专利名称:脉搏波信号处理方法和装置及电子血压测量装置的制作方法无创式电子血压测量装置通常采用听诊法和示波法。听诊法又称柯氏音法,分为人工柯氏音法和电子柯氏音法。人工柯氏音法即通常所见到的医生、护士用压力表与听诊器进行测量血压的方法;电子柯氏音法则是用电子技术代替医生、护士的柯氏音测量方法。 示波法又称为压力振荡法,是20世纪90年代发展起来的一种比较先进的电子测量方法。示波法的工作过程是先将袖带充气以阻断动脉血流,然后在放气过程中检测袖带内的气体压力并提取微弱的脉搏波。当袖带压力远高于收缩压时,脉搏波消失,随着袖带压力下降,脉搏波开始出现。当袖带压力从高于收缩压降到收缩压以下时,脉搏波会突然增大,在平均压时幅值达到最大。然后脉搏波又随袖带压力下降而衰减。示波法血压测量就是根据脉搏波幅度与袖带压力之间的关系来估计血压的。脉搏波最大值对应的是平均压,收缩压I3S和舒张压Pd分别由对应脉搏波最大幅值的比例来确定。在示波法血压测量过程中,人体脉搏波信号是一种微弱信号,信噪比较低。在检测和采集时,由于受测量仪器、人体等方面的影响,所采集的信号中通常存在如下几种噪声 基线漂移、人体呼吸等低频干扰,频率小于IHz ;由于受测者肢体抖动、肌肉紧张而引起的干扰,其频率范围较大;工频干扰,是频率为50Hz的固定频率干扰。这些干扰信号对脉搏波信号的后续分析处理都十分的不利,因此,对脉搏波信号的去噪是一项非常重要的工作。具体地,人体血压测试曲线如图1所示,曲线101为自然压力释放曲线,曲线102 为脉搏曲线。其中脉搏波峰值点可以由如下表达式表达/(β) = Σ^)δ¥) + ξ( )(式 1)。i-0其中为血压测试过程中,人体脉搏波信号随时间分布的曲线函数,Sm是标准的单位脉冲函数,饵为人体脉搏波峰值包络线,为噪声函数,包括人体噪声和测量噪声。由于噪声较大,给正确测量人体血压值带来很大的困难。针对脉搏波信号中的噪声,现有技术中的常用去噪方法有方法一是对式1中各点进行分析,去除明显不合理的各值,从而达到去除大噪声¢¢)的效果。现有技术中的常用方法二是对式1中的/¢)进行滤波去除高频噪声 。然而,方法一只能去除大噪声 不能有效去除全部噪声,不能达到正确测量人体血压值的目的,而且测量重复性较差。方法二虽然能有效去除高频噪声,但滤波带来的相移误差会影响测量精度。以前采用的FIR滤波器法、FFT变换等,均存在一定程度的相位失真等不足,对脉搏波信号的去噪效果并不王困相4对此,现有技术中还提出了多种脉搏波信号处理方法,以期去除脉搏波信号中的噪声。一种方法是将脉搏波数据分段,并逐段进行线性或非线性平滑去噪。例如,公告号为CN1296008C的中国专利公开了一种非线性拟合恢复振荡脉搏波趋势包络的方法,其中利用逐点移动分段多次曲线拟合和非线性插值的方法,产生脉搏波峰值包络线,但该技术方案只考虑到对脉搏波信号进行分段平滑以局部地消除噪声,未考虑到脉搏波峰值包络线整体噪声的最小化。另一种方法是根据噪声的类型进行多阶段滤波,在不同的阶段中处理脉搏波信号中的不同噪声。例如,公告号为CN100457023C的中国专利公开了一种基于提升小波的脉搏信号处理方法,该方法首先对脉搏波信号进行波形预处理,采用自适应相干模板法对工频干扰进行滤波,又采用时域聚类法剔除周期上不合格的脉搏波,然后进行多层小波分解,再对小波分解的高频、低频系数的阈值量化处理,但该技术方案同样未考虑到脉搏波峰值包络线整体噪声的最小化。因此,需要一种脉搏波信号处理方法和装置,可以考虑到脉搏波峰值包络线整体噪声的最小化,最大程度地消除脉搏波信号中的噪声,以便得出整体噪声最小化的脉搏波峰值包络线。理想状态下,完全去除噪声项的脉搏波峰值包络线如式2所示
本发明涉及脉搏波信号处理方法和装置及电子血压测量装置,该方法包括从压力传感器接收脉搏波信号,取得多个脉搏波信号样本;及对脉搏波信号样本中的整体噪声进行最小化以对脉搏波信号去噪,更具体地包括对脉搏波信号样本执行标1处理;设定初始伽玛分布参数;对各个脉搏波信号样本对应的伽玛分布值执行标1处理;基于标1样本值及标1伽玛分布值计算样本噪声值以评估整体噪声;判断本次迭代得出的整体噪声与上次迭代得出的整体噪声相比是否收敛;及基于收敛判断修正伽玛分布参数;其中该方法重复从伽玛分布值标1到修正参数的步骤,直到判断整体噪声收敛时,得出最优化的伽玛分布参数,以此确定整体噪声最小化的脉搏波峰值包络线。
脉搏波信号处理方法和装置及电子血压测量装置制作方法
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