一种头戴式血压测量改进方法的研究

为了提高无创血压连续测量的便捷性和准确度，提出了一种基于脉搏波传导时间（PTT）的头戴式血压测量方法，该方法将光电容积脉搏波（PPG）信号和心电（ECG）信号的采集集中在头部，将PPG信号一阶微分最大点与ECG信号R波峰的时间差值作为脉搏波传导时间，并在血压的计算中加入了卡尔曼滤波器。实验结果表明，利用改进方法计算出的血压值平均误差率在5%以内，数据误差均在10 mmHg以内，能够满足连续血压测量误差的要求；与传统方法相比，稳定性更好，误差率更小，最大误差更小。 本文探讨了一种头戴式血压测量的改进方法，旨在提高无创血压连续测量的便捷性和准确性。该方法基于脉搏波传导时间（PTT），结合光电容积脉搏波（PPG）信号和心电（ECG）信号，将两者采集设备集中于头部，简化了佩戴过程。 脉搏波速法是血压测量的基础，它利用脉搏波在血管中的传播速度与血压之间的关系来估算血压。具体来说，PTT是PPG信号一阶微分最大点与ECG信号R波峰之间的时间差，这一时间差反映了血液在血管中的流动速度。文中提到，选取PPG信号的一阶微分最大点作为特征点，以更准确地计算PTT。 接着，为了进一步提高测量的精确性，研究中采用了卡尔曼滤波器。卡尔曼滤波是一种统计滤波算法，用于估计动态系统中的状态。在血压测量中，它可以去除测量过程中的随机干扰，提供更稳定和精确的血压值。通过对连续的血压测量值进行卡尔曼滤波，可以降低平均误差率和最大误差，从而提高整体测量的准确性和稳定性。 硬件设计方面，头戴设备将心电和脉搏波信号采集模块集中在头部，采用脸颊处的心电采集和额头的PPG信号采集，使得设备更加轻便、易于使用。设备包含电源模块、微处理器、心电采集模块、脉搏波采集模块和蓝牙模块，通过蓝牙将处理后的数据发送至终端。 软件设计则主要负责信号的预处理、特征点的检测、生理参数的计算及卡尔曼滤波的执行。通过微处理器，系统能够过滤掉原始信号中的噪声，准确捕捉到ECG和PPG的关键特征，进而进行血压的计算。 实验结果显示，改进的头戴式血压测量方法计算出的血压值平均误差率小于5%，数据误差控制在10 mmHg以内，满足连续血压测量的精度要求，与传统的血压测量方法相比，具有更高的稳定性和更小的误差率。 该研究提出的头戴式血压测量方法利用PTT和卡尔曼滤波技术，实现了无创血压的高效、准确监测，为临床血压监测提供了新的可能性，特别是在需要连续、非侵入式血压测量的场合，如远程健康监测或移动医疗应用。这种方法的创新性和实用性对于推动医疗设备的智能化和便携化具有重要意义。