基于脉搏波传播时间测量的特征信号处理算法的研究

目的针对目前加速度脉搏波特征点检测研究少的问题,本文提出一系列处理算法,并对加速度脉搏波关键点中的a、c两点进行了重点研究。方法通过对加速度脉搏波采用防脉冲移动平均、小波滤波等方法预处理后,采取差分阈值与小波系数模极大值相结合的方法,对关键点位置进行检测。实验处理数据源于对15名在校学生采集的60组容积脉搏波,通过本文算法进行处理、检测和验证。结果对于加速度脉搏波中关键点a、c两点的正确识别率达92％以上。结论本文所述信号处理算法能够对脉搏波传播时间测量中的特征信号进行快速、准确的检出,为新型医疗监护设备的开发设计提供了技术支持。     

基于高斯混合模型的脉搏波特征提取方法

脉搏波特征反映着人体生理病理状态,本文基于高斯混合模型提出一种脉搏波特征提取方法。该方法利用脉搏波的一、二阶差分信号的零点确定脉搏波特征点的数目及类型,并采用泰勒级数展开简化特征点位置估计的复杂度。仿真及实际数据的处理结果表明,本文所提出的方法相对经典算法能更精确地实现脉搏波特征点的定位及信息获取,是一种有效的脉搏波特征提取方法。     

基于压力波的人体脉搏波传播速度无创检测研究

脉搏波传播速度的变化往往是血管弹性程度发生变化的最早体征,因此脉搏波速度的检测对动脉硬化等疾病的诊断有较高的参考价值,其检测精度主要取决于波速参考点的提取算法。在分析实际采集的脉搏压力波信号特征的基础上,对波峰、波足等特征点进行了识别,并提出了一种根据脉搏波前沿内斜率最大值点的个数和位置确定惟一波速参考点的新算法。临床实验证明,新方法能够有效地提取脉搏波速度,有助于动脉血管弹性程度的辅助诊断。     

一种基于数学形态学的脉搏波信号预处理方法研究

针对脉搏波信号处理的难点,提出了一种基于数学形态学的脉搏波信号预处理方法,并分析了脉搏波信号特征及数学形态原理.据此设计了基于脉搏波信号特征的非线性形态学滤波器,用于脉搏波信号预处理.通过实验验证,此预处理方法在高频噪声去除和基线漂移抑制方面获得了满意的效果.相比其他滤波器,形态学滤波器抑制能力很强,且原理简单,计算量小,十分适合在微处理器中应用.     

基于小波分解的颈动脉波特征提取算法

目的:利用小波变换的时频局域化性质,检测出存在于颈动脉波信号(CAP)中的奇异点和奇异角,并且精确检测奇异角出现的位置。方法:小波变换具有多分辨率等特点,能够通过放大信号的任意细节部分进行时域分析。采用离散小波变换法结合db1小波能够检出脉搏信号中的奇异U角。利用计算CAP时域特征点的小波变换极大值坐标来精确定位脉搏时域特征点,通过检测脉搏的特征参数以及脉搏的突变特征参数,可以客观判定人体脉搏变化规律。结果:CAP信号WT分解很好地抑制了各种病理性、基线漂移等干扰,为进一步进行特征提取创造了条件,基于第一细节信号d1的特征点定位几乎不受各种病理性、基线漂移等干扰的影响,定位比其他传统处理技术更为准确。结论:本文提出了基于小波分解的颈动脉波特征点提取算法,取得高达100%的检测率。在含有大量噪声和伪差的脉搏信号中,仍具有较高正确检出率和良好的抗噪性。根据计算得到CAP信号时域特征点的小波变换极大值的坐标,再利用极大值表征准确测定脉象时域特征点的坐标,能够克服脉搏时域特征点定位不准的问题。     

基于光电容积脉搏波的呼吸监测系统研究

通过研究人体指端光电容积脉搏波(PPG)的物理特性,以朗伯比尔定律为基本原理,通过设计硬件电路,实现对人体PPG的无创采集。对采集到的PPG信号进行滤波和放大处理,通过特征选择和提取等方式识别出比较完整的脉搏波信号;将得到的脉搏波信号进行经验模态分解,选择具有适当频率的本征模函数重构出待测的呼吸波信号,并在显示屏上显示出来。在采集脉搏波的同时利用迈瑞公司的PM-9000 Express病人监护仪对人体的呼吸信号进行采集。本系统采集了10例志愿者数据。将本系统得到的呼吸波信号与病人监护仪测得呼吸波进行频谱分析,并对相关参数进行比较,发现两种呼吸波具有较好的相关性。本文最终结果表明利用经验模态分解方法提取人体PPG中包含的呼吸信号具有较好的准确性和可行性。实验结果表明这种方法可以从PPG中提取呼吸信号。     

基于光电容积脉搏波的精神疲劳评估方法

目的 针对精神疲劳难于定量评估的问题,本文探索一种非侵入式可穿戴检测方法获取人体生理参数,从而实现对人体精神疲劳的定量评估。方法 搭建光电容积脉搏波（photoplethysmography,PPG）采集平台,采集20名健康在校生的PPG信号,对PPG信号进行预处理和特征提取,获取时域、频域共143维特征。使用机器学习算法建立分类模型,对于Pearson相关系数法、F检验和relief-F得到的特征权值,选择最优的特征子集,使用降维后的特征子集训练模型,减少复杂度和过拟合概率。结果 与实际状态对比,基于该方法的单个体疲劳检测平均准确率为92.48%,多个体疲劳检测准确率最大值为92.2%,可以有效地识别精神疲劳。结论 光电容积脉搏波信号经过时域和频域分析构建的特征能够使用机器学习算法进行准确的精神疲劳状态分类评估。     

基于心电信号的脉搏波形特征点提取

为寻求一种精确的脉搏波特征提取方法,提取更多的脉搏波形特征,揭示心电脉搏在时域上的相关性,使用MP425数据采集卡和LabVIEW构成的数据采集系统同步采集ECG信号和脉搏波信号,对ECG信号和脉搏波信号进行分析和处理,采用能量算子法检测心电信号R波;基于同步采集的ECG和脉搏波信号,提出一种应用ECG信号的R波和T波来提取Pulse wave的重搏波和峰值的方法.经过分析与实验验证,该方法能准确找到脉搏波波峰和重搏波位置,并具有较强的抗干扰能力,为研究心电脉搏之间的关系提供了一种新的方法.     

基于血管弹性腔模型的脉搏波发生器的现场可编程门阵列设计与实现

脉搏波中包含着人体心血管系统的生理和病理信息,已有的脉搏波检测设备对心血管疾病的临床诊断与治疗有很大帮助。为实现对脉搏波检测设备性能指标的测试,需要获得准确的波形;然而,现有的信号发生器不能提供精确对应多种生理、病理状态的脉搏波输入信号。本文基于弹性腔理论设计了一种脉搏波发生器,对心血管系统进行建模,得到四种不同阻力条件下波形输出,同时添加噪声选择、设置信噪比(SNR)等功能。由于需要系统具有便携、动态响应好、可扩展性强、低功耗等特点,所以本文采用了现场可编程门阵列(FPGA)作为硬件开发平台,在可编程片上系统(SOPC)开发流程下,完成了脉搏波生成算法设计、外围存储器及用户接口控制。通过液晶屏和触摸屏,用户可通过输入关键参数设定想要的脉搏波,在液晶屏上显示波形,同时输出低电压电压模拟信号。本文设计的脉搏波发生器结构简单,为脉搏波的教学与科研以及采集与诊断设备的检测提供了解决方案。     

一种光电容积脉搏波的特征点自动识别算法

目的为弥补现有光电容积脉搏波特征点识别算法存在的需要人为设定阈值筛选门限和对复杂波形适应能力较差的缺陷,提出一种基于脉搏波上升支单调增加几何特性的特征点自动识别算法。方法通过两次Hilbert变换后过零点检测在每个脉搏周期内确定一个"基准点",在"基准点"前后搜索距离其最近的凹拐点即为波谷点、凸拐点即为主波峰点。结果利用MIT-BIH标准数据库中18组数据进行检测验证,平均值达到99.94%灵敏度、99.72%查准率和99.68%检测准确率。对比已有的4种算法,在查准率上有明显的提升,应对复杂的波形依然能准确识别特征点。结论提出的算法在搜索确定脉搏波波谷点和主波峰值点位置过程中取得较高的检测准确率,同时展现出对波形变化更强的适应力。研究结果为临床上通过脉搏波特征提取进行生理病理分析提供良好基础。     

用自适应AR模型提高血氧饱和度测量中脉搏波信号的检出率

血氧饱和度是人体一项重要的生理参数，它的准确测量对于生理研究及医学应用都具有很重要的意义。对血氧饱和度的无创伤检验通常采用双波长法，在该方法中，血氧饱和度的计算是以识别脉搏波并提取其特征值为基础进行的。由于采用双波长法得到的脉搏波信噪比较低，且脉搏波又不具有明显的特征（例如心电信号中有ＱＲＳ波群），因此常用的脉搏波波形识别方法正确检出率不高，经常出现漏检或误检。本文提出利用时间序列建模的方法，建立     

基于超声回波信号的指端脉搏波提取

脉搏波可作为检测人体心血管系统生理病理状态的重要依据。为了验证用超声波测量脉搏波的可能、解决脉搏波的测量部位受限的问题,本研究提出一种从超声回波信号中提取脉搏波的方法。设计一种跟随式超声传感器,用数据采集系统采集指端超声回波信号,经过滤波、选点及小波去噪等处理后得到较为纯净的脉搏波信号;同时采集心电信号以及光电容积脉搏波信号作为参考信号。结果表明,可以从提取的指端脉搏波中准确地获取心率;与同步测得的光电容积脉搏波数据相关系数大部分在0.8以上;波形中的重搏前波、重搏波等细节部分也能明显地表现出来。本研究提出的方法实现了从指端超声回波信号中获取完整可靠的脉搏波信号,为日后获取不同部位的脉搏信号提供了基础。     

基于波形时域特征和动态差分阈值的脉搏波传导时间检测算法EI北大核心CSCD

针对传统脉搏波传导时间(PTT)检测方法对脉搏波(PPG)信号幅值变化敏感、计算量大等问题,提出了一种综合波形时域特征和动态差分阈值的PTT检测算法。采用动态差分阈值检测心电(ECG)信号R波,根据波形时域特征缩短脉搏波信号主波检测区间,利用R波检测脉搏波信号主波,从而计算PTT。利用美国麻省理工学院MIMIC数据库和实验室实测数据对上述算法进行验证。结果表明,该方法能够准确地提取特征点并检测出PTT,对实测和数据库样本的PTT检测准确率分别为99.1%和97.5%,效果优于传统检测方法。     

基于波形时域特征和动态差分阈值的脉搏波传导时间检测算法

针对传统脉搏波传导时间(PTT)检测方法对脉搏波(PPG)信号幅值变化敏感、计算量大等问题,提出了一种综合波形时域特征和动态差分阈值的PTT检测算法。采用动态差分阈值检测心电(ECG)信号R波,根据波形时域特征缩短脉搏波信号主波检测区间,利用R波检测脉搏波信号主波,从而计算PTT。利用美国麻省理工学院MIMIC数据库和实验室实测数据对上述算法进行验证。结果表明,该方法能够准确地提取特征点并检测出PTT,对实测和数据库样本的PTT检测准确率分别为99.1%和97.5%,效果优于传统检测方法。     

人体脉搏波信号检测系统

脉搏波所呈现出的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息,能反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征.将人体脉搏波转化为电信号进行测量和分析,使中医的脉象有了一个客观的分辨标准,便于揭开脉诊现代科学本质,为预防和治疗疾病提供参考.根据人体脉搏信号特征设计了一套脉搏检测装置.该装置由应变式脉搏传感器及其信号放大及滤波电路、AD转换、接口及脉搏信号数字处理软件构成.该脉搏检测系统的最大特点是能够用LabVIEW虚拟仪器的操作面板及相应的程序,显示出脉搏的波形.     

基于经验参数和小波变换提取颈动脉波的时域特征

目的:为了解决应用小波变换进行颈动脉波自动检测运算量大的问题,提出一种改进的基于经验参数和小波变换的颈动脉波自动检波算法。方法:首先对脉搏波信号进行小波分解,再将小波分解的某细节信号按基线取绝对值,然后运用小波变换的奇异点检测原理确定前两个有效周期的极大值点位置,接着结合生理知识和实际经验对下一周期的极大值点加以预测,最后回到时域信号中,结合经验参数在一定范围内确定各特征点的位置。结果:经过对比分析发现本文主算法耗用时间比过零点法减少一半以上,较大地提高了运算速度。结论:该方法具有准确、方便、直观、运算量小等优点,由于可以不依赖于心电信号实现脉搏波自定位,因而特别适合单独进行脉搏波分析;结果表明,本方法在保证检测精度的前提下,让运算效率得到较大的改善,利于进行实时分析。     

一种计算脉搏血氧饱和度的新方法

由于常用的计算脉搏血氧饱和度的方法一般都存在测量数据不能实时更新的缺点,本文基于NJL5501R光反射器搭建了脉搏波信号测量的硬件平台,并根据脉搏波信号测量中所采集的红光和红外光具有高度的线性相关性的特点,提出一种通过建立红光和红外光的线性回归模型来确定血氧饱和度值的方法,并且分析了参与计算的脉搏波采样点数多少对脉搏波血氧特征值的影响。实验结果表明,本文提出的方法能够在保证测量精度的同时实现血氧饱和度数据的快速更新,为人体脉搏血氧饱和度实时、准确地监测提供了一种有效的途径。     

一种基于声卡的人体脉搏波采集系统的研制

本文在讨论了人体动脉脉搏波频域特点以及声卡技术特征的基础上，提出用声卡采集动脉脉搏波的一种方法。利用线性调幅的方法，可以将脉搏信号的频谱移动到声卡所能采集的范围内，通过声卡采集后，在数字域中进行调幅信号的解调，从而恢复脉搏信号；同时还讨论了普通调幅波的一种实现方法及数字调幅波的解调原理。     

容积脉搏波的检测方法及其在评价心血管功能方面的应用

目前利用光电容积脉搏波分析获取血流参数的方法没有广泛应用,但其简单易用的特点已引起人们更多关注.光电容积脉搏波法是根据外周微血管的血液容积随心脏搏动而产生的脉动性变化,再通过光电容积描记法(photoplethysmography,PPG)获得的容积脉搏波信号.本文介绍了PPG的测量原理、光电传感器、脉搏波的特征信息提取方法,并概述了光电容积脉搏波法在评价心血管功能方面的研究.     

基于传输线模型的脉搏波传播数值仿真及参数分析

目的通过提出一种传输线模型和输入阻抗递归算法的计算方法,数值仿真人体动脉树中脉搏波的传播过程,分析个体差异性和动脉树各参数对脉搏波的影响,为动脉树生理和病理变化分析提供参考。方法利用由大中动脉构成的55段人体动脉树建立传输线模型,采用递归算法计算动脉树各点的输入阻抗,仿真计算动脉树中各段血压和血流的分布图。在此基础上比较不同身高、心率、每搏量、内径、壁厚等参数对脉搏波传播和血压分布的影响。结果仿真结果和一般脉搏波传播规律相一致,验证了该方法的有效性。不同参数对动脉树中脉搏波传播的影响有较大差异且呈现各自特征。结论基于传输线模型和递归算法的计算方法能有效仿真动脉树中脉搏波的传播过程,并准确反映个体差异性和动脉树血液动力学参数的变化对脉搏波的影响,是人体动脉树生理病理分析和诊断的重要辅助手段。