毕业设计(论文)文献综述

杭州电子科技大学

毕业设计（论文）文献综述

毕业设计（论文）题目基于示波法的血压测量系统设计

文献综述题目血压测量系统的设计学院电子信息学院

专业电子信息工程

姓名王楗江

班级10041817

学号10041925

指导教师洪明

基于示波法的血压测量系统设计

1 前言

随着人们生活节奏的加快，工作压力的增大，心血管疾病呈现低龄化趋势，而血压又是非常重要的一项健康指标。如果能经常测量自己的血压，对自己的健康情况心中有数，就能做到早发现早治疗，大大降低各类心血管疾病的发病率。加之如今人们的保健意识和生活水平越来越高，各类便携式医疗产品正逐步进入广大普通家庭，而电子血压计又是其中重要的一员。一般医院使用的水银血压计，是基于柯氏音听诊法，专业医生可以通过用听诊器听动脉血管的不同声音，来判断收缩压和舒张压的值。但科氏法存在着一些缺点：一是确定舒张压比较困难；二是此方法凭人的视觉和听觉，带有主观因素，除非训练有素的专业医生，一般人是很难测准血压的。七十年代出现了多种柯氏音法电子血压计，试图实现血压的自动检测，但很快发现这类血压计不能克服柯氏法的固有缺点，误差较大，重复性差。所以，目前大多数医院使用的无创血压监护设备都采用的示波法原理。

示波法又称测振法，示波法血压计的测量过程与柯氏音法类似,仍采用充气袖套来阻断上臂动脉血流，从而进行血压测量。与柯氏音法血压计相比较,示波法适用范围广,不依赖于柯氏音,抗环境干扰能力强,并且脉搏波信号频率较低, 适于计算机处理, 能测出较准确的血压，还便于采用电子线路加以实现, 其测量结果与柯氏音法有着统计上的一致性。常见的判别法有最大上升斜率判别法、比值判别法、拐点判别法、将小脉冲数据转换成其他中间数据判别法等[1]。本设计采用的是比值判别法。比值判别法是根据脉搏波振幅与气袖压力之间的关系来判断血压的。与脉搏波最大值对应的是平均压, 收缩压和舒张压通过对应脉搏波最大振幅的比例来计算。

从技术层面上看，血压计经历了柯氏音法（听诊法）血压计和示波法血压计两个阶段。目前，只有极少数的公司生产的血压计是基于听诊法的，大多数主流企业都是采用的示波法。而按照技术代际划分，基本可以将其划分为第一、二、三代电子血压计。前两代采用的是减压时测量，第三代是加压时测量[2]。虽然相对于水银血压计来说，示波法电子血压计的可靠性和准确性都大大提高了，但受测量系统因素和人体生理因素的影响，示波法电子血压计的准确性，尤其是重复性仍然不尽如人意。这也是本设计将面临的一大挑战。

2 主体

2.1 历史背景

血压计的雏形可追溯到18世纪初。当时，英国一位名叫哈尔斯的人，为了测量马的血压，将一根长9英尺的玻璃管连接在铜管上，然后插入马腿的动脉内，测出了这匹马的血压，开创了血压测量的先河。随后，法国人普塞利在测量血压的玻璃管内装人水银，以便于观察玻璃管内血液的高度。1835年，尤利乌斯·埃里松把脉搏的搏动传递给一个狭窄的水银柱。当脉搏搏动时，水银会相应地上下跳动。医生第一次实现了在不切开动脉的情况下进行血压测量。1860年，艾蒂安-朱尔·马雷将脉搏的搏动放大，并将搏动的轨迹记录在卷筒纸上。这个血压计也能随身携带。1896年，一位叫里瓦·罗克西的意大利人发明了世界上第一支不损伤血管的血压计。这只血压计由橡皮球、橡皮囊袖带，装有水银的玻璃管3部分组成。测量血压时将橡皮囊袖带围于上臂，通过捏压橡皮球观察水银柱的高度，即可测出血压。同今天的血压计相比，只差一副听诊器，这在当时已经十分先进了。1905年，俄国军医科洛特柯夫发现，用臂带绑在上臂并加压，然后再减压，随着外部压力的降低，从听诊器中可以听到血流冲开血管后发出的冲击音，从而可以测定血压。科氏血压的出现，标志着现代血压计原理的形成。20世纪中叶，各种型号的血压计相继出现，血压计的精确度和便利性也都得到了快速的发展。

2.2 研究现状

目前大多数主流企业生产的都是示波法电子血压计，自电子血压计产生以来，基本上可以按照加压、定速排气、血压测量使用的技术将其划分为三代[2]。

第一代电子血压计（G1-NIBPM）

使用的技术：MWD技术(减压时测量)

主要元器件：快速加压气泵、电子快速排气阀、机械式定速排气阀、气压压力传感器

特征1：使用了两个排气阀---电子快速排气阀、机械式定速排气阀；

特征2：初始的加压压力大约为200mmHg，加压速度快，9～10秒内达到300mmHg 等；

特征3：加压刚停止时，放气速度超过7mmHg/s, 2～3秒钟后大致稳定为2～

7mmHg/s 。

这一代电子血压计由于机械式定速排气阀的不稳定性（原理性缺陷），一般要提高初始加压压力。如目前大部分国产血压计，初始加压压力大多设定在190～200mmHg,一定程度上可以克服加压刚停止时因放气速度而造成的测量不稳定的问题。其缺陷是使用者手臂（或手腕）有明显的压迫感。目前我国购入的电子血压计方案大多数属于第一代。

第二代电子血压计（G2-NIBPM）

使用的技术：MWD技术(减压时测量)

主要元器件：加压气泵、电子控制排气阀、气压压力传感器

特征1：只使用一个排气阀---电子控制排气阀，可用于定速排气及测量结束时的快速排气；

特征2：智能加压。即在加压过程中对血压进行一定程度的粗测量，以便决定加压压力，加压压力大至为收缩压40～50mmHg；

特征3：放气速度一开始就能稳定在3～4mmHg/s。

这一代产品由于采用了电子控制排气阀的伺服技术（ECV SERVO TECHNOLOGY），定速排气的速度很稳定，测量结果也非常稳定（其他影响因素除外）。

第一代与第二代电子血压计的测量技术统称为MWD技术(减压时测量)，与第三代MWI技术（加压时测量）相对应。

第三代电子血压计（G3-NIBPM）

使用的技术：MWI技术（加压时测量）

主要元器件：伺服加压气泵、电子控制排气阀、气压压力传感器

特征1：使用伺服加压气泵---控制加压速度，并在加压过程中测量血压；

特征2：一个排气阀---电子快速排气阀，用于测量结束时的快速排气。

从硬件结构上来说，目前的电子血压计主要由采样模块、信号处理模块、存储模块、显示模块、电源模块等几部分构成。主要的元器件有微处理器、压力传感器、各种排气气阀、加压气泵、袖带、LCD显示屏等。

2.3 主要困难

目前示波法电子血压计面临的主要困难是准确性，又特别是重复性不尽如人意。

影响其准确性和重复性的因素很多，而且很复杂，归纳起来可分为测量系统因素和人体生理因素两类。

测量系统因素包括排气速度、数据处理方法、系统稳定度和袖带的松紧等等。人体生理因素则涉及流体力学、弹性力学、生物材料力学等领域,主要有人体血管特性、血管周围肌肉的特性、粘弹体特性和自我调节机制等等。首先，人体血压是在不断变化的。血压在兴奋、紧张、焦虑时会升高, 而在放松状态下则会降低。正常人一天中收缩压的变化幅度在20mmHg-40mmHg之间, 舒张压的变化幅度在10mmHg-20mmHg 之间, 即使在夜间人睡眠时, 也5mmHg-10mmHg的波动起伏。其次，由于生物的个体差异性非常大, 从群体的角度来看, 一条包络线可以对应几组血压值，一组血压值也可以对应多条包络线。甚至对于同一个个体来说, 在连续测量血压时, 同样的一组血压值也对应着多条包络线。这就是为什么目前电子血压计的准确性, 特别是重复性难以尽如人意的原因所在[3]。

基于上述困难便引发了关于水银血压计和电子血压计的争论。主要有三种观点：

一、现阶段使用的示波法电子血压计几乎全部不准确,理由是原理不过关。

二、示波法电子血压计测量出的血压值是推断值而非准确值,只能用做参考,不能作为诊断依据。

三、柯氏音法的原理是医生用听诊器听血管内的声音, 示波法的原理是测量血液流动时对血管臂产生的震荡。虽然原理不同, 但结果从理论上讲是一样的。

学术界对示波法测量血压的看法分歧很大,可谓仁者见仁、智者见智。对此，有笔者认为主要有三个方面原因:

( 1) 国家没有统一标准, 各生产厂家对示波法电子血压计技术参数设置不同。

( 2) JJG692- 1999《数字式电子血压计静态检定规程》对血压计的收缩压、舒张压测量的示值误差没做要求,规程为了向16号国际建议《血压计》靠拢,认为: 血压计的收缩压、舒张压示值误差是用临床实验方法确定的,不适用正常检定工作,规程中仅对自动放气速率、压力示值作了要求。

( 3) 仪器使用不当。测量时应注意:使用环境是否安静；使用者是否脉率不整或心律失常；袖带的高度是否与心脏的高度相同,袖带的胶管是不是放在动脉上的；测量前是否保持了10 分钟左右的安静状态；两次测量的间隔是否小于3分钟,体位是不是保持一致。

针对以上原因，有学者认为可从以下三方面着手解决：

( 1) 提高电子血压计的抗干扰能力, 如考虑增加环境中信号检测电路, 经过对环境信号进行处理放大,再和血压检测信号进行差分运算。

( 2) 加强对电子血压计测量技术和临床实验工作的研究, 尽快出台电子血压计

国家标准。

( 3) 采用水银血压计和电子血压计交替测量法验证电子血压计的准确性。

3总结

从血压计的发展来看，随着医学知识的普及和民众保健意识的提高，人们开始注重自身血压的日常监测，电子血压计已经开始悄悄地进入普通百姓家庭，作为日常的医疗保健产品。对于未来电子血压计的发展形式，手机电子血压计和太阳能电子血压计可能是两个比较主要的发展方向。相关人员表示：“把手机用作健康管理终端是今后的一个必然”。比如，在手机上配备外置血压计，将每天的血压变化绘制成图表，以便掌握管理。而对于太阳能电子血压计，只要在有阳光的地方就可以进行血压的监测，这无疑将解决目前电子血压计因为用电不变而受场地限制的缺点。对于未来的电子血压计，甚至将会以附着于贴身衣物或存在于贴身衣物中的形式出现，进一步方便人们实时全天候的监测。可以预见，环保、节能、便携、精确度高等将会是未来电子血压计的发展趋势[1]。

经过两个世纪左右的发展，血压计无论是在便利性还是在可靠性和精确度上都有了很大的提升。尽管现在的示波法电子血压计仍然存在或多或少的毛病，也无论今后的血压计将会以何种形式出现在我们面前，在倡导便携、节能、环保和高效的今天，水银血压计的生存空间太有限了，而各种新型的符合现代理念的电子血压计将进入广大平民百姓家庭，为人们的身体健康提供强有力的保障。

参考文献

[1] 深圳市瑞尔康科技有限公司(市场部).血压计的发展历史及发展趋势综述

[EB/OL].https://www.sodocs.net/doc/1013934956.html,/news/59187.html,2011.01.18

[2] 张桂平.电子血压计测量原理及存在的问题[J].医疗保健器具,2005.5:48-49

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[11] Kevin Kochan.Programming in ANSIC[M].Hagden Books Indianapolis:Indiana

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