。进一步地，由于不同检测模式所要求的脉压差的变化量的精度不同，因此，为了保证输出的脉压差的变化量更符合实际要求，所述根据预设时长输出脉压差的变化量具体包括：

b1、检测当前的监测模式。其中，监测模式包括恢复模式和手术模式。恢复模式是指病人手术治疗或其他治疗后的后续治疗模式，手术模式是指病人正在手术中对应的治疗模式。

b2、根据所述监测模式选择对应的预设时长。由于恢复模式不需要太高的灵敏度，因此，其对应的预设时长较长；同理，由于手术模式需要较高的灵敏度，因此，其对应的预设时长较短。

b3、根据所述预设时长输出脉压差的变化量。

当然，在输出脉压差的变化量(即脉压差的趋势)时，可输出计算的脉压差并存储计算的脉压差。优选地，连续输出计算的脉压差。

上述b1～b3中，输出连续计算得到的脉压差，并储存，再根据当前的脉压差及预设时长确定脉压差的趋势(即脉压差的变化量)。由于脉压差在监护期间变化表现在两个方面，心输出量变化和动脉阻力变化，如，当脉压差存在由低升高的趋势时，可反映心输出量变大(如血容量变大、心脏收缩能力变强)和动脉阻力变小(如血管变细)，因此，如果治疗过程中使用了某些致使上述现象发生的药物，则可通过脉压差观察上述药物产生的效果。

可选地，由于心输出量是指每分钟输出的血量，其与心室每次搏动输出的血量(即每博输出量)相关，因此，也可将脉压差与每博输出量同时显示在同一参数的显示区域，且脉压差和每博输出量对应的趋势波形按照相同时间显示。进一步地，由于在动脉阻力不变的情况下，脉压差与每搏输出量(或心排量)成正比关系，因此，根据显示的脉压差与每博输出量的波形能够推算动脉阻力的变化。例如，当脉压差存在变化而每搏输出量未变时，就可推算出动脉阻力发生了变化。

鉴于脉压差变化量相对较小，因此，可计算最近一个单位时间内的脉压差变化量并将此值显示在相应位置。当预设时长较长时，计算的脉压差的变化量为较长时长的脉压差的差，其变化灵敏度较低(适用于恢复治疗中)，用于长时间监测脉压差的趋势。反之，当预设时长较短时，计算的脉压差的变化量为较短时长的脉压差的差，其变化灵敏度较高(适用于手术中)，用于短时间内分辨脉压差的趋势。

可选地，在所述步骤s13之后，包括：

c1、判断当前确定的脉压差与已确定的历史脉压差的差值是否大于预设的差值阈值。

c2、在当前确定的脉压差与已确定的历史脉压差的差值大于预设的差值阈值时，执行声和/或光报警。

可选地，将得到的脉压差按照更新速度发送给显示设备进行实时的显示、打印、标记、存储。除了可以显示的脉压差，还可以将它随着时间的变化趋势图绘制并显示出来，以实时的显示其变化趋，并存储预设时长内的脉压差的变化量。同时，将当前脉压差与历史值进行对比，若趋势存在明显变化(大于预设的差值阈值)，则进行相应报警，提示医护人员进行及时的医疗处理。

进一步地，由于脉压差是收缩压与舒张压的差，因此，当计算出脉压差以及计算出血压的收缩压或舒张压中任意一个值时，可得到另一个血压值。例如，由于nibp测量收缩压与舒张压需经过一个较长时间的充气过程，因此，若只需要得到相对容易测量的舒张压以及脉压差之后，即可快速计算出收缩压。

本发明第一实施例中，获取动脉透射的光电流信号，并根据所述光电流信号提取容积波信号，根据所述容积波信号确定容积变化量，根据所述容积变化量和血液压力变化量的对应关系确定脉压差。由于根据容积变化量和血液压力变化量的对应关系确定脉压差，无需经过一个较长时间的充气过程，因此，不仅无创、操作简单，而且能够提高脉压差的确定速度，实现脉压差的实时测量。

应理解，在本发明实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

实施例二：

图2示出了本发明第二实施例提供的一种脉压差测量装置的结构图，该脉压差测量装置可应用于医疗监测设备中，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

该脉压差测量装置包括：光电流信号获取单元21、容积变化量确定单元22、脉压差确定单元23。其中：

光电流信号获取单元21，用于获取动脉透射的光电流信号，并根据所述光电流信号提取容积波信号。

这里的容积波信号是指获得的人体特定部位的两路透射(或反射)的光电流信号，且该光电流信号的质量较平稳，没有较大的波动，该光电流信号经过电流-电压转换、硬件放大与模数转换等步骤后，得到的两路含有容积波信息的数字信号。其中，特定部位动脉如末端手指动脉，颈动脉和额头动脉。

容积变化量确定单元22，用于根据所述容积波信号确定容积变化量。

可选地，所述容积变化量确定单元22包括：

直流分量和交流分量确定模块，用于根据所述容积波信号确定信号的直流分量和交流分量。

容积变化量确定模块，用于根据所述信号的直流分量和交流分量以及预设的系数确定容积变化量。

进一步地，所述容积变化量确定模块包括：

第一交流分量与直流分量的比值计算模块，用于计算一路信号的交流分量与直流分量的比值r1。

第二交流分量与直流分量的比值计算模块，用于计算另一路信号的交流分量与直流分量的比值r2。

容积变化量计算模块，用于根据下式确定容积变化量cv，其中，n为整数，n大于或等于1，“·”表示相乘，r＝r1/r2。

其中，预设的系数an根据下面步骤确定：

根据一定的原则获得不同的多个r值，对于给定的cv，通过解上述公式(3)中r的一元n次方程组得到系数an。例如，当选择的幂次n为4时，系数a0、a1、a2、a3、a4是根据5次改变r值，并在已知容积变化量cv的情况下，解方程组获得。当然，为了增加准确性，可更多次(大于五次)改变r值，对r进行任选五组作为组合，得到相当于组合数量的a0、a1、a2、a3、a4系数组，最后再根据最小二乘法原则获得最准确的一组系数，校准了系数，提高容积变化量的准确度。

脉压差确定单元23，用于根据所述容积变化量和血液压力变化量的对应关系确定脉压差。

其中对应关系是通过模型拟合的多项式，此对应关系是通过预设的容积变化量和血液压力(血压)的对应数据库中得出。此数据库根据模拟血液循环系统试验中血氧获得的容积变化量与血压之间建模获得容积变化量和血液压力变化量的对应关系，或者根据临床中血氧得到的容积变化量和ibp测定的血压得到。

pv＝f(cv)(4)

其中，pv为脉压差，f()为容积变化量和血液压力变化量的对应关系。

可选地，所述脉压差测量装置包括：

脉压差变化量输出单元，用于根据预设时长输出脉压差的变化量。

进一步地，所述脉压差变化量输出单元包括：

监测模式检测模块，用于检测当前的监测模式。其中，监测模式包括恢复模式和手术模式。恢复模式是指病人手术治疗或其他治疗后的后续治疗模式，手术模式是指病人正在手术中对应的治疗模式。

预设时长选择模块，用于根据所述监测模式选择对应的预设时长。由于恢复模式不需要太高的灵敏度，因此，其对应的预设时长较长；同理，由于手术模式需要较高的灵敏度，因此，其对应的预设时长较短。

脉压差的变化量输出模块，用于根据所述预设时长输出脉压差的变化量。

当然，在输出脉压差的变化量(即脉压差的趋势)时，可输出计算的脉压差并存储计算的脉压差。优选地，连续输出计算的脉压差。

由于脉压差在监护期间变化表现在两个方面，心输出量变化和动脉阻力变化，如，当脉压差存在由低升高的趋势时，可反映心输出量变大(如血容量变大、心脏收缩能力变强)和动脉阻力变小(如血管变细)，因此，如果治疗过程中使用了某些致使上述现象发生的药物，则可通过脉压差观察上述药物产生的效果。可选地，所述脉压差测量装置包括：

对应显示单元，用于按照相同时间，在同一显示区域显示脉压差和每博输出量对应的趋势波形。由于心输出量是指每分钟输出的血量，其与心室每次搏动输出的血量(即每博输出量)相关，因此，也可将脉压差与每博输出量同时显示在同一参数的显示区域，且脉压差和每博输出量对应的趋势波形按照相同时间显示。进一步地，由于在动脉阻力不变的情况下，脉压差与每搏输出量(或心排量)成正比关系，因此，根据显示的脉压差与每博输出量的波形能够推算动脉阻力的变化。例如，当脉压差存在变化而每搏输出量未变时，就可推算出动脉阻力发生了变化。

可选地，所述脉压差测量装置包括：

脉压差变化量判断单元，用于判断当前确定的脉压差与已确定的历史脉压差的差值是否大于预设的差值阈值。

报警单元，用于在当前确定的脉压差与已确定的历史脉压差的差值大于预设的差值阈值时，执行声和/或光报警。

可选地，将得到的脉压差按照更新速度发送给显示设备进行实时的显示、打印、标记、存储。除了可以显示的脉压差，还可以将它随着时间的变化趋势图绘制并显示出来，以实时的显示其变化趋，并存储预设时长内的脉压差的变化量。同时，将当前脉压差与历史值进行对比，若趋势存在明显变化(大于预设的差值阈值)，则进行相应报警，提示医护人员进行及时的医疗处理。

进一步地，由于脉压差是收缩压与舒张压的差，因此，当计算出脉压差以及计算出血压的收缩压或舒张压中任意一个值时，可得到另一个血压值。例如，由于nibp测量收缩压与舒张压需经过一个较长时间的充气过程，因此，若只需要得到相对容易测量的舒张压以及脉压差之后，即可快速计算出收缩压。

本发明第一实施例中，由于根据容积变化量和血液压力变化量的对应关系确定脉压差，无需经过一个较长时间的充气过程，因此，不仅无创、操作简单，而且能够提高脉压差的确定速度，实现脉压差的实时测量。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。