一种脉搏传输时间测量系统及方法

本发明涉及脉搏测量，具体而言，涉及一种脉搏传输时间测量系统及方法。

背景技术：

1、脉搏传输时间（pulse transit time, ptt）指心脏开始射血到外周动脉脉搏波到达之间的时间间隔。这一时间间隔的变化可用于辅助表征或分析被测血管弹性的强弱状况，因此，ptt通常被用于血管健康状态的分析。

2、现有的ptt测量大多采用多设备分区测量的方式，分别采集心脏机械信号与远端手指或手腕的肢体搏动信号 ，如胸带和手环的分区测量等。但这一方式由于心脏机械信号和肢体搏动信号分处于不同测量位置，造成不同设备间数据采集的非同步化，且测量过程繁琐，导致测量精度、效率和稳定性的降低。

3、因而，如何研发能够实现ptt的同步测量，并精准锁定心脏测量位置，提高测量精度和效率的ptt测量系统，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明旨在克服现有ptt测量方式因不同设备间数据采集存在非同步化，且难以精准锁定心脏测量位置，导致测量精度和效率降低，严重影响测量稳定性的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种脉搏传输时间测量系统及方法。

3、根据本发明的第一方面，提供一种脉搏传输时间测量系统，包括测量载体以及集成于测量载体内的心脏搏动感知模块和肢体搏动感知模块；

4、测量载体被配置为能够佩戴于测量肢体上，并通过测量肢体贴附于胸部体表区域，以形成测量肢体和胸部体表区域的同步测量姿态；

5、心脏搏动感知模块包括心脏搏动特征提取单元，心脏搏动特征提取单元用于采集同步测量姿态下的胸部体表区域传导至测量载体的心脏机械振动信号，并基于心脏机械振动信号所对应的周期波形提取心脏机械特征点；

6、肢体搏动感知模块包括肢体搏动特征提取单元，肢体搏动特征提取单元用于在同一时间基准下采集测量肢体传导至测量载体的肢体搏动信号，并基于肢体搏动信号所对应的脉搏波形提取脉搏波特征点；

7、以基于心脏机械特征点和脉搏波特征点的提取时刻的差值，获取脉搏传输时间。

8、作为可选的是，所述测量载体为测量环。

9、作为可选的是，所述测量载体还包括通信模块和控制模块，控制模块被配置为能够基于同一时钟源或同一硬件定时器，并根据预设采样频率同步触发心脏搏动特征提取单元和肢体搏动特征提取单元执行采样，以获取同一时间基准下的心脏机械振动信号和肢体搏动信号，计算ptt：

10、

11、式中：

12、表示为第i个心搏对应的ptt；

13、表示为第i个心搏对应的心脏机械特征点的提取时刻；

14、表示为第i个心搏对应的脉搏波特征点的提取时刻；

15、通信模块用于将ptt输出至外部控制设备。

16、作为可选的是，所述ptt是基于若干组心脏机械特征点的提取时刻和脉搏波特征点的提取时刻的获取，计算得到若干ptt，并在去除偏离预设阈值的ptt后，根据其他ptt的平均值计算所得。

17、作为可选的是，所述心脏搏动特征提取单元包括心脏机械振动传感器，心脏机械振动传感器能够响应控制模块的同步触发信号，根据预设采样频率采集同步测量姿态下的心脏机械振动信号，并基于心脏机械振动信号所对应的周期波形提取心脏机械特征点。

18、作为可选的是，所述心脏机械振动传感器提取预设时间窗口内的心脏机械振动信号，并基于心脏机械振动信号所对应的周期波形获取三轴加速度行向量，根据pca获取目标加速度方向，将三轴加速度行向量投影至目标加速度方向，得到方向投影加速度a_p(t)：

19、

20、式中：

21、表示为三轴加速度行向量，且，其中，、和分别表示心脏机械振动传感器2的x轴、y轴和z轴上实时采集的单轴加速度分量；

22、表示为自动确定的目标加速度方向单位向量，，其中，、和分别表示在x轴、y轴和z轴上的分量；

23、并对方向投影加速度a_p(t)进行滤波处理，以提取心脏机械特征点。

24、作为可选的是，所述心脏机械特征点是基于滤波处理后的方向投影加速度，并根据峰值检测算法、阈值检测算法或能量分析技术定义所得。

25、作为可选的是，所述肢体搏动特征提取单元包括肢体搏动传感器，肢体搏动传感器用于在同一时间基准下，根据预设采样频率采集同步测量姿态下的肢体搏动信号，并基于肢体搏动信号所对应的脉搏波形提取脉搏波特征点。

26、作为可选的是，所述脉搏波特征点是通过选取肢体搏动信号所对应的特定脉搏波形，并根据导数法、比例法、二阶导数分析法、最大斜率法或切线法定义所得。

27、根据本发明的第二方面，还提供一种脉搏传输时间测量方法，应用于如上述任一项所述的脉搏传输时间测量系统，所述脉搏传输时间测量方法包括：

28、将测量载体佩戴于测量肢体上，并通过测量肢体将测量载体移动并贴附于胸部体表区域，以形成测量肢体和胸部体表区域的同步测量姿态；

29、通过心脏搏动特征提取单元，采集同步测量姿态下的胸部体表区域传导至测量载体的心脏机械振动信号，并基于心脏机械振动信号所对应的周期波形提取心脏机械特征点；

30、通过肢体搏动特征提取单元，在同一时间基准下采集测量肢体传导至测量载体的肢体搏动信号，并基于肢体搏动信号所对应的脉搏波形提取脉搏波特征点；

31、基于心脏机械特征点和脉搏波特征点的提取时刻的差值，获取脉搏传输时间。

32、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

33、本发明提出的脉搏传输时间测量系统，通过将测量载体配置为可佩戴于测量肢体并贴附于胸部体表区域形成同步测量姿态，以锁定心脏测量位置，减少因测量位置不准确带来的误差；并通过将心脏搏动感知模块和肢体搏动感知模块集成于测量载体内，并采用同一时间基准进行数据采集，实现心脏机械振动信号和肢体搏动信号采集的同步化，避免不同设备间数据采集的非同步化问题；还通过心脏搏动特征提取单元基于心脏机械振动信号的周期波形提取心脏机械特征点，以及肢体搏动特征提取单元基于肢体搏动信号的脉搏波形提取脉搏波特征点，实现特征点的精准提取；又通过基于心脏机械特征点和脉搏波特征点的提取时刻的差值获取脉搏传输时间，以实现ptt的准确测量，提高测量精度、效率和稳定性。

34、本发明提出的脉搏传输时间测量方法，与本发明的脉搏传输时间测量系统属于一个总的发明构思，至少应当具有与本发明的脉搏传输时间测量系统相同的技术效果，因而，本发明在此不再过多赘述。

35、根据以上内容可知，采用本发明的技术方案能够有效地解决现有ptt测量方式因不同设备间数据采集存在非同步化，且难以精准锁定心脏测量位置，导致测量精度和效率降低，严重影响测量稳定性的问题。

36、本发明的其他特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

1.一种脉搏传输时间测量系统，其特征在于，包括测量载体以及集成于测量载体内的心脏搏动感知模块和肢体搏动感知模块；

2.根据权利要求1所述的脉搏传输时间测量系统，其特征在于，所述测量载体为测量环（1）。

3.根据权利要求2所述的脉搏传输时间测量系统，其特征在于，所述测量载体还包括通信模块和控制模块，控制模块被配置为能够基于同一时钟源或同一硬件定时器，并根据预设采样频率同步触发心脏搏动特征提取单元和肢体搏动特征提取单元执行采样，以获取同一时间基准下的心脏机械振动信号和肢体搏动信号，计算ptt：

4.根据权利要求3所述的脉搏传输时间测量系统，其特征在于，所述ptt是基于若干组心脏机械特征点的提取时刻和脉搏波特征点的提取时刻的获取，计算得到若干ptt，并在去除偏离预设阈值的ptt后，根据其他ptt的平均值计算所得。

5.根据权利要求4所述的脉搏传输时间测量系统，其特征在于，所述心脏搏动特征提取单元包括心脏机械振动传感器（2），心脏机械振动传感器（2）能够响应控制模块的同步触发信号，根据预设采样频率采集同步测量姿态下的心脏机械振动信号，并基于心脏机械振动信号所对应的周期波形提取心脏机械特征点。

6.根据权利要求5所述的脉搏传输时间测量系统，其特征在于，所述心脏机械振动传感器（2）提取预设时间窗口内的心脏机械振动信号，并基于心脏机械振动信号所对应的周期波形获取三轴加速度行向量，根据pca获取目标加速度方向，将三轴加速度行向量投影至目标加速度方向，得到方向投影加速度a_p(t)：

7.根据权利要求6所述的脉搏传输时间测量系统，其特征在于，所述心脏机械特征点是基于滤波处理后的方向投影加速度，并根据峰值检测算法、阈值检测算法或能量分析技术定义所得。

8.根据权利要求7所述的脉搏传输时间测量系统，其特征在于，所述肢体搏动特征提取单元包括肢体搏动传感器（3），肢体搏动传感器（3）用于在同一时间基准下，根据预设采样频率采集同步测量姿态下的肢体搏动信号，并基于肢体搏动信号所对应的脉搏波形提取脉搏波特征点。

9.根据权利要求8所述的脉搏传输时间测量系统，其特征在于，所述脉搏波特征点是通过选取肢体搏动信号所对应的特定脉搏波形，并根据导数法、比例法、二阶导数分析法、最大斜率法或切线法定义所得。

10.一种脉搏传输时间测量方法，其特征在于，应用于如上述权利要求1所述的脉搏传输时间测量系统，所述脉搏传输时间测量方法包括：