近年来,心血管病已成为世界最大的公共卫生问题,心血管病死亡率已位于疾病死亡之首且逐年增加,防治心血管病刻不容缓。研究表明,动脉血压波形能够反映心血管系统功能状况,是心血管病预防、诊断、治疗效果观察和预后判断的重要指标。目前无创血压波形测量方法仍不成熟且存在较多缺陷,不利于心血管病防治。本文依据中医切脉思想,通过搭建桡动脉模拟平台,探索三维脉搏位移与血压波形之间的内在联系规律,建立三维脉搏位移预测血压波形模型,研究了桡动脉无创血压波形测量方法,对心血管病防治有着十分重要的意义。具体内容如下:(1)桡动脉模拟平台的搭建、驱动和性能分析。平台包括心房心室模拟模块、主动脉模拟模块和桡动脉模拟模块。选取高斯函数模型和伽马密度函数模型合成任意类型脉搏波,对比分析两种模型合成脉搏波精度,最后选用高斯函数模型合成的脉搏波量化并驱动桡动脉模拟平台。通过双目视觉脉搏检测系统和压力变送器分别采集三维脉搏位移和血压波形。分析检测结果可知,桡动脉模拟平台工作稳定可靠、重复性好,可作为研究三维脉搏位移与血压之间内在联系规律的实验平台。(2)建立模拟桡动脉无创血压波形测量模型。本文搭建的桡动脉模拟平台在模拟桡动脉处可产生多类型脉动流,通过压力变送器实时采集模拟桡动脉血压波形并存储,选用低通滤波器对血压波形进行滤波。模拟桡动脉三维脉搏位移通过双目视觉脉搏检测系统采集,经过相机标定、图像预处理、特征提取和立体匹配等一系列算法获取。最后,通过BP神经网络建立三维脉搏位移预测血压波形模型,以压力变送器采集的血压波形作为标准,验证模型预测血压波形的准确性。对预测血压波形和实测血压波形做一致性分析,Bland-Altman图显示检测结果的差值与均值均分布在95%的置信区间内,验证该模型可以由三维脉搏位移准确预测血压波形。(3)三轴运动手腕固定装置研制。该装置包括掌臂固定模块、角度调节模块和X-Y轴位移微调模块。X-Y轴位移微调由单片机控制系统实现,通过实验方法验证了X-Y轴位移微调的精确度。该装置主要用来减小手臂轻微晃动对三维脉搏位移测量结果造成的不可忽略的影响并调节取脉位置使双目视觉脉搏检测系统处于最佳取脉状态,有助于提高人体三维脉搏位移测量精度。(4)验证BP神经网络模型在人体无创血压波形测量中的适用性。在三轴运动手腕固定装置条件下获取人体左臂三维脉搏位移,通过电子血压计同时测量右臂收缩压和舒张压作为标准。三维脉搏位移作为BP神经网络的输入层,得到预测血压波形,提取收缩压和舒张压。结果显示,预测收缩压与测量收缩压平均误差为1.92mmHg,舒张压平均误差为1.87mmHg,误差结果符合电子血压计准确性的国际标准。实验结果表明,该BP神经网络模型可用于人体无创血压波形测量。