一种超声血压实时测量方法与流程

1.本发明属于医疗技术领域，具体涉及一种超声血压实时测量方法。


背景技术：

2.血压是人体的重要生理参数指标，在临床有重要的检测价值。目前，心脑血管疾病是人类健康最主要的“杀手”，如心梗、脑梗、高血压等，而因心脑血管病导致的死亡占国民总死亡的41％左右，因此，监测人体的血压并严格的控制具有非常重要的意义。然而，尽管血压监测是重要监测指标，但关于人体不同部位(比如双侧上臂，上下肢等)血压差异的研究较少。而实际上由于双侧上肢供应血管的粗细不同，以及其距离心脏的远近不同，所以双上肢血压可能会有差异，正常情况下这种差异不超过20mmhg，如果超过20mmhg可能存在病理性因素，临床常见的有主动脉夹层、主动脉瘤、大动脉炎、纤维肌发育不良、主动脉严重狭窄或者锁骨下动脉的严重狭窄等，都有可能导致患者双上肢血压的压差增加。因此，能够实时精准的测量人体不同部位的血压和脉动规律等具有重要的意义。
3.目前，无创血压监测是当前血压测定的主要方式，例如：
4.1)采用标准的水银柱血压计测量，多由医护人员规范测量，测量准确值高，但该方法测血压时间受限，“隐匿性高血压”等可能被忽略，同时水银存在污染环境的风险，此外，该方法只能单点血压测量，同时也无法实时体现被测部位的血压，更无法在同时间段获得人体不同部位的血压和脉动规律等；
5.2)家庭自用袖带式血压计，能方便及时，随时观测血压，但该方法的结果易受操作影响，测量的准确性没保证，而且也只能单点测量血压，同时也无法实时体现被测部位的血压，更无法在同时间段获得人体不同部位的血压和脉动规律等。
6.综上，不管是哪种方式，均也无法实时体现被测部位的血压，只能单次获取，检测一次耗时较多，且获得不同部位血压无法在同时间段，因此，无法实时精准的测量人体不同部位的血压和脉动规律，而且无法满足临床上准确的病理性因素分析要求。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供全新的一种超声血压实时测量方法。
8.为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：
9.一种超声血压实时测量方法，其采用的超声血压实时测量系统包括超声探头和主机，超声探头有多个且分别通过线缆与所述主机连通，超声血压实时测量方法包括如下步骤：
10.1)先利用水银血压计或常规血压计测量得到人体不同部位的舒张压sbp和收缩压dbp，分别对应在最大血管直径dmax和最小血管直径dmin对应的压力值，以形成参考和修正；
11.2)分别将各所述超声探头定位在待测量部位处，且超声探头位于在血管上方，所
述主机工作，超声探头向血管发射超声波，血管的上壁和下壁分别产生回波，取上下壁回波信号的峰值的tof作为测量血管直径的时间值；
12.3)根据超声波在血液中的速度是已知的，由公式d＝v
×
tof/2，其中v＝1520m/s，且为超声波在血液中的速度，d为血管的直径，且由步骤2)获得的tof值计算出血管的直径；
13.4)根据超声测得的tof值即可获取不同时刻的血压值，血管直径与血压成线性关系，则测量得到的血压为bp，且计算公式为：bp＝dbp+(sbp-dbp)
×
(d-dmin)/(dmax-dmin)。
14.根据本发明的一个具体实施和优选方面，该方法获取得到不同部位的血压实时变化曲线，主机分析不同部位的血压以实时获取不同部位血压差。因此，在血压差的实时监测下，更有效的为临床上准确的病理性因素分析提供帮助，以促进临床医疗的发展，所带来的价值较高。
15.根据本发明的又一个具体实施和优选方面，利用脉冲和连续式超声多普勒，所述的超声血压实时测量系统还能够进行血流流速的动力学信息监测。因此，在血流流速的实时监测下，更有效的为临床上准确的病理性因素分析提供帮助，以促进临床医疗的发展，所带来的价值较高。
16.根据本发明的又一个具体实施和优选方面，在步骤2)中，所需要检测血压的部位包括左上肢、右上肢、左右腿脚踝、颈动脉，超声探头部分或全部对应贴合在所需要检测血压的部位。一般情况下，根据需要选择两个或更多个超声探头，固定到需要检测血压的部位，如左上肢、右上肢、左右腿脚踝、颈动脉等，这样才能实时精准的测量人体不同部位的血压和脉动规律。
17.在一些具体实施方式中，各超声探头包括柔性贴敷体、位于柔性贴敷体内且通过导线或柔性线路板相串联的多个超声换能器，其中所述柔性贴敷体能贴合或缠绕待测量部位，多个所述超声换能器呈阵列或呈相交且隔开分布在所述柔性贴敷体内。同时，主机依次激励各个超声探头的内部换能器，在步骤2)中，根据测量得到的各个换能器的tof值，确定每个超声探头中的最优值作为该部位的测量值。在此，不仅能够更准确的获取tof值，而且所形成的超声探头结构简单，也方便操作。
18.进一步的，柔性贴敷体呈长条形且能够贴敷与待检测部位的皮肤。柔性贴敷体主要将换能器包覆并实现换能器与人体皮肤的接触，并具有一定的粘附性，可以是pdms(聚二甲基硅氧烷)、硅胶、橡胶、硅橡胶等材料，与皮肤接触后舒适性较高。各超声探头的多个超声换能器在柔性贴敷体的长度和宽度方向相对错位间隔分布，在此，超声换能器主要负责发射接收超声波到检测部位，可以是常规压电陶瓷换能器、1-3型压电复合材料换能器、电容式cmut换能器及压电pcmut换能器等，但是，本技术中的布局，不仅能够获得准确(或者最优)的tof值，而且为血流流速的动力学信息监测提供更有效的辅助。
19.在一些具体实施方式中，各超声探头的多个超声换能器在柔性贴敷体长度方向成排分布。或者，各所述超声探头的多个超声换能器中每两个形成一组，且在所述柔性贴敷体的正投影中，每组两个超声换能器自上而下逐渐向左右两侧张开设置，相邻两组之间在所述柔性贴敷体宽度方向上下错位，且相邻两组的两个超声换能器之间自上而下由两侧逐渐靠拢。
20.此外，主机包括形成接口选通模块、高压脉冲激励模块、接收模块、控制模块及处理显示模块，其中接口选通模块与各个超声探头连接；高压脉冲激励模块用于产生高压脉
冲激励电压驱动超声探头工作；接收模块用于实现对回波信号的低噪放大、滤波、增益、取包络、飞行时间提取以及采样；控制模块用于对各部分工作的控制，且包括激励电路的时序、tgc的增益、回波信号的处理(如傅立叶变换、以及超声探头的选通工作)；处理显示模块将接收到的信号处理包括根据tof值计算血管直径、测算血压、计算不同部位压差，并将最终结果输出到显示器上。
21.优选地，高压脉冲激励模块产生的高压脉冲幅值大于或等于20v，同时，接收模块包括低噪放大器lna、带通滤波器、可调节增益tgc和模数转化芯片adc、比较器。
22.由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
23.现有无创血压监测，无论是水银血压计还是袖带式血压计都只能实现单点或单部位的检测，均也无法实时体现被测部位的血压，只能单次获取，检测一次耗时较多，且获得不同部位血压无法在同时间段，因此，无法实时精准的测量人体不同部位的血压和脉动规律，而且无法满足临床上准确的病理性因素分析要求等不足，而本发明通过对超声血压测量系统的结构和方法进行整体设计巧妙地解决了现有结构的各种不足。采取该超声血压实时测量系统和测量方法，在考虑血管直径直接对应人体血管的舒张和收缩状态，事先获取不同部位的舒张压和收缩压，以获得最大、最小血管直径所对应的压力值作为参考和修正基础，然后选择两个或更多个超声探头，固定到需要检测血压的部位，如左上肢、右上肢、左右腿脚踝、颈动脉等，启动主机电源，在主机系统选择确认各个探头测量的具体部位，然后，系统依次激励各个超声探头的内部换能器，根据测量得到的各个换能器的tof值，确定每个超声探头中的最优值作为该部位的测量值，然后根据超声测得的tof值即可获取不同时刻的血压值，血管直径与血压成线性关系，并根据公式计算出血压，因此，与现有技术相比，本发明一方面在血管的舒张和收缩状态下，获得不同血管直径所对应压力值作为参考和修正基础，并结合血管直径与血压的关系，能够实时获取不同测量部位的血压值；另一方面在获取血压的信息的同时，还能够获得血压差、血流流速等，以改善临床的病理性因素分析的准确性，以促进临床医疗的发展，实用价值高，且实用性强。
附图说明
24.图1为本发明的超声血压实时测量系统的工作示意图；
25.图2为本发明的超声血压实时测量系统的结构示意图；
26.图3为图2中超声探头的结构示意图(方案一)；
27.图4为图2中超声探头的结构示意图(方案二)；
28.图5为图2中主机的结构放大示意图；
29.其中：1、超声探头；10、柔性贴敷体；11、导线；12、超声换能器；2、主机；20、接口选通模块；21、高压脉冲激励模块；22、接收模块；23、控制模块；24、处理显示模块；3、线缆。
具体实施方式
30.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图与具体实施方式对本发明做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
31.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
32.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
33.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.在发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
35.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
36.如图1和图2所示，本实施例的超声血压实时测量方法，其采用的超声血压实时测量系统包括超声探头1和主机2，超声探头1有多个且分别通过线缆3与主机2连通，超声血压实时测量方法包括如下步骤：
37.1)先利用水银血压计或常规血压计测量得到人体不同部位的舒张压sbp和收缩压dbp，分别对应在最大血管直径dmax和最小血管直径dmin对应的压力值，以形成参考和修正；
38.2)分别将各所述超声探头定位在待测量部位处，且超声探头位于在血管上方，所述主机工作，超声探头向血管发射超声波，血管的上壁和下壁分别产生回波，取上下壁回波信号的峰值的tof作为测量血管直径的时间值；
39.3)根据超声波在血液中的速度是已知的，由公式d＝v
×
tof/2，其中v＝1520m/s，且为超声波在血液中的速度，d为血管的直径，且由步骤2)获得的tof值计算出血管的直径；
40.4)根据超声测得的tof值即可获取不同时刻的血压值，血管直径与血压成线性关系，则测量得到的血压为bp，且计算公式为：bp＝dbp+(sbp-dbp)
×
(d-dmin)/(dmax-dmin)。
41.在一些具体实施方式中，所需要检测血压的部位包括左上肢、右上肢、左右腿脚踝、颈动脉，超声探头1全部对应贴合在所需要检测血压的部位。同时，该方法获取得到不同
部位的血压实时变化曲线，主机分析不同部位的血压以实时获取不同部位血压差。然后，利用脉冲和连续式超声多普勒，所述的超声血压实时测量系统还能够进行血流流速的动力学信息监测。
42.本例中，各超声探头1包括柔性贴敷体10、位于柔性贴敷体10内且通过导线11相串联的多个超声换能器12，其中柔性贴敷体10能贴合或缠绕待测量部位，多个超声换能器12呈阵列或呈相交且隔开分布在柔性贴敷体10内。
43.在一些具体实施方式中，柔性贴敷体10呈长条形且能够贴敷与待检测部位的皮肤。柔性贴敷体主要将换能器包覆并实现换能器与人体皮肤的接触，并具有一定的粘附性，可以是pdms(聚二甲基硅氧烷)、硅胶、橡胶、硅橡胶等材料，与皮肤接触后舒适性较高。各超声探头1的多个超声换能器12在柔性贴敷体10的长度和宽度方向相对错位间隔分布，在此，超声换能器主要负责发射接收超声波到检测部位，可以是常规压电陶瓷换能器、1-3型压电复合材料换能器、电容式cmut换能器及压电pcmut换能器等(具有相同的工作中心频率或不同的工作中心频率)，但是，本技术中的布局，不仅能够获得准确(或者最优)的tof值，而且为血流流速的动力学信息监测提供更有效的辅助。
44.结合图3和图4所示，各超声探头1有四个超声换能器12，且四个超声换能器12分布方式有两种：一种是四个超声换能器12在柔性贴敷体10长度方向成排分布；另一种是四个超声换能器12中每两个形成一组，且在柔性贴敷体10的正投影中，每组两个超声换能器12自上而下逐渐向左右两侧张开设置，相邻两组之间在柔性贴敷体10宽度方向上下错位，且相邻两组的两个超声换能器12之间自上而下由两侧逐渐靠拢。
45.结合图5所示，主机2包括形成接口选通模块20、高压脉冲激励模块21、接收模块22、控制模块23及处理显示模块24，其中接口选通模块20与各个超声探头连接，并通过选通系统，选择工作的超声探头。如果系统是多通道系统，也可以所有探头都实时连通工作而无需选通。高压脉冲激励模块21主要是产生高压脉冲激励电压驱动超声探头工作，其产生的高压脉冲幅值一般在20v以上。接收模块22主要实现对回波信号的低噪放大、滤波、增益、取包络、飞行时间(tof)提取以及采样，其主要由低噪放大器lna、带通滤波器、可调节增益tgc和模数转化芯片adc、比较器等组成。控制模块主要实现对各部分工作的控制，包括激励电路的时序、tgc的增益、回波信号的处理(如傅立叶变换、以及超声探头的选通工作)。处理显示模块将接收到的信号处理包括根据tof值计算血管直径、测算血压、计算不同部位压差等，并将最终结果输出到显示器上。
46.综上，本实施例的工作原理如下：
47.工作时，首先将超声探头连接到主机的连接端口，根据需要选择六个超声探头，固定到需要检测血压的部位，如左上肢、右上肢、左右腿脚踝、颈动脉等，启动主机电源。在主机系统选择确认各个探头测量的具体部位。然后，系统依次激励各个超声探头的内部换能器，根据测量得到的各个换能器的tof值，确定每个超声探头中的最优值作为该部位的测量值。简言之，超声探头放置在血管上方，向血管发射超声波，血管的上壁(ant.wall)和下壁(post.wall)分别产生回波，取上下壁回波信号的峰值(peak)的tof作为测量血管直径的时间值。由于超声波在血液中的速度是已知的，一般在1520m/s左右，因此血管的直径为d＝1520
×
tof/2。由于血管直径直接对应人体血管的舒张收缩状态，所以可事先利用水银血压计或常规血压计测量得到人体不同部位的舒张压sbp和收缩压dbp，分别对应在最大血管直
径dmax和最小血管直径dmin对应的压力值。即可根据超声测得的tof值即可获取不同时刻的血压值，同时，血管直径与血压成线性关系，则测量得到的血压bp为bp＝dbp+(sbp-dbp)*(d-dmin)/(dmax-dmin)，即，利用超声来实时监测人体的血压变化。
48.综上，采取该超声血压实时测量系统和测量方法，在考虑血管直径直接对应人体血管的舒张和收缩状态，事先获取不同部位的舒张压和收缩压，以获得最大、最小血管直径所对应的压力值作为参考和修正基础，然后选择两个或更多个超声探头，固定到需要检测血压的部位，如左上肢、右上肢、左右腿脚踝、颈动脉等，启动主机电源，在主机系统选择确认各个探头测量的具体部位，然后，系统依次激励各个超声探头的内部换能器，根据测量得到的各个换能器的tof值，确定每个超声探头中的最优值作为该部位的测量值，然后根据超声测得的tof值即可获取不同时刻的血压值，血管直径与血压成线性关系，并根据公式计算出血压，因此，与现有技术相比，本发明一方面在血管的舒张和收缩状态下，获得不同血管直径所对应压力值作为参考和修正基础，并结合血管直径与血压的关系，能够实时获取不同测量部位的血压值；另一方面在获取血压的信息的同时，还能够获得血压差、血流流速等，以改善临床的病理性因素分析的准确性，以促进临床医疗的发展，实用价值高，且实用性强；第三方面采用贴合进行检测点的定位，无需气囊或其他方式进行挤压手臂来检测血压，可以实现更舒适与灵活状态下的血压监测；第四方面柔性贴敷体不仅避免超声换能器外漏，而且能够较为舒适的粘贴在待测对象的皮肤；第五方面超声探头的内部换能器也会有一定的角度和多组形式，不仅能够获得准确(或者最优)的tof值，而且为血流流速的动力学信息监测提供更有效的辅助。
49.以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种超声血压实时测量方法，其特征在于：其采用的超声血压实时测量系统包括超声探头和主机，所述超声探头有多个且分别通过线缆与所述主机连通，所述超声血压实时测量方法包括如下步骤：1)先利用水银血压计或常规血压计测量得到人体不同部位的舒张压sbp和收缩压dbp，分别对应在最大血管直径dmax和最小血管直径dmin对应的压力值，以形成参考和修正；2)分别将各所述超声探头定位在待测量部位处，且超声探头位于在血管上方，所述主机工作，超声探头向血管发射超声波，血管的上壁和下壁分别产生回波，取上下壁回波信号的峰值的tof作为测量血管直径的时间值；3)根据超声波在血液中的速度是已知的，由公式d＝v
×
tof/2，其中v＝1520m/s，且为超声波在血液中的速度，d为血管的直径，且由步骤2)获得的tof值计算出血管的直径；4)根据超声测得的tof值即可获取不同时刻的血压值，血管直径与血压成线性关系，则测量得到的血压为bp，且计算公式为：bp＝dbp+(sbp-dbp)
×
(d-dmin)/(dmax-dmin)。2.根据权利要求1所述的超声血压实时测量方法，其特征在于：该方法获取得到不同部位的血压实时变化曲线，所述主机分析不同部位的血压以实时获取不同部位血压差。3.根据权利要求1所述的超声血压实时测量方法，其特征在于：利用脉冲和连续式超声多普勒，所述的超声血压实时测量系统还能够进行血流流速的动力学信息监测。4.根据权利要求1所述的超声血压实时测量方法，其特征在于：在步骤2)中，所需要检测血压的部位包括左上肢、右上肢、左右腿脚踝、颈动脉，所述的超声探头部分或全部对应贴合在所需要检测血压的部位。5.根据权利要求4所述的超声血压实时测量方法，其特征在于：各所述超声探头包括柔性贴敷体、位于所述柔性贴敷体内且通过导线或柔性线路板相串联的多个超声换能器，其中所述柔性贴敷体能贴合或缠绕待测量部位，多个所述超声换能器呈阵列或呈相交且隔开分布在所述柔性贴敷体内。6.根据权利要求5所述的超声血压实时测量方法，其特征在于：所述主机依次激励各个超声探头的内部换能器，在步骤2)中，根据测量得到的各个换能器的tof值，确定每个超声探头中的最优值作为该部位的测量值。7.根据权利要求6所述的超声血压实时测量方法，其特征在于：所述的柔性贴敷体呈长条形且能够贴敷与待检测部位的皮肤；各所述超声探头的多个超声换能器在所述柔性贴敷体的长度和宽度方向相对错位间隔分布。8.根据权利要求7所述的超声血压实时测量方法，其特征在于：各所述超声探头的多个超声换能器在所述柔性贴敷体长度方向成排分布。9.根据权利要求7所述的超声血压实时测量方法，其特征在于：各所述超声探头的多个超声换能器中每两个形成一组，且在所述柔性贴敷体的正投影中，每组两个超声换能器自上而下逐渐向左右两侧张开设置，相邻两组之间在所述柔性贴敷体宽度方向上下错位，且相邻两组的两个超声换能器之间自上而下由两侧逐渐靠拢。10.根据权利要求1所述的超声血压实时测量方法，其特征在于：所述主机包括形成接口选通模块、高压脉冲激励模块、接收模块、控制模块及处理显示模块，其中接口选通模块与各个超声探头连接；高压脉冲激励模块用于产生高压脉冲激励电压驱动超声探头工作；接收模块用于实现对回波信号的低噪放大、滤波、增益、取包络、飞行时间提取以及采样；控
制模块用于对各部分工作的控制，且包括激励电路的时序、tgc的增益、回波信号的处理；处理显示模块将接收到的信号处理包括根据tof值计算血管直径、测算血压、计算不同部位压差，并将最终结果输出到显示器上。

技术总结
本发明涉及超声血压实时测量方法，其包括如下步骤：1)先测量得到人体不同部位的舒张压SBP和收缩压DBP，分别对应在最大血管直径Dmax和最小血管直径Dmin对应的压力值；2)超声探头向血管发射超声波，血管的上壁和下壁分别产生回波，取上下壁回波信号的峰值的TOF作为测量血管直径的时间值；3)由公式算出血管的直径；4)由公式获取血压。本发明一方面在血管的舒张和收缩状态下，获得不同血管直径所对应压力值作为参考和修正基础，并实时获取不同测量部位的血压值；另一方面还能够获得血压差、血流流速等，以改善临床的病理性因素分析的准确性，实用价值高，实用性强。实用性强。实用性强。


技术研发人员：徐丽霞 俞孙斌
受保护的技术使用者：苏州希声科技有限公司
技术研发日：2023.08.21
技术公布日：2023/10/19