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摘要胸头部血压变化与脑部供血情况有关，也反映环境变化对人体的刺激引起的心脏自主神经的调节和人体自身状况。头部血压变化的连续监测在航空、航天等军事应用领域和临床工作中具有重要意义。 在一定条件下，脉搏波传导时间与血压之间的变化关系是生理学上明确的现象。已经证明在个体化校正的前提下，可以通过脉搏波传导时间的测量来表征血压变化。 在运用脉搏波传导时间表征头部血压时，由于胸-头距离短，传导时间短，因此如何准确获得胸-头脉搏波传导时间成为获取头部血压变化信息的首要问题。 本文在论证脉搏波传导时间与血压关系的基础上，通过实测和分析头部R波脉搏波传导时间(R-wave-gatedPulseWaveTransitTime，RWPWTT)测量技术存在的问题，提出了能更准确地反映胸-头脉搏波传导时间的测量技术。 研究发现了头部RWPWTT时间组成中的R波心脏收缩始期(R-wave-gatedPreisovolumictime，RWPIT)与等容收缩期(Isovolumiccontractiontime，ICT)在不同条件下存在变异性，因而直接利用头部RWPWTT来表示胸—头脉搏波传导时间存在较大误差。为了克服这些误差，本文提出了同时利用心电图的R波、心音图和头部脉搏波三种信号之间的时相关系，同时获得RWPIT、ICT和胸—头脉搏波传导时间三项信息的新技术，并详细论证了准确获得胸—头脉搏波传导时间的原理和方法。 为了证明本文提出的测量技术的实用价值，初步构建了在体位变换床上进行连续、同时获取胸—头脉搏波传导时间等与心脏自主神经和体位等因素对头部血压调节过程有关的定量动态信息的实验平台。证明了这些技术在心血管功能调节状态方面存在着重大的应用价值和前景。 论文主要工作成果： (1)观察并分析了心脏收缩始期对RWPWTT测量产生的影响。根据Frank-Starling机制，分析得到心脏收缩始期数值受心肌纤维初长变化的影响，也就是左心室舒张末期容积影响。并根据影响左心室舒张末期容积的因素，分析讨论了在不同呼吸模式下，心脏收缩始期对RWPWTT测量产生的影响。提出心脏收缩始期与RWPWTT的同向变化关系和心脏收缩始期对RWPWTT的高估作用。 (2)观察并分析了等容收缩期对RWPWTT测量产生的影响。根据心脏后负荷和心肌收缩性或变力状态的理论，讨论了等容收缩期与PWTT反向的变化关系。指出等容收缩期对RWPWTT的低估作用。 (3)为了克服利用头部RWPWTT来表示胸—头脉搏波传导时间存在的较大误差，提出了同时利用心电图的R波、心音图和头部脉搏波三种信号之间的时相关系，同时获得RWPIT、ICT和胸—头脉搏波传导时间三项信息的新技术。 (4)根据心脏收缩始期数值受左心室舒张末期容积影响，而左心室舒张末期容积反映心脏前负荷的情况，提出一种采用心脏收缩始期数值评价心脏前负荷的指标的无创测量方法。 (5)结合心脏收缩始期、等容收缩期对RWPWTT测量产生的影响，认为虽然RWPWTT在测量方便性上具有优势，但是在准确性上却存在严重问题。尤其是在测量头部动脉的脉搏波传导时间方面RWPWTT是不能使用的方法。 (6)论述第二心音的主动脉瓣成分测量PWTT的方法与血压变化之间的关系。根据改进的抬腿静压法在实验系统上对多名被试者进行了实验，验证第二心音测量PWTT与血压变化之间的线性关系。并推导证明用第二心音测量PWTT的方法计算的脉搏波传导时间等效收缩期的脉搏波传导时间。 (7)建立了体位变换控制系统在内的实验系统。实现同步地测量心电、心音、头部颞浅动脉脉搏波、腕部桡动脉脉搏波、柯氏音、袖带压力、体位姿态等多路生理信号。 (8)以脉搏波传导时间的方法连续、无创地观察到体位变换中血压的变化情况和心脏自主神经对血压变化进行的调节过程。以往实验方法只能够记录到连续的RR间期的变化和仰卧位、立位两个固定姿态时的平均收缩压和舒张压，无法了解人体在体位变换过程中血压变化的情况和心脏自主神经对血压变化的调节情况。能够以脉搏波传导时间的方法连续、无创地观察到体位变换中血压的变化情况为评估飞行人员的加速度耐力和保证飞行安全提供了新的解决思路。能够促进作战训练、装备研制的创新发展。 (9)采用脉搏波传导时间的方法实现了压力反射敏感性的低负荷的准确测量，从不同的实验角度观察心脏自主神经对血压变化进行的调节过程和能力。目前未见到采用此方法的报道。 (10)根据无线传感器网络理论，提出基于个人体域网的无线生理信号采集系统。运用该系统将改变传统测量系统对被试者带来的身心负荷干扰。更加适合在正常作业状态下测量脉搏波等信号和将脉搏波传导时间表征血压的理论应用到军事应用。 课题工作创新点： (1)分析并证明心脏收缩始期和等容收缩期对RWPWTT测量产生的影响 (2)提出了同时利用心电图的R波、心音图和头部脉搏波三种信号之间的时相关系，同时获得RWPIT、ICT和胸—头脉搏波传导时间三项信息的新技术。即同时获得反映心脏前负荷和后负荷的评价指标。已经申请国家发明专利，发明专利申请号码：200610081543.6。 (3)建立了以第二心音主动脉瓣关闭成分测量PWTT的技术方法和实验平台，消除心脏收缩始期、等容收缩期的影响，提高了测量的准确性。 (4)在体位变换床上，以PWTT表征血压的方法观察到心脏自主神经对血压变化的定量的动态调节过程，并能从中获得压力反射敏感性参数。此试验结果未见文献报道。 (5)根据WSN设计了新的测量系统应用方案。已经申请国家发明专利，发明专利申请号码：200610002343.7。