醫(yī)學資料5--第五章--血壓測量1

1、第五章 血壓測量血壓生理學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2021/7/18 星期日血壓生理學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2-3Hz2021/7/18 星期日壓力測量應用血壓眼壓 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)上廣泛應用 重量，氣壓，液體壓力等2021/7/18 星期日血壓與哪些因素有關心臟,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20

2、21/7/18 星期日降低血壓方法減小心輸出量降低阻力，擴張血管增加血管彈性2021/7/18 星期日2021/7/18 星期日2021/7/18 星期日血液循環(huán)2021/7/18 星期日2021/7/18 星期日2021/7/18 星期日肱動脈血壓的波形收縮期： 0-1，1-2舒展期： 2-3，3-4，4-52021/7/18 星期日0-1：心室快速射血，主動脈被擴張，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。1-2：2021/7/18 星期日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

3、（隨著心室舒張），形成動脈處血壓很快的下降，3點已到波谷。半月瓣關閉，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。3-4：4-5：2021/7/18 星期日血壓參數(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)，外周阻力小則低，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

4、動脈的彈性貯容作用，可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):2021/7/18 星期日 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2021/7/18 星期日相對或絕對壓力，大氣壓力在人體分布是均勻的，當測量人體相對壓力量時，大氣壓力變化不會影響測量結果；當測量絕對壓力時，大氣壓的變化就必須考慮，即在測量過程中應隨時標測當時的大氣壓。重力效應，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，血流速

5、度越快，壓力越大 生理壓力測量考慮 2021/7/18 星期日2021/7/18 星期日 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13.62021/7/18 星期日同樣道理，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=90mmHg2021/7/18 星期日站立：動脈壓上低下高，靜脈壓升高平躺：上高下低，血壓基本一致2021/7/18 星期日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2021/7/18 星期日在心血液系統(tǒng)中，右心房壓最穩(wěn)定，幾乎不受人體姿態(tài)

6、變化的影響，這一重要特征，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2021/7/18 星期日2021/7/18 星期日測量為相對于大氣壓消除運動的影響2021/7/18 星期日2021/7/18 星期日2021/7/18 星期日 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2021/7/18 星期日2021/7/18 星期日2021/7/18 星期日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)2021/7/18 星期日

7、有創(chuàng)血壓在危重病人如休克病人、一些心臟手術和其他重大手術時，對血壓進行實時變化的監(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）。 2021/7/18 星期日有創(chuàng)血壓從上腔靜脈進入分別監(jiān)測右心房右心室肺動脈肺動脈楔壓 2021/7/18 星期日首先將導管通過穿刺，置于被測部位的血管內(nèi)，導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

8、法，可獲得被測部位血管的收縮壓、舒張壓和平均動脈壓。2021/7/18 星期日 直接式血壓測量原理問題方法 液體導管耦合？ 壓力傳感器原理? 電壓放大器，濾波器? 壓力顯示 壓力校準 2021/7/18 星期日 液體導管耦合：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 壓力標定或校準：將電壓變?yōu)閴毫?2021/7/18 星期日2021/7/18 星期日有創(chuàng)血壓插管壓力計含鹽的肝素酶隔離和清洗防血凝固20

9、21/7/18 星期日 直接式血壓測量模型 傳感器電學模型 液體耦合法主要是電阻應變式壓力傳感器電阻應變片由金屬絲構成傳感器 2021/7/18 星期日2021/7/18 星期日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管傳感器系統(tǒng)，測量心內(nèi)壓導管耦合液體彈性膜片傳感器直接式血壓測量物理模型2021/7/18 星期日壓力位移電壓上式表明壓力P與位移V的關系二者非線性關系，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。2021/7/18 星期日類似力學二階低通系統(tǒng)輸出特性與阻尼系數(shù)有關，阻尼系數(shù)應適當時域特性頻域特性2021/7/18 星期日影響有創(chuàng)測量的因

10、素導管長度和半徑血液流動方向氣泡影響安全問題，耦合液體隔離2021/7/18 星期日導管長度和半徑適宜，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2021/7/18 星期日血管中血液壓力導管測量法根據(jù)貝努利定理（Bernoullis Theorem）對大血管中血流動力學分析，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。 2021/7/18 星期日2021/7/18 星期日動能效應在血管簇系中各

11、部位是有差異的。在主動脈中動能對壓力的貢獻約為4mmHg，流速大約為100cm/s在肺動脈中,動能對壓力貢獻3 mmHg, 肺動脈壓為2.7 20mmHg，總貢獻為15%2021/7/18 星期日2021/7/18 星期日2021/7/18 星期日壓力放大器 血壓信號：0-300mmg,2Hz直流放大器脈沖激勵放大交流載波式放大2021/7/18 星期日2021/7/18 星期日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2021/7/18 星期日消掉 Uo1RT偏置電阻2021/7/18 星期日顯示部分ICL7106+LCD3

12、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2021/7/18 星期日2021/7/18 星期日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2021/7/18 星期日Korotkoff methodNikolai Sergeievich Korotkov (February 26, 1874 March 14, 1920) was a Russian surgeon, a pioneer of 20th century vascul

13、ar surgery and the inventor of auscultatory technique for blood pressure measurement.2021/7/18 星期日柯氏音法2021/7/18 星期日 原 理2021/7/18 星期日打氣過程放氣過程2021/7/18 星期日.測量過程：氣囊快速加壓，當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：2021/7/18

14、 星期日.強調(diào)： 測量時，一邊耳朵聽（血管音），一邊看壓力指示(2)當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2021/7/18 星期日測量特點人工方式簡單水銀污染2021/7/18 星期日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）放大揚聲器發(fā)聲2021/7/18 星期日超聲法 2021/7/18 星期日利用多譜勒頻移效應，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，開閉聲音縮短當二者重合為收縮壓，整個

15、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 2021/7/18 星期日優(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波與壓力關系，繪制動脈 波2021/7/18 星期日 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2021/7/18 星期日2021/7/18 星期日2021/7/18 星期日血管振動使袖袋內(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、柯氏音振蕩法只需要一

16、個傳感器2021/7/18 星期日 血壓計結構 及設計2021/7/18 星期日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2021/7/18 星期日傳感器選擇根據(jù)需要選擇型號2021/7/18 星期日傳感器技術文檔MPX2050系列2021/7/18 星期日datasheet2021/7/18 星期日2021/7/18 星期日2021/7/18 星期日2021/7/18 星期日2021/7/18 星期日+ =2021/7/18 星期日壓力信號的調(diào)理1.信號放大2.提取壓力波2021/7/18

17、 星期日 放大倍數(shù)？2021/7/18 星期日檢測(025mV dc) MPX20.信號小需要放大 ADCs 輸入范圍小于 5V, 增益200倍2021/7/18 星期日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)部結構如圖所示。2021/7/18 星期日電阻選擇利用儀表放大器AD620實現(xiàn)增益為200的放大任務。RG : 240 ohms. 2021/7/18 星期日信號放大+2021/7/18 星期日信號放大+ =2021/7/18 星期日2021/7/18 星期日提取壓力波有了這個電路，袖帶中的血壓信號

18、將以電平的形式表示出來。接下來，要對壓力波進行提取。2021/7/18 星期日近似DC信號 幾Hz 如何檢測脈搏波？2021/7/18 星期日提取壓力波問題轉(zhuǎn)換成：將放大之后的信號，1去掉DC成分相當于高通濾波2只保留頻率較低的信號相當于低通濾波于是，構建帶通濾波器來實現(xiàn)壓力波的提取。2021/7/18 星期日提取壓力波fdB帶通2021/7/18 星期日Low-pass Filters2021/7/18 星期日 High-pass Filters2021/7/18 星期日提取壓力波：2021/7/18 星期日提取壓力波：頻率確定低頻取0.3hz,脈搏取6hz2021/7/18 星期日2021

19、/7/18 星期日2021/7/18 星期日其他單元A/D單片機顯示屏鍵盤氣泵控制2021/7/18 星期日提取壓力波2021/7/18 星期日 氣路部分 氣體通路由電磁閥門控制電磁閥門為放氣閥門,兩個閥門保證安全放氣2021/7/18 星期日閥門用ULN2803達林頓功放管驅(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ISD25602021/7/18 星期日 系統(tǒng)軟件設計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：脈搏過小7：其他錯誤2021/7/18 星期日Y1，Ymax，Y2，對應收縮、平均壓

20、、舒張壓隨著氣體減小,對血管壓力小,彈性波也小了尋找關鍵點：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）2021/7/18 星期日單片機(MCU微控制器)AT89C51,基礎型,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學習板，開發(fā)板，用戶目標板2021/7/18 星期日ARM核(微處理器)32位更多的外部接口，如USB,以太網(wǎng)絡接口精簡指令集帶操作系統(tǒng)，如linix2021/7/18 星期日DSP信號處理功能強實時性好心電監(jiān)護分析2021/7/18 星期日過壓保護2021/7/18 星期日壓力傳感器形式

21、，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)生復位保護信號氣體壓力高時輸出高電位,輸出高電平,電路復位，放氣.2.5v提供偏置電壓 2021/7/18 星期日袖袋壓力放大器2021/7/18 星期日同向并聯(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+提供直流基準電壓，保證電壓為正，便于A/D轉(zhuǎn)化A/D，0-5V 2021/7/18 星期日脈波二級壓力放大器2021/7/18 星期日電源為同向放大，提高電壓，減小輸出電阻2.5，1.25v為提高直流分量，消除負值，為A/D變換比較器成人和小孩，極限控制電平不同當輸出壓力，V+V-復位反轉(zhuǎn)2021/7/18 星期日校準三通：標準壓力校準 漏氣測試，過壓測試2021/7/18 星期日2021/7/18 星期日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2021/7/18 星期日 血壓ABI指數(shù)(踝臂指數(shù))ABI如果ABI太低?2021/7/18 星期日腳踝離心臟遠，