基于光电容积脉搏波描记法的无创连续血压测量

为了摆脱传统血压计充气袖带的束缚、实现长期连续的血压监测,很多学者开展了基于PPG实现无创、连续血压监测的研究。阐述基于光电容积脉搏波描记法(PPG)实现无创、连续血压测量的基本原理。将当前基于PPG无创血压监测的研究分为3类,分别为心电(ECG)与PPG结合的血压测量技术、两路PPG结合的血压测量技术、脉搏波特征参数血压测量技术,分析这3类技术的基本测量原理、测量精度及其优缺点。在此基础上,论述基于PPG实现无创、连续监测血压的发展方向。     

基于联合对角化算法的非接触心率估计

基于成像光电容积脉搏波描记法(iPPG)和盲源分离(BSS)理论,提出一种非接触估计心率方法。利用网络摄像头在自然光中录制人脸视频图像,将视频图像中检测的人脸区域分离为RGB三通道分量,对一定数量RGB数据做归一化、球化等预处理,再经独立分量分析(ICA)理论和联合对角化(JADE)算法,利用频谱分析估计心率。利用Bland-Altman理论分析估计结果与商用脉搏血氧仪测试结果的一致性,估计结果中均方根误差为2.06次/min,表明本方法能够实现非接触心率测量,同时可以作为远程、非接触多生理参数测量的研究基础。     

基于脉搏-心电的便携式血压仪的研制

设计一种体积小巧,测量过程无任何束缚的基于脉搏波传导时间(pulse wave transit time,PWTT)的血压仪。从反射式容积脉搏波(photoplethysmography,PPG)和心电波形(electrocardiogram,ECG)中提取脉搏波传导时间,再综合心率、每搏输出量和外周阻力对血压的影响,通过回归分析建立血压模型,最终实现血压测量。应用样机对20名志愿者进行血压测量,同时以传统水银血压计的测量结果作为标准,结果显示收缩压和舒张压的95%一致性界限分别为(-8.3,11.6),(-9.9,12.7),说明两种方法所测的血压值有较好的一致性。血压仪样机实体小巧,使用方便,使用过程没有任何束缚,同时在理论上对基于脉搏波传导时间的血压测量方法进行优化,实现了收缩压和舒张压的测量。     

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.     

基于脉搏波信号的无创血压测量的研究进展与展望

脉搏波蕴含着许多人体生理与病理的重要信息,大量研究通过光电容积描记法(photoplethysmography, PPG)来利用脉搏波特征参数进行无创血压监测。为此,我们总结了脉搏波的特征参数及利用其进行血压测量的基本原理。然后,我们对利用脉搏波特征参数进行血压测量的有线性回归(linear regression, LR)模型、随机森林(random forest, RF)模型、支持向量机(support vector machines, SVM)模型和神经网络模型及不同模型的优缺点和研究进展进行综述。最后,对基于脉搏波信号的无创血压测量的研究进行展望。     

基于舒张期时间的个体化血压建模方法研究

本研究提出了一种基于脉搏波舒张期时间(diastolic time,DT)的无袖带式血压估计方法,能够有效提升可穿戴式设备的血压测量精度。该方案首先从脉搏波(photoplethysmography,PPG)中提取DT,再利用线性回归方法建立个体化血压估计模型。本研究对采集的30个样本的实验数据,进行血压建模并加以验证,实验结果显示收缩压的平均误差为1.859 mmHg,标准差为5.640 mmHg;舒张压的平均误差为1.049mmHg,标准差为6.107 mmHg,证明了该方案的可行性。通过将该方案的估计结果与基于脉搏波传导时间(pulse transit time,PTT)的血压模型的估算结果进行对比研究,结果表明交感神经活动较强时,基于DT的血压模型能够有效提升血压估计精度。     

基于DTCWT和cICA的光电容积脉搏波运动干扰消除算法

目的:随着穿戴医疗设备普遍被接受,在利用光电容积脉搏波描记法(PPG)测量血氧、心率等生理参数时,运动干扰与脉搏信号频率混叠问题尤为突出,为了在日常活动状态下得到准确的生理参数,消除运动干扰是最为重要的手段。方法:提出了一种基于双树复小波变换(DTCWT)和约束独立成分分析(cICA)的组合算法消除运动干扰。首先用DTCWT将含有运动干扰的两路(红光和红外)PPG信号分解为若干不同频带的分量;然后通过cICA方法,提取感兴趣的脉搏成分;最后通过最小均方误差自适应滤波器实现两路PPG信号重建。结果:由DTCWT+cICA恢复的PPG波形得到的心率值与无运动干扰时基本一致,而血氧饱和度值也与无运动干扰时最接近。结论:与DTCWT和cICA相比,DTCWT和cICA组合算法能更有效地消除PPG中的运动干扰。实验结果验证了方法的可行性和有效性。     

基于脉搏波传导时间的连续血压监测系统

为了实现无创连续血压测量,提出了一种基于脉搏波传导时间(pulse transit time,PTT)的连续血压测量方案。通过同步采集心电(electrocardiogram,ECG)信号与光电脉搏波(photoplethysmograph,PPG)信号,以ECG的R波峰值点作为PTT的开始点,PPG信号的最大值点作为PTT的结束点,得到PTT,与水银血压计测得舒张压(diastolic blood pressure,DBP)与收缩压(systolic blood pressure,SBP)进行回归分析,得到了DBP和SBP的数学模型。利用该方法对41名身体健康的青年人进行实验,利用本方案得到的SBP与水银血压计的相关系数为0.82,其差值的平均数与标准偏差为0.15±2.05 mm Hg;得到的DBP与水银血压计的相关系数为0.73,其差值的平均数与标准偏差为0.12±2.16 mm Hg。利用Bland-Altman差值法对本系统血压测量方法与水银血压计测血压方法进行一致性检验,结果显示两种血压测量方法具有很好的一致性。     

基于脉搏波特征参数的无创连续血压测量研究进展

脉搏波与血压变化息息相关，可以通过脉搏波特征参数进行无创连续血压测量。本研究首先介绍脉搏波特征参数以及通过脉搏波特征参数进行无创连续血压测量的原理；总结了当前利用脉搏波特征参数计算血压的测量模型，主要有一元线性回归模型、多元线性回归模型和神经网络模型，并主要分析了这些模型的测量原理和研究进展，以及各种模型的优缺点；最后对基于脉搏波特征参数进行血压测量，研究方向进行了展望。     

基于脉搏波信号和血管弹性腔模型的动脉血压连续测量方法

目的为满足健康监护中的连续测量血压的要求,研究并实现一种基于脉搏波信号和血管弹性腔模型的动脉血压拟合计算方法。方法利用自制的穿戴式人体生理参数监测系统收集测试对象的脉搏波信号、心电信号以及血压数据。根据心电信号与脉搏波信号的时间关系,推导出收缩压和脉搏波传导时间的回归分析方程,而舒张压的测量,则是通过脉搏波的波形系数分析以及血管单弹性腔模型的参数计算完成。结果试验结果表明,该方法血压测量结果的平均偏差和标准偏差为(0.51±0.74)kPa([384±5.54)mmHg],达到了美国医疗仪器促进协会建议的(0.665±1.064)kPa([5±8)mmHg]标准。结论结合脉搏波信号和弹性腔模型可以估算人体血压值,为连续血压测量提供了新的实现方法。