示波法血压计原理

现有的电子血压计只实现了简单的血压判定方法：幅度系数法、波形特征法、

变幅度系数法、拐点法和幅度系数法相结合的血压判定方法、系数差分比值法等

(1)示波法：通过检测血液流动时碰撞血管壁产生的振动来判定血压，

查找源于血管壁的搏动包迹，并根据包迹与动脉血压之间的关系，得到血压值。

示波法通常分为幅度系数法和波形特征法：幅度系数法是通过识别与确定收

缩压、舒张压与平均压之间的内在关系来判定血压值；波形特征法是通过识别压

力振荡波波形在收缩压和舒张压处的波形变化特征来判定血压值。

1)波形特征点法，确定包络线特征点时，由于采用算法的不同会导致特征点

位置的不同；另外，由于叠加在袖套压力曲线上的振荡波幅值非常小，并可能混

入干扰信号，这也使得压力波包络线特征点的确定困难。

2)幅度系数法的系数因人而异，它受到袖套弹性、振荡波幅度、平均动脉压、

动脉管壁的刚性、心率、血管壁粘滞度等因素的影响

(2)示波法改进方法

a)变幅度系数法：首先通过平均压调节幅度系数，再根据幅度系数法和经

平均压调节后的幅度系数求得血压值。

b)拐点法和幅度系数法相结合判定血压的方法：首先根据提取的振荡波峰值

序列拟合振荡波包络线，找出幅度最大值点，该点所对应的袖套压力即为平均压MAP，然后在幅度系数法所规定的系数范围内，寻找到振荡波包络线峰值左右

的两个拐点s、d，拐点所对应的袖套压力Ps和Pd，即为收缩压SBP和舒张压DBP。

c)系数差分比值法：结合幅度系数法和差分比值法判定血压值。

d)结合多种方法判定血压的方法：在拐点法的基础上，结合最大上升斜率

法和比值法以及振荡波之间的幅度差值和它们的相对比值（即幅度差值与

它们之中前一个振荡波幅度的比值)，考虑优先级别，采用逐级判断，最终得到

收缩压和舒张压。

2.3 示波法改进方法

2.3.1 变幅度系数法

变幅度系数法判定血压的原理是：首先通过平均压调节幅度系数，再根据幅度系数法和经平均压调节后的幅度系数求得血压值。

收缩压和舒张压处压力波幅值的归一化系数随着平均压的变化而变化。该方法首先采用高斯曲线拟合振荡波峰值序列的包络线，然后根据平均压调节的幅度系数求得血压值。

收缩压处归一化系数K1的方法如下：当120 mmHg

舒张压的归一化系数 K2的方法如下：当120mmHg< MAP≤140 mmHg时，K2=0.85；当60 mmHg< MAP ≤ 120 mmHg时，K2=0.78；当MA P > 50mmHg 而MAP≤ 60 mmHg时，K2= 0.60；当MAP≤50 mmHg时，K2=0.50。

2.3.2 拐点法和幅度系数法相结合

拐点法和幅度系数法相结合判定血压的原理是：首先根据提取的震荡波峰值序列拟合振荡波包络线，查找包络线峰值点，该点所对应的袖套压力即为MAP

，然后在幅度系数法所规定的系数范围内，查找振荡波包络线峰值点左右的两个拐点s、d，拐点所对应的袖套压力Ps和Pd，即为收缩压SBP和舒张压DBP。

拐点法：认为振荡波包络线拐点对应血压值。

最大上升斜率法：认为振荡包包络线斜率最大处对应血压值。

2.3.3 系数差分比值法

系数差分比值法判定血压的原理是：结合幅度系数法和差分比值法判定血压值。

差分比值法：计算出相邻振荡波序列的幅度差值d和它们的相对比值rd (即幅度差值与它们之中前一个振荡波幅度的比值。

(1)查找最大幅度差值dmax1，次大幅度差值dmax2，最大比值rdmax1，次

大比值rdmax2；

(2)若存在d≥dmax1、rd ≥rdmax1，则d、rd对应的振荡波序列对应的袖套压

力值即为血压值，结束，否则进行下一步；

(3)若存在d≥dmax1、rd ≥rdmax2，则d、rd对应的振荡波序列对应的袖套压

力值即为血压值，结束，否则进行下一步；

(4)若存在d≥dmax2、rd ≥rdmax1，则d、rd对应的振荡波序列对应的袖套压

力值即为血压值，结束，否则进行下一步；

(5)若存在d≥dmax2、rd ≥rdmax2，则d、rd对应的振荡波序列对应的袖套压

力值即为血压值。

差分比值法不会将平均压附近的点误判为突变点，但单纯采用差分比值法，判定得到的收缩压比实际值要高，而舒张压比实际舒张压要低，可能原因是：收缩压之前和舒张压之后的振荡波幅值较小，而相邻振荡波幅度差值比较大。

幅度系数法指出，收缩压处振荡波幅度与振荡波幅度最大值的比值在

0.4～0.7范围内，舒张压处振荡波幅度与振荡波幅度最大值的比值在0.4～0.8

综合差分比值法和幅度系数法，提出系统差分比值法，即在一定的幅度范围内依据差分比值法判定血压的方法。

图2.4系数差分比值法血压判定流程图

图注：设peak(i)表示第i个波峰所对应的峰值；d= peak(i)-peak(i-1)表示幅度差值；

rd=[peak(i)-peak(i-1)]／peak(i-1)表示相对比值。d max1是指最大差值，d max2是指次大差

值, rd max1是指最大比值，rd max2是指次大比值。

2.4 基于示波法和高斯拟合的血压判定方法

首先确定振荡波中各个单波的峰值点，确定包络线的拟合曲线；然后查找包络线的最大值，选定积分区间；最后根据积分公式和最大值的位置，确定舒张压和收缩压的位置，进而确定舒张压和收缩压。

传感器的采样频率是200HZ 。

(a) 单高斯曲线拟合

(b) 双高斯曲线拟合

(c)双直线拟合

表3.1 拟合误差分析结果 拟合曲线

SSE R-square Adjusted R-square RMSE 单高斯 2.932e+004 0.9793 0.9755 65.31

y3 5.69e+004 0.9539 0.9488 77.82 双直线 y4 2.582e+004 0.9842 0.982 63.83