指端光电容积脉搏波评价麻醉患者循环功能稳定性的初步研究

目的探讨临床麻醉监测中如何通过指端光电容积脉搏波（PPG）的特异性变化来评估循环功能稳定性。方法骨伤科手术治疗患者600例,其中男性320例,女性280例;年龄26～84岁,平均年龄52岁。于麻醉前、麻醉成功后,以及不同失血量下,采用肱动脉血流阻断再通方法,人为改变被测指端血管内血流的压力和血流量,观察整个血流阻断再通过程中指端PPG峰形和波型的变化。结果依据血管弹性大小和小动脉张力大小其脉搏波呈现两种形态：锐峰和钝峰。循环系统功能稳定时,血流再通试验中前5个脉搏波峰高值（Y1～Y5）迅速恢复且波形相似（A型波）;应激、失血等因素导致循环功能不稳定时,前5个脉搏波峰高值（Y1～Y5）大小变化不等且波形变异（B型波）,指端PPG不同峰形-波型组合反映出不同的循环功能状态。结论手术麻醉监测中利用血流阻断再通试验,观察血流再通过程中指端PPG峰形和波型变化,不同峰形-波型组合变化,结合临床其他生命体征的监测指标,对于判断患者循环功能是否稳定、监测麻醉和手术对循环功能的影响程度,评估患者循环代偿能力的强弱具有重要的参考意义。     

基于光电容积脉搏波的呼吸频率监测

目的呼吸频率是人体生理信息监测中一个重要的生理指标,做好呼吸频率的监测对于一些疾病的及时诊疗有重大意义。光电容积脉搏波中包含许多生理信息,而本研究即从光电容积脉搏波中提取呼吸频率。方法首先识别出光电容积脉搏波,提取出脉搏波的包络、间隔、幅度、面积信号4个特征参数,并利用三次样条插值和频谱分析从中提取各自对应的频率,采用加权平均得到最终的呼吸频率,并将本文提取的呼吸频率同给定的标准呼吸频率进行对比。结果在时域和频域具有较好的相关性,并且不同数据多次测量的统计结果显示测量误差较小。结论本方法能有效地从光电容积脉搏中提取呼吸频率,且计算简单,为实现呼吸频率的实时、连续、无创监测提供了一定的理论依据。     

基于光电容积血流脉搏波特征参数监测术中应激反应临床研究

目的对光电容积血流脉搏波描记(PPG)信号提取的特征参数在麻醉手术中监测应激反应的可行性进行评估。方法选择清宫术或宫腔镜辅助下分段诊断性刮宫手术病人60例,ASAⅠ～Ⅱ级,年龄20～48岁。在喷他佐辛复合丙泊酚静脉麻醉下手术。分别于麻醉诱导前(T0)、麻醉诱导后(T1)、宫腔操作刺激时(T2)、手术刺激停止后(T3)4个时点采集病人左手食指端PPG信号,每次持续描记1 min;同时记录心率(HR)、血压(BP)、平均动脉压(MAP)和心率血压乘积(HRPP)、脑电双频谱指数(BIS)。采用"面积重心位移分析方法"从PPG信号中提取整个脉动周期的血容量均值(Qmean0),以及血管充盈期血容量均值(Qmean1)和血管回缩期血容量均值(Qmean2),由Qmean2/Qmean1生成生物学标记回缩充盈分数(CDF),分别对各指标不同时点绘制折线图观察变化趋势,并做统计学分析。结果 CDF和Qmean2变化与手术刺激高度相关联;CDF与Qmean2在手术刺激时各点前后比较差异有显著统计学意义(P<0.01),但Qmean2的t绝对值均小于CDF的对应t;趋势图显示CDF和Qmean2于T1时点较T0时点明显降低,T2时点突然增高,但未高过T0时点水平,T3时点再度回降。Qmean0和Qmean1在整个过程中波动较小。HR、SBP、DBP、MAP和HRPP显示出较大的共性,于T1时点较T0时点明显降低,T2时点继续下降,T3时点相对于T2时点无明显变化,结合BIS趋势图变化分析,提示常规指标主要受到麻醉深浅程度影响,而并非术中伤害性刺激反应,且对麻醉深浅程度的反映相对BIS略显滞后。结论尽管静脉麻醉药有效调控了手术应激反应并保持了术中BP、HR等指标的平稳,然而通过指端PPG信号中提取的生物学标记仍可以测量出术中伤害性刺激引发的末梢循环明显变化,且两者之间存在显著的正向关联性。     

环境温度对指端容积脉搏波检测精度的影响

目的探讨环境温度对指端容积脉搏波的影响。方法用凉水将32名受试者手指温度降至20℃,检测其容积脉搏波,并用温度计实时检测温度,记录波形,至手指温度恢复到实验前测量数值。结果当被测部位温度在26～31℃时,所获得的容积脉搏波参数K′、K1′、K2′及容积脉搏波幅值均无显著差异。结论当手指温度高于26℃时可进行指端容积脉搏波的检测,在26～31℃检测获得的容积脉搏波的基本参数无显著差异。     

高血压病人的光电容积脉搏波的频域分析

采用光电容积脉搏血氧饱和度检测系统对67例高血压病人采集的脉搏波信号进行了频域分析,并和66例正常人进行对比分析.发现高血压病人的脉搏波谐波峰值衰减速度显著高于正常人,而谐波的宽度要大于正常人.作者从人体生理和病理学角度分析了这种差异出现的可能原因,从而为高血压病的早期诊断提供了一种新的参考方法.     

基于光电容积脉搏波的呼吸波提

本研究通过人体指端的光电容积脉搏波,提取呼吸波信号。同时采用小波分析和经验模态分解方法对脉搏波信号进行分解并重构呼吸信号,然后与采集的呼吸波信号做相关性分析。通过对5名志愿者的实验,结果显示采用经验模式分解方法所提取的呼吸波具有更好的相关性。通过分析数据显示,其波形相关系数在0.5左右,AR频谱相关系数在0.8以上。由此可以证明,经验模式分解法可有效提取人体指端光电容积脉搏波中所包含的呼吸波成分。     

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.     

基于光电容积脉搏波的心房颤动识别方法

为了能够简便快捷地检测心房颤动,提出一种基于光电容积脉搏波描记法（PPG）对心房颤动进行识别的方法。首先,将已确诊为心房颤动状态脉搏波与健康状态脉搏波数据进行对比分析;其次,基于分析结果,从脉搏波数据中提取与心房颤动相关的6类特征参数作为分类器的输入;最后,使用支持向量机（SVM）、BP神经网络、随机森林算法3种分类器建立心房颤动识别模型,其识别心房颤动的准确率分别可达89.1%、92.3%、95.2%。实验结果表明,基于PPG的心房颤动识别方法具有很高的识别准确率,尤其在使用随机森林算法作为分类器时,识别准确率达到最优。同时该检测方法简便快捷,是一种可以替代传统心电图检测识别心房颤动的方法,对心房颤动患者的长期观察监测具有临床价值。     

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。     

微循环容积脉搏血流特征信息的研究

首先比较了脉搏压力和容积脉搏血流两者之间的关系,借助微循环模型详细分析了容积脉搏血流的信息特征,它包含直接和脉动分量两部分,其中,直流分量给出有关总的脉搏血流的信息,而与心率同步的脉动分量与微循环有关,研究结果对开发新型心知管血在数无创检测与监护仪器将有良好的应用前景。     

基于指端脉搏波视频信号的心率稳定检测算法

目的:研究一种基于脉搏波的稳定检测心率的算法。 方法:提出一种基于快速独立成分分析（FastICA）算法处理指端脉搏波视频信号。首先通过手机摄像头采集手指视频,在每帧图片中提取感兴趣区域（ROI）,根据每个区域中像素灰度值的变化得到血液容积变化的时序曲线;然后通过对ROI进行RGB通道分离和FastICA后,分别选取红、绿色分量与盲源分离后的估计信号进行相关性分析,筛选出相关性最大的作为后续提取心率的信号,并与波峰法测得的心率进行对比,得到一种稳定的心率检测算法,并利用SPSS软件做相关性分析。 结果:选取R、G通道信号的一致性在95%以上,基于FastICA的算法与统计波峰法获取心率的一致性在95%以上。 结论:FastICA算法能够有效地提高心率测量的稳定性,实验结果验证了该方法的可行性和有效性,对于基于脉搏波的人体生理参数获取具有重要意义。     

Non‐invasive monitoring of muscle blood perfusion by photoplethysmography: evaluation of a new application

Aim: To evaluate a specially developed photoplethysmographic (PPG) technique, using green and near‐infrared light sources, for simultaneous non‐invasive monitoring of skin and muscle perfusion. Methods: Evaluation was based on assessments of changes in blood perfusion to various provocations, such as post‐exercise hyperaemia and hyperaemia following the application of liniment. The deep penetrating feature of PPG was investigated by measurement of optical radiation inside the muscle. Simultaneous measurements using ultrasound Doppler and the new PPG application were performed to elucidate differences between the two methods. Specific problems related to the influence of skin temperature on blood flow were highlightened, as well. Results: Following static and dynamic contractions an immediate increase in muscle perfusion was shown, without increase in skin perfusion. Liniment application to the skin induced a rapid increase in skin perfusion, but not in muscle. Both similarities and differences in blood flow measured by Ultrasound Doppler and PPG were demonstrated. The radiant power measured inside the muscle, by use of an optical fibre, showed that the near‐infrared light penetrates down to the vascular depth inside the muscle. Conclusions: The results of this study indicate the potentiality of the method for non‐invasive measurement of local muscle perfusion, although some considerations still have to be accounted for, such as influence of temperature on blood perfusion.     

Skin blood flow changes in anaesthetized humans: comparison between skin thermal clearance and finger pulse amplitude measurement

Summary The effect of general anaesthesia on skin blood flow in the left hand, measured by a new non-invasive probe using the thermal clearance method was examined. A mercury silastic gauge was placed around the third left finger and the plethysmographic wave amplitude was recorded to measure changes in finger pulse amplitude. Heart rate (HR), mean arterial blood pressure (MABP) and skin temperature were also recorded. General anaesthesia was induced by droperidol and phenoperidine injection and propanidid infusion in eight female patients. Skin thermal clearance, plethysmographic wave amplitude, HR, MABP and skin temperature were 0.40±0.02 w · m^–1 C^–1, 9±1 mm, 98±5 beats · min^–1, 12.50±0.93 kPa and 33.3±3.4 C respectively. The minimal value of MABP was 9.58 ±1.06 kPa, whereas skin thermal clearance, plethysmographic wave amplitude, HR and skin temperature increased to 0.45±0.02 w · m^–1 C^–1, 29±3 mm, 110±4 beats · min^–1 and 34.4±0.4 C. Changes in skin thermal clearance correlated well with plethysmographic wave amplitude. Statistically significant changes in these two parameters occurred before significant change in HR, MABP or skin temperature. The results show that the new noninvasive probe using the thermal clearance method appears to be a useful device for measuring cutaneous microcirculation in anaesthetized humans, and responds more quickly than change in skin temperature, which is a delayed effect of skin blood flow change. Our results also show that the intensity of cutaneous vasodilatation induced by general anaesthesia did not relate to the vascular tone before anaesthesia.     

基于容积脉搏波血流动力学检测的血流动力学参数的临床验证

目的 改进脉搏波无创检测仪的检测方式,考虑到桡动脉检测的操作复杂,因而选择操作简便的指脉检测.方法 通过大量的临床数据分析,确定指脉检测方式与桡动脉检测方式之间的转换关系,计算基于容积脉搏波的部分血流动力学参数,并和超声心动检测结果进行对比.结果 用指端容积脉搏血流方法同步检测的血流参数和超声心动检测血流参数的结果对比,差异没有统计学意义.结论 所得结果表明,在应用指端容积脉搏血流方法检测心输出量及其他血流参数是可行的.     

脉搏血氧饱和度检测系统设计中干扰信号的处理方法

脉搏血氧饱和度检测系统是一种将血氧浓度的光电检测技术与容积脉搏描记技术结合起来实现无创伤、连续血氧浓度测量的新型医疗监护仪器。消除测量系统中各种干扰的影响 ,设法正确地检出光电容积脉搏波信号是关系到测量系统准确性及其精度的关键问题之一。本文着重介绍了脉搏血氧饱和度检测系统中干扰的主要来源、处理方法及其应用现状 ,从而为脉搏血氧饱和度检测系统设计提供了依据。     

基于脉搏波的心输出量监测技术研究进展

心输出量（CO）是人体血流动力学监测的核心参数,对心血管疾病的诊断和治疗具有重要意义,而脉搏波包含了丰富的生理病理信息,其波形特征与血流动力学参数的变化密切相关,因此在CO监测上有着广泛的应用。脉搏波主要分为压力脉搏波和容积脉搏波两类,前者在CO监测上已有成熟的产品,后者则仍在科研阶段,尚未有能满足应用要求的技术产品。本文首先分别介绍压力脉搏波和容积脉搏波各自的特点以及计算CO的理论基础,然后从微创及无创两个方面,介绍几种基于两类脉搏波的CO监测技术,并分析它们的基本原理和优缺点,最后对监测技术的发展和应用做了展望。