无创血压和血管硬度综合检测系统的研究

论文摘要

心血管疾病是危害人类健康的严重疾病之一,世界卫生组织已经将其列为21世纪危害人类健康的头号杀手。心血管疾病的本质是血管结构与功能的异常,其形成过程相对较漫长,而且都是先从亚健康状态开始的。此时血压、血管弹性等一系列心血管参数已开始发生变化。因此,若能在早期对这些心血管参数进行检测,便可预测人体心血管系统的生理病理状况,为心血管疾病的预防和治疗争取到宝贵时间。本课题对表征心血管功能状态的血压和血管硬度这两个生理参数进行研究,探讨示波法同时测量血压和血管硬度的可行性,旨在设计一无创的血压和血管硬度检测系统,应用于日常家庭健康监护,对即将发生或已经患有血管硬化病变的人群进行预警。论文工作主要包括血压和血管硬度算法研究、检测系统设计以及相关临床实验验证。课题对血管硬度表征参数和测量算法的研究,以脉搏波理论、血管弹性腔模型为基础,以血管阻断压力不断变化的情况下,袖带内的脉搏波幅度变化特性为研究对象。系统采用血管硬度指数(ASI)作为衡量指标,根据示波法原理进行测量。测量系统的设计充分考虑了人体脉搏波信号干扰大、信号幅度小等特点,对信号在硬件和软件做了相应的处理,以提高测试精度。系统设计不仅可为实验所用,在今后的应用设计中也可借鉴该系统。为了鉴定系统性能,课题通过临床实验,采用临床血管硬化诊断常用手段——血管彩超作为对照标准。根据血管彩超结论确定血管硬度指数ASI的阈值并划分等级,在日常血管硬化情况健康测量中,通过等级判断对测试者起到监测和报警作用。除此之外,重复性和准确性验证结果表明,课题设计系统稳定性较好,测量的血管硬度指数值与血管彩超中诊断参数的显著相关,相关系数大于0.6,血管硬度指数ASI能够较好的表现被测对象血管硬化的变化趋势,因此可以用ASI值来表征病人血管弹性情况。另外,课题针对脉搏波法血管硬度检测进行了初步研究,探讨了用脉搏波波形特征量K和脉搏波特征值导出参数血管扩张系数ETK作为其表征参数的可行性。经实验得出,脉搏波波形特征量K能较好的表征动脉血管弹性状况。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 血压测量现状
• 1.2.2 血管硬度无创测量技术研究现状
• 1.2.3 目前血管硬度临床诊断方法
• 1.3 本论文主要的研究工作
• 第二章 血压和血管硬度测量的理论基础
• 2.1 血流动力流变学理论
• 2.2 动脉弹性腔理论
• 2.3 动脉脉搏波理论
• 2.3.1 脉搏波的形成与传播
• 2.3.2 脉搏波波形特征和病理意义
• 2.4 示波法血压和血管硬度测量原理
• 2.4.1 示波法原理
• 2.4.2 动脉血压的测量
• 2.4.3 血管硬度的测量
• 2.5 本章小结
• 第三章 测量系统设计
• 3.1 信号的特点与噪声分析
• 3.2 系统总体概述
• 3.3 系统硬件实现
• 3.3.1 充气和放气控制
• 3.3.2 信号拾取
• 3.3.3 信号调理
• 3.3.4 数据采集
• 3.4 系统软件实现
• 3.4.1 脉搏波包络线提取和抗干扰处理
• 3.4.2 血压和血管硬度计算
• 3.5 本章小结
• 第四章 血管硬度的临床实验分析
• 4.1 临床数据的采集
• 4.1.1 实验仪器
• 4.1.2 实验方案
• 4.2 实验的结果分析
• 4.2.1 阈值分析
• 4.2.2 重复性验证
• 4.2.3 相关性分析
• 4.2.4 初步模型修正
• 4.3 系统的误差分析及改进方案
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于脉搏波法的血管硬度检测初探
• 5.1 表征参数选择
• 5.1.1 脉搏波波形特征量
• 5.1.2 血管弹性扩张系数
• 5.2 实验系统
• 5.2.1 实验系统
• 5.2.2 软件处理
• 5.3 实验以及结果分析
• 5.3.1 数据获取
• 5.3.2 结果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 研究结论与展望
• 6.1 主要的研究工作与结论
• 6.2 未来的工作展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢