5-第五章-血压测量1

1、第五章 血压测量血压生理学概述直接测量原理与方法间接测量原理与方法血压自动测量电路第一页，共一百二十九页。血压生理学概述血压是血液对血管单位面积的垂直压力由心脏收缩产生，左心室和右心房之间的压差使血液流动，循环系统的参数 收缩压、舒张压、平均压相对大气的压力表示,mmg汞柱,Pa血压是空间、时间的函数,频率2-3Hz第二页，共一百二十九页。压力测量应用血压眼压 眼中房水对眼球的压力颅内压 颅腔内脑脊液的压力，10-15毫米汞柱。 日常生活、工业上广泛应用 重量，气压，液体压力等第三页，共一百二十九页。血压与哪些因素有关心脏,心率,心输出量动脉弹性,外周阻力血液粘度，血流速度与位置有关第四页，共

2、一百二十九页。降低血压方法减小心输出量降低阻力，扩张血管增加血管弹性第五页，共一百二十九页。第六页，共一百二十九页。第七页，共一百二十九页。血液循环第八页，共一百二十九页。第九页，共一百二十九页。第十页，共一百二十九页。肱动脉血压的波形收缩期： 0-1，1-2舒展期： 2-3，3-4，4-5第十一页，共一百二十九页。0-1：心室快速射血，主动脉被扩张，血压上升，心室注血前期；心室慢注血期，心室射血后期，速度减慢，进入主动脉的血量少于其流向外周的血量，动脉回缩，血压缓慢下降。1-2：第十二页，共一百二十九页。2-3：心室不再向主动脉供血，半月瓣未来得及全闭上主动脉的血有些回流随着心室舒张，形成动

3、脉处血压很快的下降，3点已到波谷。半月瓣关闭，主动脉血返流，二者发生撞击血又向外冲去，呈现动脉血压上升，4点降中峰。主动脉弹性收缩，将血液压向外周，血压按指数衰减。3-4：4-5：第十三页，共一百二十九页。血压参数及其意义在一周期之中，血压的平均值。经验公式：MP=DP+(SP-DP)/31.收缩压(SP)：Systole Pressure，110-120mmHg。心脏收缩，每搏输出量大，收缩压高2.舒张压(DP)：Diastole Pressure，60-80mmHg。心脏舒张(大动脉收缩)，外周阻力小那么低，反之高3.脉压=收缩压-舒张压反映了动脉硬化的程度主动脉和大动脉的弹性贮容作用，可

4、以缓冲动脉血压之变化幅度，使脉压变小。老年人，动脉弹性差，脉压增高。4.平均压(MP):第十四页，共一百二十九页。 血管压力保持相对稳定？ 血管的弹性使得血压保持稳定，保持血流的连续mitral:二尖瓣第十五页，共一百二十九页。相对或绝对压力，大气压力在人体分布是均匀的，当测量人体相对压力量时，大气压力变化不会影响测量结果；当测量绝对压力时，大气压的变化就必须考虑，即在测量过程中应随时标测当时的大气压。重力效应，血液两点之间的压差等于重力位势之差，大约为gh其中为两点间血液的密度，h为两点的高度差，g为重力加速度。显然每点的压力会因体位的变化而变化。 速度效应，血流速度越快，压力越大 生理压力

5、测量考虑 第十六页，共一百二十九页。第十七页，共一百二十九页。 人体不同姿势的血压变化身高为1.8m的人为例，肢大约在心脏下1.2m处计算站立时脚和头的血压血液密度1.05,水银13.6第十八页，共一百二十九页。同样道理，由于脑血管位置比心脏高出约0.6m，故脑动脉血压会大约降低40mmHg。 h2=90mmHg第十九页，共一百二十九页。站立：动脉压上低下高，静脉压升高平躺：上上下低，血压根本一致第二十页，共一百二十九页。航天员身体血压及外在表现如何改变？ 微重力，脑部血压相对增大 长期，脸浮肿第二十一页，共一百二十九页。在心血液系统中，右心房压最稳定，几乎不受人体姿态变化的影响，这一重要特征

6、，对于使人体在运动中保持循环系统的稳定，起了很重要的作用 上臂与右心房在同一水平线上,右心房作为血压测量的参考点.该参考点大致位于胸纵轴的中央处，具体位于胸腔左右第四肋之间的空间第二十二页，共一百二十九页。第二十三页，共一百二十九页。测量为相对于大气压消除运动的影响第二十四页，共一百二十九页。第二十五页，共一百二十九页。第二十六页，共一百二十九页。 法国医生普赛利1797-1869)，采用内装水的玻璃管来测量血压第二十七页，共一百二十九页。第二十八页，共一百二十九页。第二十九页，共一百二十九页。直接测量血压方式的特点连续、动态测量范围广，低血压，任何部位有创第三十页，共一百二十九页。有创血压在

7、危重病人如休克病人、一些心脏手术和其他重大手术时，对血压进行实时变化的监测具有很重要的临床价值，这就需要采用有创血压监测技术来实现。 有创血压IBP一般可监测：动脉血压ABP、中心静脉压CVP、肺动脉压PAP、左房压LAP、颅内压ICP。 第三十一页，共一百二十九页。有创血压从上腔静脉进入分别监测右心房右心室肺动脉肺动脉楔压 第三十二页，共一百二十九页。首先将导管通过穿刺，置于被测部位的血管内，导管的外端直接与压力传感器相连接，由于流体具有压力传递作用，血管内的压力将通过导管内的液体传递到外部的压力传感器上，从而可获得血管内实时压力变化的动态波形，通过特定的计算方法，可获得被测部位血管的收缩压

8、、舒张压和平均动脉压。第三十三页，共一百二十九页。 直接式血压测量原理问题方法 液体导管耦合？ 压力传感器原理? 电压放大器，滤波器? 压力显示 压力校准 第三十四页，共一百二十九页。 液体导管耦合：生理盐水隔离血液，防止感染 压力传感器：弹性膜片压阻，压电传感器 压力位移电阻变化电压变化 电压放大器：mv几十mv,放大100-1000倍 具体根据传感器特性决定 滤波器：直流+基波1-2hz,5次谐波10hz,低通 压力显示：数字式 压力标定或校准：将电压变为压力 第三十五页，共一百二十九页。第三十六页，共一百二十九页。有创血压插管压力计含盐的肝素酶隔离和清洗防血凝固第三十七页，共一百二十九页

9、。 直接式血压测量模型 传感器电学模型 液体耦合法主要是电阻应变式压力传感器电阻应变片由金属丝构成传感器 第三十八页，共一百二十九页。第三十九页，共一百二十九页。M液体的质量，c液体粘性阻尼，k，弹性系数mpSkV: 体积的变化液体耦合导管传感器系统，测量心内压导管耦合液体弹性膜片传感器直接式血压测量物理模型第四十页，共一百二十九页。压力位移电压上式说明压力P与位移V的关系二者非线性关系，二级微分方程外部信号P经过一个滤波系统，输出为V。第四十一页，共一百二十九页。类似力学二阶低通系统输出特性与阻尼系数有关，阻尼系数应适当时域特性频域特性第四十二页，共一百二十九页。影响有创测量的因素导管长度和

10、半径血液流动方向气泡影响平安问题，耦合液体隔离第四十三页，共一百二十九页。导管长度和半径适宜，不能过长，过短端口与血液流平行气泡影响，导致弹性系数大，频率低，阻力大长度过长阻力大，测量值低，过短质量小，不稳定半径大质量大灵敏度低，半径小阻力大，测量不准第四十四页，共一百二十九页。血管中血液压力导管测量法根据贝努利定理Bernoullis Theorem对大血管中血流动力学分析，流体中某点的压力E 式中U是流速，P是静压力，是密度，g是重力加速度，h是高度，式中第一项代表静压力第二项为重力位能，第三项为动能。 第四十五页，共一百二十九页。第四十六页，共一百二十九页。动能效应在血管簇系中各部位是有

11、差异的。在主动脉中动能对压力的奉献约为4mmHg，流速大约为100cm/s在肺动脉中,动能对压力奉献3 mmHg, 肺动脉压为2.7 20mmHg，总奉献为15%第四十七页，共一百二十九页。第四十八页，共一百二十九页。第四十九页，共一百二十九页。压力放大器 血压信号：0-300mmg,2Hz直流放大器脉冲鼓励放大交流载波式放大第五十页，共一百二十九页。第五十一页，共一百二十九页。A1,A2提供传感器电源A3,跟随器,提供放大器偏置电压A4:同向放大A5，隔离电路，与电源隔离A6:反向放大第五十二页，共一百二十九页。消掉 Uo1RT偏置电阻第五十三页，共一百二十九页。显示局部ICL7106+LC

12、D3位半数字万用表芯片(A/D) 三位半显示是指最高只能显示1999，半位的含义就是第一位数字只能在0和1之间变化含A/D, 可直接驱动LED数码管显示，驱动9伏电池第五十四页，共一百二十九页。第五十五页，共一百二十九页。间接测量柯氏音法超声法测振法传感器不直接与血液接触压力传感器通过外部测量的方式间接测量血压第五十六页，共一百二十九页。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.第五十七页，共一百二十九页。柯氏音法第五十八页，共一百二十九页。 原 理第五十九页，共一百二十九页。打气过程放气过程第六十页，共一百二十九页。.测量过程：气囊快速加压，当气囊中压力高于收缩压缓缓放气，刚开始听到血管音时，水银压力计显示出的压力值就是收缩压气袖中的压力继续缓缓下降，血管音消失时水银压力计显示出的压力值就是舒张压1当气袖压力明显超过收缩压时， 动脉血管被压扁，血管中无血流 必然听不到声音。现象解释：第六十

14、一页，共一百二十九页。.强调： 测量时，一边耳朵听血管音，一边看压力指示(2)当气袖压力低于收缩压而高于舒张压时， 有脉动血流流动，血流涡流或湍流使，可听到血管音(3当气袖压力低于舒张压时，气袖下血流能 连续通过，血管音由弱而消失，此点为舒张压第六十二页，共一百二十九页。测量特点人工方式简单水银污染第六十三页，共一百二十九页。如何自动检测自动检测压力自动声音检测，声音传感器麦克风放大扬声器发声第六十四页，共一百二十九页。超声法 第六十五页，共一百二十九页。利用多谱勒频移效应，血管和血液的移动产生频移，有声音变化，表示血压变化点气体压力大于血压无声，反之有声袖袋压力增加，开闭声音缩短当二者重合为

15、收缩压，整个周期只有一点声音袖袋压力减少，闭开声音时间变长声音恰好连续，闭合与开放时间重合，舒张压声音利用混频电路实现差频监听扬声器声音原 理 第六十六页，共一百二十九页。优 点与直接用声音传感器检测，由于超声为高 频信号，适合噪声大的场合利用R波与压力关系，绘制动脉 波第六十七页，共一百二十九页。 示波法(测振法原理)通过脉搏波和压力波的同时记录来测量血压第六十八页，共一百二十九页。第六十九页，共一百二十九页。第七十页，共一百二十九页。血管振动使袖袋内产生振荡波 测量袖袋内压力振荡波原理:如何用一个传感器同时测量压力和脉搏?与柯氏音法联系与区别都是打气法检测方法不同柯氏音，两个传感器：压力、

16、柯氏音振荡法只需要一个传感器第七十一页，共一百二十九页。 血压计结构 及设计第七十二页，共一百二十九页。硬件电路压力传感器、放大、滤波多路A/D CPU，EPROM，RAM显示屏控制，气路:自动打气气体泵，阀门，放气 电路:看门狗电路 监测过压，放气第七十三页，共一百二十九页。传感器选择根据需要选择型号第七十四页，共一百二十九页。传感器技术文档MPX2050系列第七十五页，共一百二十九页。datasheet第七十六页，共一百二十九页。第七十七页，共一百二十九页。第七十八页，共一百二十九页。第七十九页，共一百二十九页。第八十页，共一百二十九页。+ =第八十一页，共一百二十九页。压力信号的调理1.

17、信号放大2.提取压力波第八十二页，共一百二十九页。 放大倍数？第八十三页，共一百二十九页。检测(025mV dc) MPX20.信号小需要放大 ADCs 输入范围小于 5V, 增益200倍第八十四页，共一百二十九页。信号放大三运放差分放大器有现成的芯片，其内部集成了3个运放和电阻等元件。比如仪表放大器INA128、AD620等。INA128的内部结构如图所示。第八十五页，共一百二十九页。电阻选择利用仪表放大器AD620实现增益为200的放大任务。RG : 240 ohms. 第八十六页，共一百二十九页。信号放大+第八十七页，共一百二十九页。信号放大+ =第八十八页，共一百二十九页。第八十九页，

18、共一百二十九页。提取压力波有了这个电路，袖带中的血压信号将以电平的形式表示出来。接下来，要对压力波进行提取。第九十页，共一百二十九页。近似DC信号 几Hz 如何检测脉搏波？第九十一页，共一百二十九页。提取压力波问题转换成：将放大之后的信号，1去掉DC成分相当于高通滤波2只保存频率较低的信号相当于低通滤波于是，构建带通滤波器来实现压力波的提取。第九十二页，共一百二十九页。提取压力波fdB带通第九十三页，共一百二十九页。Low-pass Filters第九十四页，共一百二十九页。 High-pass Filters第九十五页，共一百二十九页。提取压力波：第九十六页，共一百二十九页。提取压力波：频率

19、确定低频取0.3hz,脉搏取6hz第九十七页，共一百二十九页。第九十八页，共一百二十九页。第九十九页，共一百二十九页。其他单元A/D单片机显示屏键盘气泵控制第一百页，共一百二十九页。提取压力波第一百零一页，共一百二十九页。 气路局部 气体通路由电磁阀门控制电磁阀门为放气阀门,两个阀门保证平安放气第一百零二页，共一百二十九页。阀门用ULN2803达林顿功放管驱动微气泵电机用PWM控制日历和时钟电路PCF8563 存储测量数据EEPROM24C256 集成语音芯片ISD2560第一百零三页，共一百二十九页。 系统软件设计1：过多压力更正2：某一压力时间长3：脉搏过大或运动4：无脉搏5：收缩压过限6

20、：脉搏过小7：其他错误第一百零四页，共一百二十九页。Y1，Ymax，Y2，对应收缩、平均压、舒张压随着气体减小,对血管压力小,弹性波也小了寻找关键点：55%，80%最大幅度的前后点经过大量测量后的统计经验值第一百零五页，共一百二十九页。单片机(MCU微控制器)AT89C51,根底型,开发环境keil,uvisionAVR，MEGA系列，精简指令集，开发环境GCCMSP430，低功耗,开发环境CCS学习板，开发板，用户目标板第一百零六页，共一百二十九页。ARM核(微处理器)32位更多的外部接口，如USB,以太网络接口精简指令集带操作系统，如linix第一百零七页，共一百二十九页。DSP信号处理功

21、能强实时性好心电监护分析第一百零八页，共一百二十九页。过压保护第一百零九页，共一百二十九页。压力传感器形式，压阻式传感器电源形式，同向放大同相并联放大、比较器，末级比较器产生复位保护信号气体压力高时输出高电位,输出高电平,电路复位，放气.2.5v提供偏置电压 第一百一十页，共一百二十九页。袖袋压力放大器第一百一十一页，共一百二十九页。同向并联,差动放大，消除共模信号交直流放大，两路输出：静态、动态血压ADC：测量压力，另一路至脉搏电路2.5v对V+提供直流基准电压，保证电压为正，便于A/D转化A/D，0-5V 第一百一十二页，共一百二十九页。脉波二级压力放大器第一百一十三页，共一百二十九页。电

22、源为同向放大，提高电压，减小输出电阻2.5，1.25v为提高直流分量，消除负值，为A/D变换比较器成人和小孩，极限控制电平不同当输出压力，V+V-复位反转第一百一十四页，共一百二十九页。校准三通：标准压力校准 漏气测试，过压测试第一百一十五页，共一百二十九页。第一百一十六页，共一百二十九页。测量中还可测量哪些信息脉率动脉弹性情况脉搏上升快，弹性差；脉搏上升慢，弹性好第一百一十七页，共一百二十九页。 血压ABI指数(踝臂指数)ABI如果ABI太低?第一百一十八页，共一百二十九页。脚踝离心脏远，血压低脚踝如果太低，说明血流堵塞与上肢血压正常比值0.9-1.0 ABI大于1,说明下肢硬化严重第一百一十九页，共一百二十九页。其他方法动脉张力测量法动脉容积钳制法脉搏时间测量法第一百二十页，共一百二十九页。 眼压的测量青光眼的显著特点是眼压升高。1.眼压生理信号的形成(1)眼压： (2)房水：晶体前房和后房中的房水对眼壁的压力 一般不超过20毫米汞柱。充盈于眼的前、后房中的液体起到折光和营养的作用。第一百二十一页，共一百二十