动脉硬化是多种心血管病的共同病理生理学基础。动脉功能异常是动脉硬化病变早期征兆,早期筛查并积极干预大动脉功能异常是防治心血管病的重要措施。颈股脉搏波速度(carotid femoral pulse wave velocity, CFPWV)和中心动脉压(central arterial pressure, CAP)是无创评估大动脉功能主要指标。CFPWV测量依赖于脉搏波传递时间(pulse transit time, PTT)的准确估计。然而,现有的"foot-to-foot"方法估计PTT可能存在精度不足的问题且不同方法产生的CFPWV存在本质差异。因此,需要建立新的PTT估计方法提高CFPWV评估主动脉硬度的准确性。颈动脉张力法是无创估计CAP常用方法,但颈动脉埋藏较深且相对移动,导致信号采集困难,且压迫颈动脉会给患者带来不适。颈动脉波形可以通过广义传递函数(generalized transfer function, GTF)从易于测量的桡动脉位置获取,但GTF主要在外国人群中构建并验证。在中国人群构建中GTF并研制相应的检测设备对于无创评估CAP具有重要意义。基于上述需求,本文围绕PTT估计方法和基于GTF的无创CAP获取方法开展研究,主要内容包括：1.基于区域匹配的PTT估计方法研究通过对脉搏波形上升阶段形态的分析,提出了一种波形匹配法(waveform matching, WFMA)估计PTT。WFMA法选择颈动脉和股动脉压力波形舒张期极小值点至斜率最大值点之间的波形作为待匹配区域,通过时移匹配技术确定PTT。采集颈股动脉脉搏数据,使用参考方法、"foot-to-foot"法和WFMA法分别估计PTT计算CFPWV。结果表明WFMA法比"foot-to-foot"法测量的CFPWV具有更好的准确性和重复性。WFMA法提高了CFPWV测量的可靠性,具有潜在的临床应用价值。2. WFMA法测量CFPWV影响因素研究进一步研究脉搏波形的标定、匹配区域的选择和年龄对WFMA法的影响。通过比较WFMA法在标定前后的颈股动脉脉搏波形中测量的CFPWV结果,我们发现WFMA法在标定后的压力波形中产生的CFPWV具有更小的偏差,测量的CFPWV更加准确。分别选择压力波形上升段的部分和全部区域估计PTT,结果表明当选择脉搏波形整个上升阶段估计PTT时,WFMA法测量CFPWV的准确性显著降低。根据年龄将研究对象分为青年、中年和老年三组,结果表明WFMA法在这三个组群中测量CFPWV的准确性依次降低,但都产生了准确的CFPWV估计结果。这一发现说明WFMA法具有很好的年龄适用性,为其在临床实践中的应用奠定了基础。3.基于自回归外生模型的GTF构建方法研究利用系统辨识中的自回归外生(autoregressive exogenous, ARX)模型在中国人群中构建(individual transfer function, ITF)和GTF。65位研究对象被分为构建组和验证组。在构建组中采用交叉验证技术和Akaike’s信息准则确定模型的最佳阶次(10阶),并构建桡动脉至颈动脉GTF；在验证组中对GTF的准确性进行验证,同时将其与ITF对比。GTF能够从桡动脉压力波形中准确估计中心动脉收缩压(systolic blood pressure, SBP),但不能精确地重构中心动脉压力波形,在对某些依赖于脉搏波形高频分量的参数的估计上表现不佳。与GTF相比,ITF提高了中心动脉压力和波形估计的准确性。研究结果为无创中心动脉压分析仪的研制提供了理论和技术支持。4.中心动脉压力波形形态对GTF重构中心动脉血流动力学特征影响研究根据颈动脉压力波形形态(A类和C类)将研究对象分为A组和C组,构建组平均传递函数(MTFA和MTFC)和GTF。研究结果表明形态特定的TF稍微但没有显著提高某些波形参数的估计,包括中心动脉SBP,收缩期和舒张期压力时间积分,但改善了某些依赖于波形轮廓的参数(如增强指数)的估计。这一发现表明在利用传递函数从外周动脉估计中心血流动力学指标时,使用形态特定的TF可能更合适。5.动脉功能评估仪器的研制和示范应用根据上述研究建立的方法和技术,研制了动脉硬化检测仪(BX-CFTI-200)和无创中心动脉压分析仪(BX-CAP-100),并在中国人民解放军总医院运动干预门诊中进行示范应用。BX-CFTI-200运用WFMA法测量CFPWV评估大动脉弹性。BX-CAP-100利用平面张力法记录桡动脉压力波形,经GTF转换获取中心动脉压力和波形,随后,利用波形分析技术提取包括中心动脉SBP、AIx和SEVR在内的多项血流动力学指标。这两台设备成本低廉、操作简单,满足动脉硬化的早期筛查需求。