随行监护系统在运动状态下的心肺生理参数测量准确性研究

本文研究随行(穿戴式)生理参数监测系统在不同运动强度下的心肺生理参数测量的准确性。使用随行生理参数监测系统SensEcho与心肺功能测试系统METALYZER 3B型(CORTEX)同步采集28名健康志愿者(17名男性和11名女性)在站立、躺下、Bruce跑台运动等多种运动状态下的心肺生理参数,利用Bland-Altman分析、相关性分析等方法,从群体和个体角度对比分析两类设备测量得到的心率和呼吸率参数。群体分析结果显示,两种设备采集的心率、呼吸率数据箱图高度一致,心率差值为(-0.407±3.380)次/分,呼吸率差值为(-0.560±7.047)次/分,差异很小,受试者各阶段心率、呼吸率Bland-Altman图显示mean±2SD之间所占比例分别为96.86%、95.29%,均大于95%;个体分析结果显示,全过程心率和呼吸率数据的相关系数均大于0.9。本研究表明在多种运动状态下,随行生理参数监测系统SensEcho能够准确测量人体心率和呼吸率等关键心肺生理参数,在各种强度的运动状态下都能保持很好的稳定性,能够满足运动状态下的连续生理信号采集和分析应用。     

微波心律(HBR)与呼吸频率(BF)遥测监护仪的研制

本研究提出了一种以电磁波作为传感媒体的“微波心律(HBR)与呼吸频率(BF)遥测监护仪”的设计方案。使用该方案的实验样机已研制成功。本研究对样机的工作原理、微波系统和电路系统的结构以及信号处理方法等进行了说明。实验结果表明：使用喇叭天线，在与人体相距0．35m～1．0m的范围内，仪器可以稳定可靠地采集到人体的心律和呼吸频率信号。该项研究成果适用于：无法使用接触方式采集心律和呼吸频率信号的场合，例如遥测烧伤患者卧床时的心律和呼吸频率信号、使用因特网或移动通信设备采集患者的心律和呼吸信息等。     

非接触式生命体征监测技术临床应用研究进展

非接触式监测技术克服了传统的穿戴式监测技术引起的人体不适和不便,在不干扰人体感受、不影响生活质量的前提下对生命体征进行连续监测。本文着重介绍以基于加速度传感的心冲击描记法、基于光纤传感的BCG、基于无线电波（或多普勒雷达）的BCG心率呼吸监测、非接触式电容心电、红外热成像法、磁阻抗监控为主的五种监测技术在临床应用的研究进展,并对这些非接触式监测技术进行比较分析,总结出非接触式监测技术的发展趋势,以期为非接触式生命体征监测技术在临床以及日常生活健康监测应用提供借鉴和参考。     

一种动物实验监控系统的设计

本文主要设计动物生命体征参数(体温、呼吸率和脉搏率)的监控系统。硬件电路采用MSP430F5438芯片作为微控制器,体温、呼吸和脉搏生理参数的信号采集使用了相应的信号调理电路和处理电路,主要由电信号转换电路、放大滤波电路、AD转换电路、脉冲转换电路、LCD显示电路、加热垫和蜂鸣器驱动电路等组成。     

基于电阻抗技术的多通道呼吸监测系统

目的为及时检测到早期呼吸系统疾病引起的呼吸功能的改变,本研究开发了一套采用生物电阻抗技术同时监测胸部和腹部的呼吸电阻抗信号的多通道呼吸监测系统。方法本系统主要分为3个单元：电阻抗数据采集单元、多通道开关单元和控制单元。电阻抗数据采集单元完成生物电阻抗数据高精度的检测,多通道开关单元完成不同部位数据采集通道之间的转换,控制单元采用LabVIEW编程实现对电阻抗数据采集单元和多通道开关单元的控制、同步采集、数据的显示及存储。利用本系统采集5名健康人长跑5000m前后胸部和腹部的同步呼吸电阻抗信号,采用一种新的参数定量描述胸部和腹部的呼吸电阻抗信号的同步程度。结果长跑前后胸部和腹部同步呼吸电阻抗信号的同步程度具有显著差异（P〈0．01）。结论基于电阻抗技术的多通道呼吸监测系统能够有效用于多个部位呼吸电阻抗信号的同步监测,为早期呼吸系统疾病的检测提供辅助诊断信息。     

极短时心率变异性与脉率变异性指标一致性的分析

本研究利用多导睡眠仪采集呼吸暂停、快速呼吸、慢速呼吸和平静呼吸四种状态下的心电、脉搏信号,来进行极短时15 s的心率变异性与脉率变异性六个指标计算.通过Bland-Altman一致性分析图与散点图、单样本K-S检验、Mann-Whitney U检验、Pearson相关性系数来比较心率与脉率的一致性程度,结果显示,MEA...     

一种利用呼吸传感器实现同步图像采集的方法

利用聚焦超声治疗肿瘤时,需要对治疗前后的图像进行对比以检验疗效.但由于呼吸运动会引起脏器移位从而导致图像改变,给图像的对比造成较大的干扰.为此,我们研究了一种利用呼吸传感器实现同步图像采集的方法.该方法包括硬件和软件两个部分的设计,硬件部分的功能主要是监测和处理呼吸信号,软件部分则根据采集到的呼吸信号的特征值,以控制图形采集卡进行同步图像的采集.动物实验的结果表明,该方法能够实现同步图像采集,从而有效消除呼吸运动的影响.     

临床医学信号实时动态监测分析系统

阐述一临床医学信号实时动态监测分析系统的实现方案。此临床医学信号实时动态分析系统采用低负荷基本生命体征长时间连续检测方法，以病区为基本单元，实现了以病人为中心的病人临床信息网络，能够连接和控制病床前监护设备和急救设备。该系统能够和军队医院信息管理系统互联互通，共享信息，在医院应用中取得了良好效果。     

生物雷达技术的研究现状

利用生物雷达技术检测人体生命体征信号(呼吸、心率等)成为生物医学工程研究中产生的一个崭新的领域,其主要任务是间隔一定的距离、穿透一定厚度的介质对人体的生命体征进行非接触检测,该技术可以广泛应用于军事医学、灾害医学、城市反恐等领域。     

基于角速度的人体呼吸信号研究

利用惯性传感器的角速度信息研究一种方便且低成本的呼吸信号采集方法,并使用呼吸二氧化碳浓度采集装置搭建同步采集信号的验证平台。采用中值滤波的方法从原始信号中提取出呼吸波形,并通过交点检测技术提取出呼吸频率和呼吸相位参数。所获取的呼吸角速度波形与呼吸二氧化碳浓度波形进行对比分析,验证参数的有效性。测试结果表明,本方法可以较准确地检测呼吸波形并提取呼吸参数,为呼吸监测提供了一种有效的方法。     

生物雷达技术的研究现状

利用生物雷达技术检测人体生命体征信号(呼吸、心率等)成为生物医学工程研究中产生的一个崭新的领域，其主要任务是间隔一定的距离、穿透一定厚度的介质对人体的生命体征进行非接触检测，该技术可以广泛应用于军事医学、灾害医学、城市反恐等领域。     

心冲击图信号中呼吸成分的时频检测方法研究

根据心冲击图(BCG)信号中呼吸成分对心动周期成分具有调制作用的事实,提出一种适用于坐姿BCG监测系统的呼吸成分时频检测方法。该方法先采用变频复解调(VFCDM)算法对BCG信号进行解调,得到不同中心频率的解调输出,再通过时频分析手段估计各个频段的瞬时频率及其幅值信息,最后实现呼吸成分时域波形的重建。为了验证算法的可行性和准确性,应用小波分析方法进行定性对比实验,并同步采集鼻热敏呼吸信号进行定量统计。实验结果表明,本文所提方法可以从BCG信号中较为准确地检测呼吸率成分,为多生理参数的无感觉同步监测做了有益的尝试。     

一种基于单片机的胎心仪信号模拟装置

胎心率是胎儿健康状态的重要生理指标,超声测量胎心率是临床上最常用的一种手段。在超声胎心仪的研制过程中需要胎心仪信号模拟装置来验证仪器精确性,提出一种基于单片机的胎心仪信号模拟装置,该装置用步进电机驱动小钢珠在水中震动,模拟人体内的胎儿心脏的跳动,通过单片机内的定时器功能改变钢珠震动的频率和幅度,通过震动的钢珠反射超声波,同时使用超声信号采集系统采集数据进行验证。结果表明该模拟器能够有效模拟胎儿心跳规律,提供所需要的超声回波数据。     

随行生理监护系统设计及性能初步验证

为实现住院患者连续生命体征监测,研制了随行生理参数监护系统SensEcho。该系统由随行生理参数监测终端、无线组网和数据传输单元、中央监护系统三部分组成。其中随行生理参数监测终端为一件柔性背心,内嵌有呼吸感应体积描记传感器和织物心电电极,实现心电、呼吸、体位和体动等基本生理参数的穿戴式低负荷监测;无线生理信号传输单元为基于WiFi技术的组网系统,能够实现病区内多个患者的移动监护,并设计有多重数据续传和数据完整性保障机制;中央监护系统实现所有随行生理参数监测终端数据的显示和患者集中管理,设计有后台数据服务器和算法服务器,支持医疗大数据深度挖掘分析应用。为验证系统性能,我们开展了生理参数检测算法有效性和受试者可靠性测试,以及无线组网和数据传输可靠性测试。测试结果显示,系统无论在基本生理参数监测还是无线数据传输方面都能达到可靠性要求。该系统在医疗领域的应用有望开启个体化连续生命体征监护医疗新模式,为疾病诊断提供基于连续动态生理数据分析的精准信息。     

基于磁感应技术的心肺活动非接触监测实验研究

目的：测试一种基于磁感应相移技术的心肺信号非接触监测系统的性能。方法：基于磁感应相移技术的心肺监测系统由激励源,前端传感器（激励线圈、检测线圈）,前置放大滤波模块,信号采集模块,信号处理分析与显示模块等组成。激励源可输出两路频率相同、相位不同的正弦信号,一路作为激励信号,一路作为参考信号。激励信号被送至激励线圈,用以产生激励磁场。检测线圈则能检测到感应磁场的磁感应电压信号,并将其送至前置前置放大滤波模块进行预处理。预处理后的信号及参考信号被信号采集模块采集,送至信号处理分析与显示模块进行处理与实时显示。最后用小波分析对显示波形进行去噪处理。基于该系统,对6名受试者的心肺活动的进行了监测。结果：该监测系统成功显示了呼吸运动和心跳运动的实时波形。通过数据分析得到6名受试者的人体呼吸频率监测的最大绝对误差为1次/分钟,最大相对误差为4.55%;心率监测的最大绝对误差为2次/分钟,最大相对误差为3.28%。结论：设计的心肺活动监测系统,能够实现和完成心跳及呼吸活动的非接触监测及实时显示。     

柔性可穿戴传感系统设计

人口老龄化及老年人慢性病患病率的增加,给家庭和社会带来了巨大的经济负担。新型非侵入式可穿戴传感系统不仅可以连续实时地监测人们的重要生理体征,评估个人健康状况,并且可以提供高效、便捷的信息反馈,从而减轻老年人慢性病带来的健康风险。本文围绕可穿戴生理信号及运动信号监测,开发了一套针对人体生理信号和行为信号检测的可穿戴系统,探索了柔性可穿戴传感技术的设计以及在传感系统中的应用。系统包含了智能帽、智能衣、智能手套和智能鞋垫,可实现对人体生理信号和运动信号的长程连续监测。文章对系统进行了性能验证,同时将新型传感系统和商用设备进行比较。评估结果表明,新型系统的性能与现有系统相当。总之,新型柔性传感系统为生理和运动信号监测提供了一种精准、可拆卸、可扩展、用户体验友好和舒适的解决方案,有望用于远程医疗监测,为医生/患者提供个性化信息监测、疾病预测和诊断。     

Design of non-contact portable sleep ECG monitoring system based on fabric electrodes

目的 为通过心电信号检测睡眠分区及睡眠呼吸障碍等疾病,设计一种基于织物电极的心电监测系统.方法 使用医用级导电织物电极代替传统电极,可在不与人体接触的情况下实时、准确地采集生理电信号,对被测者进行长时间心电监测.使用ARM11嵌入式系统代替医用主机进行数据处理、波形显示等.采用无线宽带设备代替串口线与预定主机进行通信.结果 该系统可有效降低被测者的不适感,准确检测、处理、记录大量心电数据并通过无线网络实时进行远距离数据交换.结论 该系统使用方便,兼顾可靠性、安全性及舒适性,适用于睡眠分析等长时间心电信号监测.     

基于织物电极的非接触便携式睡眠心电监测系统设计

目的 为通过心电信号检测睡眠分区及睡眠呼吸障碍等疾病,设计一种基于织物电极的心电监测系统.方法 使用医用级导电织物电极代替传统电极,可在不与人体接触的情况下实时、准确地采集生理电信号,对被测者进行长时间心电监测.使用ARM11嵌入式系统代替医用主机进行数据处理、波形显示等.采用无线宽带设备代替串口线与预定主机进行通信.结果 该系统可有效降低被测者的不适感,准确检测、处理、记录大量心电数据并通过无线网络实时进行远距离数据交换.结论 该系统使用方便,兼顾可靠性、安全性及舒适性,适用于睡眠分析等长时间心电信号监测.     

帕金森病冻结步态的实时监测系统

目的由于帕金森病冻结步态的突发性,临床上对其进行评估存在一定困难,为此本文研究了一种用于实时监测冻结步态的系统。方法该系统由可穿戴设备和配套的APP两部分构成,其中设备通过惯性传感器和超声波传感器采集患者腿部运动的加速度和抬脚高度数据,并传输至APP软件中,通过软件中的冻结步态识别模型进行分析。系统为构建冻结步态识别模型,首先通过实验采集12位患者的运动数据,然后经过信号预处理、特征提取和机器学习算法训练出模型,最后通过对数据集采用十折交叉验证来评估模型的准确度和精确度。结果系统对冻结步态的识别准确率可达98.6%,精确率达97.2%。结论该系统能够实时监测帕金森病患者日常生活中的冻结步态发作情况,为医生的诊疗提供定量、可靠的参考依据。     

基于因子分析的生物电阻抗技术的睡眠呼吸容积监测

目的 为了消除睡眠姿势变化对呼吸容积监测的影响,提出一种基于双通道生物电阻抗技术对左右肺呼吸阻抗信号进行数据融合实现呼吸容积监测的新方法。方法 本文搭建了一套基于双通道生物电阻抗技术的睡眠呼吸容积监测系统,用多导生理信号记录仪MP150(BIOPAC,美国)采集10名受试者依次保持仰卧、左侧卧和右侧卧3种睡眠姿势下平静呼吸时的呼吸流速信号以及左右肺和胸腔的呼吸阻抗信号。以呼吸流速信号为金标准,比较通过因子分析法得到的左右肺融合信号和单通道胸腔的呼吸阻抗信号。结果 相比于单通道阻抗方法,因子分析方法获得的左右肺融合的呼吸阻抗信号与金标准信号之间的平均误差值要更小,且一致性更好。结论 基于双通道阻抗技术结合因子分析的数据融合算法是一种可信的睡眠呼吸容积监测新方法。