5-第五章-血壓測量1

1、第五章 血壓測量血壓生理學(xué)概述直接測量原理與方法間接測量原理與方法血壓自動測量電路第一頁，共一百二十九頁。血壓生理學(xué)概述血壓是血液對血管單位面積的垂直壓力由心臟收縮產(chǎn)生，左心室和右心房之間的壓差使血液流動，循環(huán)系統(tǒng)的參數(shù) 收縮壓、舒張壓、平均壓相對大氣的壓力表示,mmg汞柱,Pa血壓是空間、時間的函數(shù),頻率2-3Hz第二頁，共一百二十九頁。壓力測量應(yīng)用血壓眼壓 眼中房水對眼球的壓力顱內(nèi)壓 顱腔內(nèi)腦脊液的壓力，10-15毫米汞柱。 日常生活、工業(yè)上廣泛應(yīng)用 重量，氣壓，液體壓力等第三頁，共一百二十九頁。血壓與哪些因素有關(guān)心臟,心率,心輸出量動脈彈性,外周阻力血液粘度，血流速度與位置有關(guān)第四頁，共

2、一百二十九頁。降低血壓方法減小心輸出量降低阻力，擴(kuò)張血管增加血管彈性第五頁，共一百二十九頁。第六頁，共一百二十九頁。第七頁，共一百二十九頁。血液循環(huán)第八頁，共一百二十九頁。第九頁，共一百二十九頁。第十頁，共一百二十九頁。肱動脈血壓的波形收縮期： 0-1，1-2舒展期： 2-3，3-4，4-5第十一頁，共一百二十九頁。0-1：心室快速射血，主動脈被擴(kuò)張，血壓上升，心室注血前期；心室慢注血期，心室射血后期，速度減慢，進(jìn)入主動脈的血量少于其流向外周的血量，動脈回縮，血壓緩慢下降。1-2：第十二頁，共一百二十九頁。2-3：心室不再向主動脈供血，半月瓣未來得及全閉上主動脈的血有些回流隨著心室舒張，形成動

3、脈處血壓很快的下降，3點已到波谷。半月瓣關(guān)閉，主動脈血返流，二者發(fā)生撞擊血又向外沖去，呈現(xiàn)動脈血壓上升，4點降中峰。主動脈彈性收縮，將血液壓向外周，血壓按指數(shù)衰減。3-4：4-5：第十三頁，共一百二十九頁。血壓參數(shù)及其意義在一周期之中，血壓的平均值。經(jīng)驗公式：MP=DP+(SP-DP)/31.收縮壓(SP)：Systole Pressure，110-120mmHg。心臟收縮，每搏輸出量大，收縮壓高2.舒張壓(DP)：Diastole Pressure，60-80mmHg。心臟舒張(大動脈收縮)，外周阻力小那么低，反之高3.脈壓=收縮壓-舒張壓反映了動脈硬化的程度主動脈和大動脈的彈性貯容作用，可

4、以緩沖動脈血壓之變化幅度，使脈壓變小。老年人，動脈彈性差，脈壓增高。4.平均壓(MP):第十四頁，共一百二十九頁。 血管壓力保持相對穩(wěn)定？ 血管的彈性使得血壓保持穩(wěn)定，保持血流的連續(xù)mitral:二尖瓣第十五頁，共一百二十九頁。相對或絕對壓力，大氣壓力在人體分布是均勻的，當(dāng)測量人體相對壓力量時，大氣壓力變化不會影響測量結(jié)果；當(dāng)測量絕對壓力時，大氣壓的變化就必須考慮，即在測量過程中應(yīng)隨時標(biāo)測當(dāng)時的大氣壓。重力效應(yīng)，血液兩點之間的壓差等于重力位勢之差，大約為gh其中為兩點間血液的密度，h為兩點的高度差，g為重力加速度。顯然每點的壓力會因體位的變化而變化。 速度效應(yīng)，血流速度越快，壓力越大 生理壓力

5、測量考慮 第十六頁，共一百二十九頁。第十七頁，共一百二十九頁。 人體不同姿勢的血壓變化身高為1.8m的人為例，肢大約在心臟下1.2m處計算站立時腳和頭的血壓血液密度1.05,水銀13.6第十八頁，共一百二十九頁。同樣道理，由于腦血管位置比心臟高出約0.6m，故腦動脈血壓會大約降低40mmHg。 h2=90mmHg第十九頁，共一百二十九頁。站立：動脈壓上低下高，靜脈壓升高平躺：上上下低，血壓根本一致第二十頁，共一百二十九頁。航天員身體血壓及外在表現(xiàn)如何改變？ 微重力，腦部血壓相對增大 長期，臉浮腫第二十一頁，共一百二十九頁。在心血液系統(tǒng)中，右心房壓最穩(wěn)定，幾乎不受人體姿態(tài)變化的影響，這一重要特征

6、，對于使人體在運動中保持循環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定，起了很重要的作用 上臂與右心房在同一水平線上,右心房作為血壓測量的參考點.該參考點大致位于胸縱軸的中央處，具體位于胸腔左右第四肋之間的空間第二十二頁，共一百二十九頁。第二十三頁，共一百二十九頁。測量為相對于大氣壓消除運動的影響第二十四頁，共一百二十九頁。第二十五頁，共一百二十九頁。第二十六頁，共一百二十九頁。 法國醫(yī)生普賽利1797-1869)，采用內(nèi)裝水的玻璃管來測量血壓第二十七頁，共一百二十九頁。第二十八頁，共一百二十九頁。第二十九頁，共一百二十九頁。直接測量血壓方式的特點連續(xù)、動態(tài)測量范圍廣，低血壓，任何部位有創(chuàng)第三十頁，共一百二十九頁。有創(chuàng)血壓在

7、危重病人如休克病人、一些心臟手術(shù)和其他重大手術(shù)時，對血壓進(jìn)行實時變化的監(jiān)測具有很重要的臨床價值，這就需要采用有創(chuàng)血壓監(jiān)測技術(shù)來實現(xiàn)。 有創(chuàng)血壓IBP一般可監(jiān)測：動脈血壓ABP、中心靜脈壓CVP、肺動脈壓PAP、左房壓LAP、顱內(nèi)壓ICP。 第三十一頁，共一百二十九頁。有創(chuàng)血壓從上腔靜脈進(jìn)入分別監(jiān)測右心房右心室肺動脈肺動脈楔壓 第三十二頁，共一百二十九頁。首先將導(dǎo)管通過穿刺，置于被測部位的血管內(nèi)，導(dǎo)管的外端直接與壓力傳感器相連接，由于流體具有壓力傳遞作用，血管內(nèi)的壓力將通過導(dǎo)管內(nèi)的液體傳遞到外部的壓力傳感器上，從而可獲得血管內(nèi)實時壓力變化的動態(tài)波形，通過特定的計算方法，可獲得被測部位血管的收縮壓

8、、舒張壓和平均動脈壓。第三十三頁，共一百二十九頁。 直接式血壓測量原理問題方法 液體導(dǎo)管耦合？ 壓力傳感器原理? 電壓放大器，濾波器? 壓力顯示 壓力校準(zhǔn) 第三十四頁，共一百二十九頁。 液體導(dǎo)管耦合：生理鹽水隔離血液，防止感染 壓力傳感器：彈性膜片壓阻，壓電傳感器 壓力位移電阻變化電壓變化 電壓放大器：mv幾十mv,放大100-1000倍 具體根據(jù)傳感器特性決定 濾波器：直流+基波1-2hz,5次諧波10hz,低通 壓力顯示：數(shù)字式 壓力標(biāo)定或校準(zhǔn)：將電壓變?yōu)閴毫?第三十五頁，共一百二十九頁。第三十六頁，共一百二十九頁。有創(chuàng)血壓插管壓力計含鹽的肝素酶隔離和清洗防血凝固第三十七頁，共一百二十九頁

9、。 直接式血壓測量模型 傳感器電學(xué)模型 液體耦合法主要是電阻應(yīng)變式壓力傳感器電阻應(yīng)變片由金屬絲構(gòu)成傳感器 第三十八頁，共一百二十九頁。第三十九頁，共一百二十九頁。M液體的質(zhì)量，c液體粘性阻尼，k，彈性系數(shù)mpSkV: 體積的變化液體耦合導(dǎo)管傳感器系統(tǒng)，測量心內(nèi)壓導(dǎo)管耦合液體彈性膜片傳感器直接式血壓測量物理模型第四十頁，共一百二十九頁。壓力位移電壓上式說明壓力P與位移V的關(guān)系二者非線性關(guān)系，二級微分方程外部信號P經(jīng)過一個濾波系統(tǒng)，輸出為V。第四十一頁，共一百二十九頁。類似力學(xué)二階低通系統(tǒng)輸出特性與阻尼系數(shù)有關(guān)，阻尼系數(shù)應(yīng)適當(dāng)時域特性頻域特性第四十二頁，共一百二十九頁。影響有創(chuàng)測量的因素導(dǎo)管長度和

10、半徑血液流動方向氣泡影響平安問題，耦合液體隔離第四十三頁，共一百二十九頁。導(dǎo)管長度和半徑適宜，不能過長，過短端口與血液流平行氣泡影響，導(dǎo)致彈性系數(shù)大，頻率低，阻力大長度過長阻力大，測量值低，過短質(zhì)量小，不穩(wěn)定半徑大質(zhì)量大靈敏度低，半徑小阻力大，測量不準(zhǔn)第四十四頁，共一百二十九頁。血管中血液壓力導(dǎo)管測量法根據(jù)貝努利定理Bernoullis Theorem對大血管中血流動力學(xué)分析，流體中某點的壓力E 式中U是流速，P是靜壓力，是密度，g是重力加速度，h是高度，式中第一項代表靜壓力第二項為重力位能，第三項為動能。 第四十五頁，共一百二十九頁。第四十六頁，共一百二十九頁。動能效應(yīng)在血管簇系中各部位是有

11、差異的。在主動脈中動能對壓力的奉獻(xiàn)約為4mmHg，流速大約為100cm/s在肺動脈中,動能對壓力奉獻(xiàn)3 mmHg, 肺動脈壓為2.7 20mmHg，總奉獻(xiàn)為15%第四十七頁，共一百二十九頁。第四十八頁，共一百二十九頁。第四十九頁，共一百二十九頁。壓力放大器 血壓信號：0-300mmg,2Hz直流放大器脈沖鼓勵放大交流載波式放大第五十頁，共一百二十九頁。第五十一頁，共一百二十九頁。A1,A2提供傳感器電源A3,跟隨器,提供放大器偏置電壓A4:同向放大A5，隔離電路，與電源隔離A6:反向放大第五十二頁，共一百二十九頁。消掉 Uo1RT偏置電阻第五十三頁，共一百二十九頁。顯示局部ICL7106+LC

12、D3位半數(shù)字萬用表芯片(A/D) 三位半顯示是指最高只能顯示1999，半位的含義就是第一位數(shù)字只能在0和1之間變化含A/D, 可直接驅(qū)動LED數(shù)碼管顯示，驅(qū)動9伏電池第五十四頁，共一百二十九頁。第五十五頁，共一百二十九頁。間接測量柯氏音法超聲法測振法傳感器不直接與血液接觸壓力傳感器通過外部測量的方式間接測量血壓第五十六頁，共一百二十九頁。Korotkoff methodNikolai Sergeievich Korotkov (February 26, 1874 March 14, 1920) was a Russian surgeon, a pioneer of 20th century v

13、ascular surgery and the inventor of auscultatory technique for blood pressure measurement.第五十七頁，共一百二十九頁?？率弦舴ǖ谖迨隧?，共一百二十九頁。 原 理第五十九頁，共一百二十九頁。打氣過程放氣過程第六十頁，共一百二十九頁。.測量過程：氣囊快速加壓，當(dāng)氣囊中壓力高于收縮壓緩緩放氣，剛開始聽到血管音時，水銀壓力計顯示出的壓力值就是收縮壓氣袖中的壓力繼續(xù)緩緩下降，血管音消失時水銀壓力計顯示出的壓力值就是舒張壓1當(dāng)氣袖壓力明顯超過收縮壓時， 動脈血管被壓扁，血管中無血流 必然聽不到聲音?，F(xiàn)象解釋：第六十

14、一頁，共一百二十九頁。.強調(diào)： 測量時，一邊耳朵聽血管音，一邊看壓力指示(2)當(dāng)氣袖壓力低于收縮壓而高于舒張壓時， 有脈動血流流動，血流渦流或湍流使，可聽到血管音(3當(dāng)氣袖壓力低于舒張壓時，氣袖下血流能 連續(xù)通過，血管音由弱而消失，此點為舒張壓第六十二頁，共一百二十九頁。測量特點人工方式簡單水銀污染第六十三頁，共一百二十九頁。如何自動檢測自動檢測壓力自動聲音檢測，聲音傳感器麥克風(fēng)放大揚聲器發(fā)聲第六十四頁，共一百二十九頁。超聲法 第六十五頁，共一百二十九頁。利用多譜勒頻移效應(yīng)，血管和血液的移動產(chǎn)生頻移，有聲音變化，表示血壓變化點氣體壓力大于血壓無聲，反之有聲袖袋壓力增加，開閉聲音縮短當(dāng)二者重合為

15、收縮壓，整個周期只有一點聲音袖袋壓力減少，閉開聲音時間變長聲音恰好連續(xù)，閉合與開放時間重合，舒張壓聲音利用混頻電路實現(xiàn)差頻監(jiān)聽揚聲器聲音原 理 第六十六頁，共一百二十九頁。優(yōu) 點與直接用聲音傳感器檢測，由于超聲為高 頻信號，適合噪聲大的場合利用R波與壓力關(guān)系，繪制動脈 波第六十七頁，共一百二十九頁。 示波法(測振法原理)通過脈搏波和壓力波的同時記錄來測量血壓第六十八頁，共一百二十九頁。第六十九頁，共一百二十九頁。第七十頁，共一百二十九頁。血管振動使袖袋內(nèi)產(chǎn)生振蕩波 測量袖袋內(nèi)壓力振蕩波原理:如何用一個傳感器同時測量壓力和脈搏?與柯氏音法聯(lián)系與區(qū)別都是打氣法檢測方法不同柯氏音，兩個傳感器：壓力、

16、柯氏音振蕩法只需要一個傳感器第七十一頁，共一百二十九頁。 血壓計結(jié)構(gòu) 及設(shè)計第七十二頁，共一百二十九頁。硬件電路壓力傳感器、放大、濾波多路A/D CPU，EPROM，RAM顯示屏控制，氣路:自動打氣氣體泵，閥門，放氣 電路:看門狗電路 監(jiān)測過壓，放氣第七十三頁，共一百二十九頁。傳感器選擇根據(jù)需要選擇型號第七十四頁，共一百二十九頁。傳感器技術(shù)文檔MPX2050系列第七十五頁，共一百二十九頁。datasheet第七十六頁，共一百二十九頁。第七十七頁，共一百二十九頁。第七十八頁，共一百二十九頁。第七十九頁，共一百二十九頁。第八十頁，共一百二十九頁。+ =第八十一頁，共一百二十九頁。壓力信號的調(diào)理1.

17、信號放大2.提取壓力波第八十二頁，共一百二十九頁。 放大倍數(shù)？第八十三頁，共一百二十九頁。檢測(025mV dc) MPX20.信號小需要放大 ADCs 輸入范圍小于 5V, 增益200倍第八十四頁，共一百二十九頁。信號放大三運放差分放大器有現(xiàn)成的芯片，其內(nèi)部集成了3個運放和電阻等元件。比如儀表放大器INA128、AD620等。INA128的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。第八十五頁，共一百二十九頁。電阻選擇利用儀表放大器AD620實現(xiàn)增益為200的放大任務(wù)。RG : 240 ohms. 第八十六頁，共一百二十九頁。信號放大+第八十七頁，共一百二十九頁。信號放大+ =第八十八頁，共一百二十九頁。第八十九頁，

18、共一百二十九頁。提取壓力波有了這個電路，袖帶中的血壓信號將以電平的形式表示出來。接下來，要對壓力波進(jìn)行提取。第九十頁，共一百二十九頁。近似DC信號 幾Hz 如何檢測脈搏波？第九十一頁，共一百二十九頁。提取壓力波問題轉(zhuǎn)換成：將放大之后的信號，1去掉DC成分相當(dāng)于高通濾波2只保存頻率較低的信號相當(dāng)于低通濾波于是，構(gòu)建帶通濾波器來實現(xiàn)壓力波的提取。第九十二頁，共一百二十九頁。提取壓力波fdB帶通第九十三頁，共一百二十九頁。Low-pass Filters第九十四頁，共一百二十九頁。 High-pass Filters第九十五頁，共一百二十九頁。提取壓力波：第九十六頁，共一百二十九頁。提取壓力波：頻率

19、確定低頻取0.3hz,脈搏取6hz第九十七頁，共一百二十九頁。第九十八頁，共一百二十九頁。第九十九頁，共一百二十九頁。其他單元A/D單片機顯示屏鍵盤氣泵控制第一百頁，共一百二十九頁。提取壓力波第一百零一頁，共一百二十九頁。 氣路局部 氣體通路由電磁閥門控制電磁閥門為放氣閥門,兩個閥門保證平安放氣第一百零二頁，共一百二十九頁。閥門用ULN2803達(dá)林頓功放管驅(qū)動微氣泵電機用PWM控制日歷和時鐘電路PCF8563 存儲測量數(shù)據(jù)EEPROM24C256 集成語音芯片ISD2560第一百零三頁，共一百二十九頁。 系統(tǒng)軟件設(shè)計1：過多壓力更正2：某一壓力時間長3：脈搏過大或運動4：無脈搏5：收縮壓過限6

20、：脈搏過小7：其他錯誤第一百零四頁，共一百二十九頁。Y1，Ymax，Y2，對應(yīng)收縮、平均壓、舒張壓隨著氣體減小,對血管壓力小,彈性波也小了尋找關(guān)鍵點：55%，80%最大幅度的前后點經(jīng)過大量測量后的統(tǒng)計經(jīng)驗值第一百零五頁，共一百二十九頁。單片機(MCU微控制器)AT89C51,根底型,開發(fā)環(huán)境keil,uvisionAVR，MEGA系列，精簡指令集，開發(fā)環(huán)境GCCMSP430，低功耗,開發(fā)環(huán)境CCS學(xué)習(xí)板，開發(fā)板，用戶目標(biāo)板第一百零六頁，共一百二十九頁。ARM核(微處理器)32位更多的外部接口，如USB,以太網(wǎng)絡(luò)接口精簡指令集帶操作系統(tǒng)，如linix第一百零七頁，共一百二十九頁。DSP信號處理功

21、能強實時性好心電監(jiān)護(hù)分析第一百零八頁，共一百二十九頁。過壓保護(hù)第一百零九頁，共一百二十九頁。壓力傳感器形式，壓阻式傳感器電源形式，同向放大同相并聯(lián)放大、比較器，末級比較器產(chǎn)生復(fù)位保護(hù)信號氣體壓力高時輸出高電位,輸出高電平,電路復(fù)位，放氣.2.5v提供偏置電壓 第一百一十頁，共一百二十九頁。袖袋壓力放大器第一百一十一頁，共一百二十九頁。同向并聯(lián),差動放大，消除共模信號交直流放大，兩路輸出：靜態(tài)、動態(tài)血壓ADC：測量壓力，另一路至脈搏電路2.5v對V+提供直流基準(zhǔn)電壓，保證電壓為正，便于A/D轉(zhuǎn)化A/D，0-5V 第一百一十二頁，共一百二十九頁。脈波二級壓力放大器第一百一十三頁，共一百二十九頁。電

22、源為同向放大，提高電壓，減小輸出電阻2.5，1.25v為提高直流分量，消除負(fù)值，為A/D變換比較器成人和小孩，極限控制電平不同當(dāng)輸出壓力，V+V-復(fù)位反轉(zhuǎn)第一百一十四頁，共一百二十九頁。校準(zhǔn)三通：標(biāo)準(zhǔn)壓力校準(zhǔn) 漏氣測試，過壓測試第一百一十五頁，共一百二十九頁。第一百一十六頁，共一百二十九頁。測量中還可測量哪些信息脈率動脈彈性情況脈搏上升快，彈性差；脈搏上升慢，彈性好第一百一十七頁，共一百二十九頁。 血壓ABI指數(shù)(踝臂指數(shù))ABI如果ABI太低?第一百一十八頁，共一百二十九頁。腳踝離心臟遠(yuǎn)，血壓低腳踝如果太低，說明血流堵塞與上肢血壓正常比值0.9-1.0 ABI大于1,說明下肢硬化嚴(yán)重第一百一十九頁，共一百二十九頁。其他方法動脈張力測量法動脈容積鉗制法脈搏時間測量法第一百二十頁，共一百二十九頁。 眼壓的測量青光眼的顯著特點是眼壓升高。1.眼壓生理信號的形成(1)眼壓： (2)房水：晶體前房和后房中的房水對眼壁的壓力 一般不超過20毫米汞柱。充盈于眼的前、后房中的液體起到折光和營養(yǎng)的作用。第一百二十一頁，共一百二十