人体动脉硬度测量方法与仪器研究进展

动脉粥样硬化和动脉硬化所导致的动脉功能改变是心肌梗死、脑卒中等心脑血管疾病的共同病理学基础.早期发现动脉血管的功能病变,并进行及时、有效的干预,是预防这些严重致死性疾病发生或减缓疾病进程的有效措施.动脉硬度是动脉最重要的功能指标之一.分析总结了当前三类主要的无创测量动脉硬度的方法和设备,它们分别是基于脉搏传递时间、脉搏波波形分析、动脉几何变化与血压变化的直接测量,相应得到区域性、全身性和局部性的动脉硬度估计.     

利用脉搏波传播时间计算动脉血压的研究

本研究的目的是研究动脉血压和脉搏波传播时间的关系,探讨通过脉搏波传播时间计算动脉血压的可靠性。采用麻省理工学院MIMIC数据库,通过心电和光电容积脉搏波计算得到脉搏波传播时间,通过有创动脉血压获得平均动脉压,使用线性回归方法分段求得脉搏波传播时间和平均动脉压之间的线性方程,应用该方程结合脉搏波传播时间计算动脉血压,并与实际血压比较评价算法的效果。结果表明,脉搏波传播时间和动脉血压存在负相关关系,在一定时间范围内,可通过脉搏波传播时间计算平均动脉压,均方根误差小于5 mmHg。对临床采集数据的分析同样说明,通过脉搏波传播时间计算动脉血压是可行的。     

基于脉搏波传导时间的血压测量方法

目的:设计一种连续血压测量方法,在无创的条件下能够实时监测受试者的血压。方法:对耳后动脉和趾背动脉的脉搏波进行特征识别,计算两个脉搏波之间的传播时间,并根据受试者的血液密度、血管内径、血管壁厚度等参数计算脉搏波传导速度,然后在传统脉搏波传导时间算法的基础上,增加受试者身高和体重,计算出人体的血压。结果:该算法得到的血压结果与真实值较为接近,并且实时性较好。结论:改进后的基于脉搏波传导时间的血压测量方法可用于血压的实时测量,为临床诊断提供帮助。     

人体脉搏波传播时差检测系统

脉搏波的波形和传播速度与血管的几何和物理性质有密切关系,可通过检测脉搏波形和传播速度的变异判别动脉血管的弹性功能。作者采用固体压阻式脉压传感器,脉搏信号预处理装置,TP—801单板机组成检测脉搏波及其传播时差的系统,可对脉搏信号进行无创提取,贮存及处理,以供临床分析应用。     

心血管系统电网络模型的脉动信号仿真分析

脉搏波蕴含了人体丰富的生理病理信息,研究脉搏波与心血管系统生理参数的关系不但有利于心血管疾病的临床诊断与治疗,而且有助于新型医疗设备的开发。本文在经典双弹腔模型的基础上,采用电网络模型法建立了人体心血管仿真系统,对动脉内血压与血流的变化规律进行仿真,分析了外周阻力与血管顺应性对血流分布的影响,并将仿真结果与临床监测结果进行对比分析,以预测人体的生理病理状态。结果表明,血压与血流的仿真波形于第二个心动周期后逐渐趋于稳定;随着外周阻力的增大,动脉的收缩压增大,舒张压保持不变,而脉压逐渐增大;随着血管顺应性的减小,血管的弹性变差,脉压相应地增大;仿真结果与临床监测结果一致。外周阻力增大和血管顺应性减小预示了高血压和动脉粥样硬化等疾病的发生率增大。     

外周阻力的测量与临床研究

目的：研究外周阻力与脉搏波之间的关系及其外周阻力在临床中的应用。方法：利用脉搏波理论和弹性腔模型提出一种便捷易行的外周阻力算法。采用临床中测试高血压患者125人和健康者125人对外周阻力与血压进行相关性分析。结果：通过大量病例分析和临床测试证实了算法的有效性和可靠性，而且此算法已经应用LabVIEW7．0开发成软件并在医院进行临床应用。结论：外周阻力能帮助人们了解自己的动脉硬化情况，随时提醒人们注意身体状况，减少疾病的发生，同时也能够为医生判断病人的心血管系统疾病提供重要的参考指标。     

基于脉搏波信号和血管弹性腔模型的动脉血压连续测量方法

目的为满足健康监护中的连续测量血压的要求,研究并实现一种基于脉搏波信号和血管弹性腔模型的动脉血压拟合计算方法。方法利用自制的穿戴式人体生理参数监测系统收集测试对象的脉搏波信号、心电信号以及血压数据。根据心电信号与脉搏波信号的时间关系,推导出收缩压和脉搏波传导时间的回归分析方程,而舒张压的测量,则是通过脉搏波的波形系数分析以及血管单弹性腔模型的参数计算完成。结果试验结果表明,该方法血压测量结果的平均偏差和标准偏差为(0.51±0.74)kPa([384±5.54)mmHg],达到了美国医疗仪器促进协会建议的(0.665±1.064)kPa([5±8)mmHg]标准。结论结合脉搏波信号和弹性腔模型可以估算人体血压值,为连续血压测量提供了新的实现方法。     

基于混合特征卷积神经网络的血压建模方法研究

传统使用脉搏波测量血压的方法存在准确率较低和特征点难以提取的问题。针对这些问题,本研究首先提出脉搏波分解算法,将脉搏波分解为三个钟型波复合的形式,由此获取到准确的脉搏波传播时间;之后提出混合特征卷积神经网络模型ABP-net,该模型将脉搏波传播时间特征和使用一维卷积自动提取的脉搏波波形特征相结合对动脉血压进行预测。最后使用ABP-net对MIMIC Ⅲ中15个患者的血压进行预测。实验结果表明,ABP-net能够有效地提取脉搏波波形特征而且对血压的预测精度更高。     

基于示波法和光电容积脉搏波描记法的动脉顺应性动态检测仪

目的针对目前静态检测方法血压依赖性造成的敏感性不足和需要血压校正的问题，找到一种对动脉亚临床病变引起的弹性减退更敏感且无需血压校正的指标。并设计一种适用于家庭和社区诊所的新型动脉顺应性动态检测仪器。方法对动脉加压导致了透壁压减小和顺应性非线性增加，同时也导致了脉搏波传递时间（pulse transitt ime，Prr）非线性增大。基于示波法血压测量和光电容积脉搏波描记法（photoelectric plethysmography，PPG）设计了检测仪器,实现了对肱动脉加压动态检测。并在不同透壁压下对高血压组和对照组脉搏波传递时间增量进行测量。结果由高到低预设3个透壁压。即8．00、6．67、5．33kPa（60、50、40mmHg），加压所导致的高血压组PTT增量总体均值和标准差分别为（3．7±2．1）、（8．5±3．2）、（13．1±3．5）ms，而对照组相应的总体均值和标准差分别为（5．4±2．2）、（12．5±2．8）、（19．3±3．1）ms。在相同透壁压下，两组之间差异有统计学意义（P〈0．01）。实验结果表明，随着透壁压的减小，虽然两组脉搏波传递时间均增加。但两组的差异也越来越大。选择透壁压为5．33kPa（40mmHg）时脉搏波传递时间增量△PTY40为更敏感的动脉弹性指标，它与收缩压负相关（r=-0．73，P〈0．01），与舒张压负相关（r=-0．54，P〈0．01），与脉压负相关（r=-0．49，P〈0．01）。结论虽然△PTT40具有明显的血压相关性，但它是动态检测的结果，通过对动脉施加外在作用力，拉大了高血压中、低危险患者与健康人之间的组间统计学差异．能够更敏感地分辨动脉亚临床病变引起的动脉弹性减退,比较好地解决了静态检测方法血压依赖性造成的敏感性不足和需要血压校正的问题。所设计的仪器操作简便，有望在早期的动脉亚临床病变的诊断及监测方面发挥作?     

脉搏波传导时间的血压估计模型

为提高动脉血压估计的准确性,提出一个以脉搏波传导时间和脉搏波波形特征参量K值为基础的血压估计双参数模型。采用麻省理工学院MIMIC数据库,通过心电和光电容积脉搏波信号计算得到脉搏波传导时间和特征参量K值,通过有创动脉血压信号计算平均动脉血压,对比分析提出的双参数模型和以脉搏波传导时间为基础的单参数模型血压估计的效果。结果表明相比单参数模型,建立的双参数模型血压估计均方根误差减少1 mm Hg,估计准确率最大提高了10%。引入脉搏波特征参量K值建立的双参数模型在一定程度能改善血压估计效果。     

脉搏波速度在高血压病早期干预中的临床意义

目的探讨脉搏波传导速度（PWV）与高血压病早期干预的相关性及其相关因素。方法应用脉搏波速度自动测量系统对104例健康人和397例高血压病患者进行肱动脉-踝动脉脉搏波传导速度（baPWV）检测。结果高血压患者的脉搏波传导速度显著高于健康人（P〈0.01）。年龄是影响健康人大动脉弹性功能最主要的因素,年龄、收缩压和脉压与高血压患者的大动脉弹性功能密切相关。结论脉搏波传导速度是敏感反映高血压大动脉弹性的重要指标,年龄、收缩压和脉压是影响baPWV值的主要因素,可作为心血管疾病的一个危险信号,以指导早期预防干预。     

脉搏波的无创检测方式

脉搏波的波形特征与心血管疾病密切相关,其检测方式和传感器的选择都会对脉搏波的检测结果产生重大影响。目前脉搏波无创检测用传感器类型包括压力传感器、压电传感器和光电传感器(反射式和透射式)。检测方式有桡动脉压力脉搏波检测和指端容积脉搏波检测。实际运用结果显示不同的传感器有不同的性能指标和适应范围,检测方式也会对脉搏波的检测产生很大影响。尽管压电传感器和光电传感器都能采集信号良好的脉搏波,但压力传感器由于误差大、强噪声和检测部位难寻等原因已经逐渐被淘汰,此外临床实验证实了桡动脉压力脉搏波检测容易受检测部位和检测个体的影响,指端容积脉搏波具有检测稳定、重复性好、易于操作等优点。     

基于LabVIEW的心血管动力学参数分析与研究

目的:根据脉搏波理论设计出一套基于虚拟仪器的心血管动力学参数分析系统。方法:本文以LabVIEW7.0作为软件开发平台,根据示波法原理和弹性腔理论总结提炼出收缩压、平均压、舒张压、心率、每搏心输出量、每分心输出量、外周阻力等参数。结果:通过心血管动力学参数的分析能判断心血管病患者与正常人的差异性,对心血管病的预防及疾病早期发现都能发挥很大的作用。大量的实测结果表明系统有较好的准确性和稳定性。结论:此采集分析系统有操作便捷,灵活性高,可扩展性好的特点,可以直观地观测病人的心血管状况以便及时的对心血管疾病采取措施和进行预防,为心血管动力学参数的分析研究提供了一种简便有效的途径。     

一种可监测人体脉搏波的汽车方向盘辅助装置

目的脉搏波的波形特征与心血管疾病密切相关。本文拟设计一种安装在汽车方向盘上的能独立实时监测脉搏波信号的辅助装置,在驾驶员无意识下获取其血流动力学的相关信息,为监测健康状况提供数据支持。方法该装置利用置于方向盘套表面的反射式脉搏波光电传感器采集脉搏波信号。经过滤波、放大和A／D转换,利用嵌于方向盘助力器内的配套装置对脉搏波信号进行数字处理,实现对脉搏波信号周期的确定、心率和平均动脉压数据的计算,以及信号和数据的存储。最后将处理后的脉搏波波形、心率数据及平均动脉压显示在配套装置的液晶显示屏上,还可通过配套装置中的SD卡接口进行数据传输及存储。结果经受试者实际测试,传感器能够准确测出手指脉搏波并输出,使得方向盘套和助力器具有测量脉搏波、心率及平均动脉压的功能。结论该汽车方向盘辅助器可为用户实时监测脉搏波、心率和平均动脉压,帮助使用者实时监测自己的健康状况。     

基于嵌入式CPU模块的血流参数检测系统的设计

设计了一个脉搏波心血管血流参数检测系统.该系统基于嵌入式CPU模块,采用简洁的旋转编码开关作为输入控制接口,集成了血压测量、检测结果快速打印的功能,同时可以保存检测结果以便于跟踪检测和动态分析.系统体积小、便于携带、操作简单、检测方便、无创,不仅可应用于临床,更适合在家庭及社区中使用.     

经食管降主动脉光电脉搏波特征参数与动态血压关系的初步研究

研究经犬食管探测降主动脉的光电脉搏波特征参数与同步股动脉有创血压波的相关性。实验犬10只,经食管获取降主动脉光电脉搏波信号,同步记录股动脉有创血压信号。应用逐步回归分析法研究降主动脉脉搏波特征参数[H、h、h/H、g/H、At、s、H(1+ts/td)、k]与有创血压值的相关性。特征参数中与收缩压相关性较好的有k和h/H(引入比90%和80%);与舒张压相关性较好的有k、H和s(引入比90%、80%和70%);与平均压相关性较好的有k和H(引入比均为90%),其相应的复相关系数均值分别为0.871、0.900和0.856。研究结果表明:经食管降主动脉脉搏波特征参数与收缩压、舒张压及平均压具有特定的相关性。     

Arterial stiffness acutely decreases after whole-body vibration in humans

Background: Increased arterial stiffness is a well‐established cardiovascular risk factor. Mechanical stimuli to artery, such as compression, elicit vasodilation and acutely decrease arterial stiffness. As whole‐body vibration (WBV)‐induced oscillation is propagated at least to lumbar spine, WBV mechanically stimulates abdominal and leg arteries and may decrease arterial stiffness. WBV is feasible in vulnerable and immobilized humans. Therefore, it is worthwhile to explore the possibility of WBV as a valuable adjunct to exercise training. Aim: The aim of this study was to investigate the acute effects of WBV on arterial stiffness. Methods: Ten healthy men performed WBV and control (CON) trials on separate days. The WBV session consisted of 10 sets of vibration (frequency, 26 Hz) for 60 s with an inter‐set rest period of 60 s. Subjects maintained a static squat position with knees bent on a platform. In the CON trial, WBV stimulation was not imposed. Blood pressure, heart rate and brachial‐ankle pulse wave velocity (baPWV), an index of arterial stiffness, were measured before and 20, 40 and 60 min after both trials. Results and conclusion: Heart rate and blood pressure did not change from baseline after both trials. Although baPWV did not change in the CON trial (baseline vs. after 20, 40 and 60 min; 1144 ± 35 vs. 1164 ± 41, 1142 ± 39, and 1148 ± 34 cm s^?1), baPWV decreased 20 and 40 min after the WBV trial and recovered to baseline 60 min after the trial (1137 ± 28 vs. 1107 ± 30, 1108 ± 28, and 1128 ± 25 cm s^?1). These results suggest that WBV acutely decreases arterial stiffness.     

Relationship between brachial-ankle pulse wave velocity and metabolic syndrome components in a Chinese population

The purpose of this study was to assess the relationship between arterial stiffness, as measured by brachial-ankle pulse wave velocity （baPWV）, and the presence of the metabolic syndrome （MS） in a Chinese population. A total of 4,445 subjects were enrolled. The prevalence of MS in for the general population, males and females, respectively. our study population was 21.7%, 17.2% and 25.6% With adjustments for age, gender, cigarette smoking, heart rate, total cholesterol, low-density lipoprotein （LDL） cholesterol, and the use of anti-hypertensive drug, the stepwise regression analysis showed that baPWV had a significant relationship with components of MS, including systolic blood pressure （P 〈 0.001）, diastolic blood pressure （P 〈 0.001）, glucose （P 〈 0.001）, highdensity lipoprotein （HDL） cholesterol （P = 0.04）, and triglycerides （P 〈 0.001）, but no relationship with waist circumference （P = 0.25）. With an increase in the number of the MS components, baPWV increased significantly both in women and men. This study indicated that the MS is indeed a risk factor for arterial stiffness. Monitoring of baPWV in patients with MS may help in identifying persons at high risk for cardiovascular disease.