一种基于单模态信号连续测量人体动态血压的系

本发明涉及医疗，具体地说，涉及一种基于单模态信号连续测量人体动态血压的系统及方法。背景技术：1、血压(bp)作为一项重要的生理指标，对于了解许多血流动力学参数(如心率和心输出量等)具有重要意义，也是高血压临床诊断和疗效评价的根本依据。现有的连续血压测量方法可以分为有创式测量和无创式测量两种方法。有创式测量法又可以称为动脉插管法，即将压力传感器直接插入人体大动脉中检测血压信号，这种测量方法测得的数据最为准确，被认定为国际血压测量的金标准，并且能实现血压的连续性测量。但是这种测量方法具有明显的创伤性，不仅会给患者带来身体上的疼痛，甚至可能引起感染，而且程序设置复杂、耗时，设备昂贵，一般只用于大型手术。2、无创式血压测量法则是通过测量人体血管容积的变化、动脉管壁搏动、脉搏波的特征参数等方法来间接测量和计算人体血压值，这种测量方法不仅简单方便，而且不会对人体造成伤害，因此目前临床上主要采用无创式血压测量方法。无创式血压测量法又可分为间歇式和连续式测量两种方法，其中常用的间歇式测量主要为听诊法和示波法。听诊法测量方便，且准确度高，但受主观影响大，易受外界干扰；示波法则干扰较小，但不如听诊法准确。在连续式无创血压测量法中，目前备受青睐的方案便是脉搏波测量法。脉搏波传导时间法是cnibp(连续无创式血压)应用中的一个研究热点，其原理是利用血压和脉冲传输速度之间的相关性，识别脉搏波波形的特征点(如起始点、波峰点)，并计算当前脉搏波波形信号特征点和其他参考信号特征点(如心电信号)之间的脉搏波传导时间(即ptt)，再通过标准仪器(水银或电子血压计)测得血压值，利用ptt与血压之间的相互关系，拟合并建立预测模型，从而可以通过ptt数值直接计算得到实时血压值。3、在目前脉搏波传导时间法的研究中，大多以心电信号为参考信号，由光电容积法获得的脉搏波信号(ppg)计算得到脉搏波传导时间(ptt)，然后再分别进行后续特征点的提取、ptt的计算以及预测模型的构建，并通过蓝牙、wifi等方式进行传输后于上位机进行后续处理，实现波形以及血压显示。而光电容积法通常是使用红外脉搏传感器或光电容积指尖脉搏传感器对脉搏进行测量，其工作原理为：在皮肤一端放置光发生器，该发生器能够发射一定波长的光进入皮肤，由于血液在血管中的流动引起血管容积以及血氧的变化，部分的光被反射并被光接收器接收。通过分析发射与接收光波长的变化并将其转化为电信号输出，得到脉搏波信号。但是，目前一般通过两路信号(即心电与脉搏波信号)同时测量和对比分析来计算ptt，在实际执行时存在以下三方面关键问题：第一，采用光电或红外传感器采集到的光学信号受环境影响较大，且需要外加电源，增加不必要的电路连接，使整个系统较为笨重、不便捷、准确性与稳定性不高；第二，两路信号的类型通常不一样，采集电路也不一样，需要两套采集传输系统，这将导致数据传输所占用的资源较多，数据处理较慢。使得操作复杂、成本与能耗较高；第三，采用两路信号分别测量的方法难以保证两路信号的同时性，需在后续特征点的提取中进行校准且易出现较大的误差。总之，现有的两路信号同时测量和分析方案存在受环境影响大、操作复杂、难以保证信号的同时性、稳定性不足、数据传输占用资源多、能耗大等问题，给实际应用带来诸多技术挑战。因此，开发新的动态血压测量系统和方法，使人体血压的连续监测更加方便、快捷、精准，将会进一步推进血压测量技术的深入变革和广泛应用，对于心血管疾病的检测、诊断和治疗具有重大意义。技术实现思路1、本发明的内容是提供一种基于单模态信号连续测量人体动态血压的系统及方法，通过心电信号与压电脉搏波信号的一体式耦合，实现基于单模态信号即可提取心电和脉搏波关键特征，从而分析计算ptt，最终实现人体动态血压的连续检测，解决了传统动态血压测量法中多路信号时间难同步、测量电路和信号处理复杂、且脉搏波信号测量易受环境影响等问题。2、根据本发明的一种基于单模态信号连续测量人体动态血压的系统，其包括第一心电电极和第二心电电极、压电薄膜传感器和右腿驱动输出电极。第一心电电极粘贴于心脏左/右侧的胸腔处，第二心电电极粘贴于右/左上肢靠近手腕处，压电薄膜传感器接触连接于右/左上肢靠近手腕处，右腿驱动输出电极粘贴于腹部处；3、压电薄膜传感器包括两个信号输出端口，其中一个信号输出端口与第一心电电极输出端耦合相接为一条导电通路输出，另一个信号输出端口与第二心电电极输出端耦合相接为另一条导电通路输出，最终压电薄膜传感器信号和心电信号耦合为一路信号(单模态信号)输出接入采集与传输模块；通过分析和提取该单模态信号的心电和脉搏波特征点，即可实时计算和连续测量人体动态血压。4、作为优选，压电薄膜传感器的接触连接包括两种方式：方式一为分离式，即压电薄膜传感器通过弹性腕带固定于手腕桡动脉处而与第二心电电极分离；方式二为一体式，即将第二心电电极与压电薄膜传感器置于同一位点，呈上下式结构：第二心电电极在上，压电薄膜传感器在下，通过第二心电电极的粘接将两者固定于手腕桡动脉处。5、作为优选，第一心电电极的输出端和第二心电电极输出端以及右腿驱动输出电极分别与采集与传输模块连接。6、作为优选，采用第一、第二心电电极测量心电信号，同时采用压电薄膜传感器(如pvdf、pzt等)测量脉搏波信号，并且上述两路信号最终耦合为一路信号(即单模态信号)。7、本发明提供了一种基于单模态信号连续测量人体动态血压的方法，其采用上述的一种基于单模态信号连续测量人体动态血压的系统，并包括以下步骤：一、将脉搏波与ecg信号耦合为一路信号即单模态信号进行采集；二、基于单模态信号获取计算脉搏波传导时间ptt所需的特征点，特征点为ecg信号r峰与脉搏波主波峰；三、基于ptt信息对血压进行动态监测。作为优选，对耦合后的单模态信号进行特征点提取的流程设计以及ptt计算，拟合与血压的预测模型，从而实现血压的连续测量。本发明巧妙利用压电脉搏波信号(本质为电位差信号或电流)和心电信号(也为电位差信号或电流)的良好兼容性，通过压电脉搏波信号与心电信号的一体化耦合，最终得到同时携带脉搏波信息与心电信息的单模态信号。具体地，通过将压电薄膜传感器的两个信号输出端口同心电信号两个输出端分别进行连接，从而实现一体式耦合，得到最终的单模态信号。对上述测得的单模态信号进行相应的信号处理即可快速提取脉搏波和心电波的特征点，从而计算出ptt，最终建立ptt与血压之间的预测模型。8、与传统方法相比，本发明采用压电传感器对脉搏波信号进行采集解决了传统血压测量法中脉搏波信号易受环境影响的问题。同时，将两路信号耦合为单模态信号进行采集与传输，使得原有的两套采集系统简化为一套，对两路信号传输与处理变为对一路信号传输与处理，大大降低了数据采集传输过程中所占用的资源与能耗。值得指出的是，单模态信号采集的提出能够从根本上巧妙规避多模态信号(两路信号)采集过程中的时间不同步问题，从而获得更为准确的ptt，也使得信号采集与后续信号处理过程更加简便与快捷。本发明提出的单模态信号动态血压测量方法对高血压以及其他心血管疾病的预防、诊断和临床监护具有重要的理论意义和实用价值。