基于脉搏波的原理和动脉弹 性腔理论，研究脉搏波的时间参数、面 积参数、主波高度、上升沿平均斜率等 参数与血压之间的相关性，确定出相关 性较好的参数，为利用脉搏波特征参数 检测血压提供理论依据。方法 通过高血 压患者口服降压药；健康个体运动改变 血压，在相同时间间隔内，采集血压以 及对应时刻的脉搏波，分析脉搏波时域 特征参数与血压之间的相关性。结果 血 压与脉搏波主峰高度H、波形特征量K、 面积参数和时间参数线具有较好的相关 性。结论 血压与脉搏波特征参数之间存 在特定的相关关系，提供了利用脉搏波 特征参数检测血压的理论依据。
血压是反映心血管功能的重要生理参数，是诊断疾病、 观察治疗效果、进行预后判断的重要依据 [1]。另外，由于血 压受诸多因素，如身体状况、情绪环境条件和生理韵律等影 响，单次测量血压存在较大差别 ；同时在心率不齐时，采用 断续测量方法测量血压较困难。而连续测量方法可在每个心 动周期测量血压，在临床及医学研究中具有更重要的意义。
现有的自动血压计（ABPM）设备中采用血压无创检测 方法都是以示波法为代表的断续测量方法 [2]（市场上的电子 血压计几乎全部都是采用该方法检测血压），都需要阻断动 脉血流，通过在放气过程中检测柯氏音或振荡用充气袖带阻 波，利用特征点所对应的该时刻袖带内压力值来表征血压。 该方法的主要缺点是由于心律失常发生时经常伴随着柯氏音 断续或振荡波不规则，判断特征点较为困难，而且测量及血 管形变恢复需要一定时间，致使从原理上就无法连续测量每 搏血压的变化。同时周期性的袖带充气不仅增加了仪器的结 构复杂性和成本，限制了仪器的小型化，并且给监护者带来 不适。有鉴于此，本课题研究从桡动脉脉搏波实时检测每个 心动周期对应的血压值（每搏血压）的可行性方法，目的是 为了彻底摆脱充气袖带的传统模式，实现真正的连续血压监 护。
原理与实验
实验原理
脉搏波是由于心脏的周期性收缩产生的。心室收缩时将血射入主动脉中，使主动脉内压力骤升同时容积增大，动脉 管壁随之扩张 ；及至减慢射血期，主动脉压开始下降，管壁 弹性回缩。动脉管壁随着心室的舒缩而出现周期性的回缩和 舒张，即形成脉搏。脉搏起始于主动脉根部，沿动脉管壁作 波浪式传播，又称为脉搏波。 由动脉弹性腔理 [3] 论知，当脉搏波通过某一段血管时， 管内压力、血流，以及管壁径向位移都会同步发生波动。中 医诊脉时所感受的就是这些波动复合的信息，其中又以动脉 管壁的径向位移为主体。在动脉腔内血压改变时，由于动脉 管壁的弹性，其半径相应亦改变 。在血压不太高的条件下， 压力的微小变化将与血管半径的微小变化成线性关系，具有：
式中 r0 为自然状态下血管的半径， E 为血管的杨氏弹性 模量， h 为管壁的厚度。(2) 式意味着，在血管变形不太大的 情况下，动脉内压力随时间变化的波形与血管半径随时间变 化的波形相似。所以，我们可以通过传感器检测出动脉管壁 外血管半径随时间变化的波形，从而间接测得血管内压力变 化的波形。在检测出反映动脉径向位移的波形后，就可以对 此波形做时域和频域的分析。这就是目前各种脉搏测试仪器 检测脉搏的理论依据。我们通过采集人体的脉搏波，根据已 知的 dr 和 dp，求出相应的常数 C，对同一个测试对象来说， C 值固定不变。
脉搏波时域特征参数的提取和选择
脉搏波的时域特征参数 [4] 有波形参数、时间参数、面积 参数等。如图 1 所示，一般认为脉搏波有 6 个特征点 ：主动 脉瓣开放点 B，收缩期最高压力点 C，主动脉扩张降压点 D， 左心室舒张期开始点 E，反潮波起点 F，反潮波最高压力点 G。 在脉搏波特征点识别的基础上，我们定义 ：主波振幅 H1、重 搏前波振幅 H2、降中峡振幅 H3、重搏波振幅 H4、脉搏波收 缩期时间 T1、脉搏波舒张期时间 T2、脉动周期时间 T、脉搏 波形收缩期面积 Sa、脉搏波形舒张期面积 Sb、脉搏时域波形 的总面积 S。
本系统对脉搏波特征点的识别采用阈值法 [5] 进行。经过 研究分析，脉搏波的 6 个特征点最佳识别顺序是先识别 B 和 C，再识别 F 和 G，最后识别 D 和 E。
首先，识别脉搏波的周期。自动识别脉搏波周期的过程， 就是寻找每组波形里所有成对的极小值点和极大值点，求出 其特征量，然后与阈值比较，这里阈值 P 由式 (3) 确定 :
式中 η 是大量脉搏波作统计分析得到的系数，Amax 和 Amin 分别为每一组脉搏波波形最大值和最小值。若大于阈值 则认为极小值点是前一周期的终点，后一周期的起点。该极 小值点并不一定是每一周期脉搏波起点的精确位置，起点的 精确位置应该是特征点。 其次确定 B、C 两点，如果检测到的极大值与极小值差 大于阈值 P，则这两个极值点就是 B 和 C。对于 F、G 的寻找， 通过对上百例桡动脉脉搏波作统计分析，确定两个时间阈值 T1 和 T2，在区间（T2，T1）首先判断是否有极值点，若有则 认为该对极值点即是 F 和 G，若没有则寻找拐点，找曲率最 大的点即 F 点和曲率最小的点即 G 点，若再没有则只能按一 般方法寻找估算。特征点 D 为取二阶差分最大值所对应的点。 特征点 E 的是位于点 D 和点 F 之间，波形由缓慢下降到急速 下降的转折点，所采用的识别方法是差分阈值法，只需在 D 和 F 间寻找最小斜率点即可。图 2 即为脉搏波时域的 6 个特 征点提取的结果。
为进行不同被测对象之间参数的对比，对以上各项脉搏 波时域参数进行归一化处理。将脉搏波时域波形最高点到基 线的垂直距离设为单位 1，用 H1 表示，则脉搏波时域波形高 度相关的参数归一化为 H2/H1、H3/H1、H4/H1。类似地脉搏波 时间相关的参数归一化为 T2/T、T1/T。面积相关的参数可归一化为 Sa/S、Sb/S。通过对实验中采集到的脉搏信号的分析发 现，脉搏波的波形参数由于受生理、测量点位置等变化的影 响，脉搏波各个点的绝对值均有很大的变化，但相对值变化 较小，因此对相对值进行分析。通过理论和实际分析，我们 选择表 1 中的 6 个脉搏波时域特征参数作为研究对象。通过 脉搏波智能识别算法获得 6 个特征点位置和值后，根据公式 求出所选参数。 1.3 实验材料 珍菊降压片，用法用量为口服，一次 1~2 片。对于服用 此药的高血压患者 1~2 小时后就可见明显的血压变化状况 ； 臂式全自动电子血压计，天津先石光学技术公司生产 ；笔记 本电脑一台，采用数据采集程序。 1.4 实验方法 首先，让高血压患者口服 1 片珍菊降压片，然后采用本 课题组设计的实验系统采集脉搏波波形，至少采集 20 个以 上的脉图，方便以后的分析处理。同时用臂式血压计对观测 对象进行测量，记录测量时间和血压值。每次测量的时间间 隔为每 2 ～ 3 分钟。每组实验至少测量 15 次。对于通过运 动改变血压的测试者，在运动前先对血压和脉搏波进行初测， 运动 15 分钟后，继续测量。
实验结果
血压与主峰高度 H 线性相关 良好，相关系数约为 0.6 左右。V、Z 是通过 H 推导得出的， 其相关性在 0.7 左右。在用降压药时，主要是对低压的改变， 因此脉搏波特征参数与低压的相关特性较好。低压与波形特 征量 K 的相关系数为 0.6 左右。对其他参数相关分析，无论 运动或降压药降压，面积参数和时间参数的相关性较好，一 般在面积参数 0.8 左右，时间参数在 0.7 左右。其中最稳定 的参数为 ：Sa/S，Sb/S，Sa/Sb。 3 讨论 脉搏是临床检查和生理研究中常见的生理现象，脉搏波 包含了心脏和心血管系统的许多重要生理信息，因此脉搏波 的检测长期以来一直受到国内外医学研究者的重视，无论是 我国传统的中医切脉还是西医的心血管功能检查，都试图从 脉搏波的波形变化中提取各种生理病理信息，血压是心血管 系统一项重要生理指标，许多学者确信血压与脉搏之间存在 密切的相关性，但是目前国内外相关研究较少。 本文旨在分析脉搏波时域特征参数和血压之间的相关 性，实验结果表明，血压与脉搏波的特征参数 H、V、Z 具有 良好的相关性，相关系数在 0.7 左右，与面积和时间参数的 相关性也较好。本实验的误差 [8] 主要来自两方面 ：① 由于受 电子血压计测量精度限制，在有关时间的参数测量方面不够 精确，可选用更高精度的仪器加以改善．② 采集到的脉搏波信号虽经过信号预处理，但是仍叠加有微弱的呼吸波等干扰 信号成分、应进一步加强数字信号处理，滤除干扰信号成分。 本实验结果证明，脉搏波时域特征参数与血压之间存在一定 相关关系，可以作为理论依据指导利用脉搏波特征参数实现 血压的无创连续检测。