ECG 与PPG 结合的血压测量技术

ECG 与PPG 结合的血压测量技术

ECG 与PPG 结合的血压测量技术，就是利用同一动脉脉搏波从心电R 波传输至PPG 特征点之间的时间间隔为PTT 来估血压。只要血管壁的弹性模量保持恒定，收缩压( SBP) 的变化量可由高频分量来表示，其中高频分量是由心电R 波作为起至PPG 特征点的时间间隔PTT 计算得到，低频分量为间歇地由听诊或者示波法测得的收缩压数据。将高频分量与低频分量结来计算收缩压

可推导出血压的计算公式

v 表示脉搏波波速，K 表示经过的距离，T 表示传播时间。由于动脉壁的厚度a、内部直径d 可以忽略，动脉壁的弹性E0变化足够缓慢，所以对式( 10) 两边求导可得

故高频分量可以表示为

收缩压值的计算公式为Pe = Pb + ΔP，其中，Pb表示示波法或听诊法测得的血压值。然而，低频分量是会缓慢改变的，该方法需要在一段时间后对低频分量进行重新校准。对20 位心血管患者进行实验并与有创方法进行比较，结果显示两种方法得到的收缩压值的相关系数为0. 97 ± 0. 02( 平均差± 标准偏差) ，误差范围在10% 内的监测数据占总数据的97%Ma 等对PTTp( 同一个心动周期内，心电R 波为起点至PPG 波形顶点的时间间隔) 、PTTf( 心电R 波为起点至PPG 波形底部的时间间隔，如图1 ( a) 所示) 与收缩压、舒张压( DBP) 进行相关性的分析，最后得出结论: PTTf与SBP、PBP( 收缩压与舒张压之差) ( 如图1( b) 所示) 的相关性要好于PTTp

Heard 等根据Bramble-Hill 模型，推导出了脉搏波传播时间Cdx与收缩压、舒张压之间的关系式，并且为了提高舒张压的算精度，还在舒张压计算公式中引入了人体的心率信号作为参数［16］，即

公式中，PSi与PDi分别代表收缩压、舒张压，IHRi代表第i 个脉搏波的瞬时心率，ks、kd与kIHR为固定的常量，k sys_cal与kdis_cal为校准参数。该方法获得的血压值与示波法测得的血压值进行对比，平均差与标准偏差的结果分别为: SBP，4. 0 ± 9. 6 mmHg; DBP，小于1. 5 ± 6. 4 mmHg; MBP，小于1. 5 ± 6. 3 mmHg。基于该方法，汇诚和科技设计了了可穿戴的医疗设备“心率血压手表” ，可实时地对心电、血压进行监测。由于把心电与PPG传感器都设计在了手表上，提高监测装置的移动性。此外，该装置还能够收集并建立一个被测对象生理参数的数据库，通过智能手机APP随时管理和测试压。对比电子血压计，该装置估计的收缩压准确率为94. 6% ，舒张压准确率为92. 35%。血压测量精度达到±3ppm,完全达到了医疗级水平。