心血管生理参数监测系统的研究

雩风三日

心血管生理参数监测系统的研究

    据世界卫生组织(World HIealth Organization, W}-IO)统计，心血管疾病(Cardio  Vascular Disease, CVD)己经成为全球范围内人类第一死因。在中国，心血管病发病人数持续增长，约有患者2. 9亿。人体生理、病理信息是判断病情轻重缓急和疾病诊断的依据，是人体重要的生命体征。血氧饱和度(Blood Oxygen Saturation,Sa02)、血压(Blood Pressure ,  BP)和心率(Heart Rate, HR)是非常重要的人体生理参数，可以反映人体心血管功能状况。对这些生理参数实时、无创检测，一定程度上能够避免心血管疾病等引起的意外的发生。光电容积脉搏波(PhotoPlethysmoGraphy, PPG)信号中包含了人体大量的生理、病理等各方面信息，例如血压、血氧、血液流动、血糖以及呼吸频率等，因此对脉搏波波形特征变化的检测，可以实现对心血管生理参数进行连续无创检测。

    为了从光电容积脉搏波中提取特征参数，计算血压、血氧和心率，本文对脉搏波信号进行了采集、去噪以及相应算法等研究。首先设计并搭建脉搏波硬件采集系统，硬件主要由光源驱动模块、光电接收模块、放大电路模块等组成，实现对脉搏波的采集、预处理和储存等功能;对光电容积脉搏波信号的特点和噪声的来源进行了分析研究，针对光电容积脉搏波信号消噪，本文采用小波阂值算法，采用基于sym8小波对初始脉搏波信号去噪;采用小波变换对脉搏波信号去除基线漂移，选用sym8小波基，对脉搏波进行9层分解，把基线从脉搏波信号中去除，并取得较好的效果。对去除噪声和基线的脉搏波，采用连续小波变换识别脉搏波特征点。

利用逐步回归法分别建立脉搏波特征参数与收缩压、舒张压的回归方程，实现利用脉搏波特征参数测量血压。其次建立基于朗伯一比尔定律的双波长脉搏波血氧饱和度的模型，寻找出光电容积脉搏波峰、谷值并计算R值，结合血氧饱和度参考值拟合血氧饱和度的模型，计算得到血氧饱和度。最后本文采取频域快速傅里叶变换算法将光电容积脉搏波转换到频域上进行分析，确定心率值。本文将得到血压、血氧饱和度、心率值与实测值进行对比，对比结果表明，本文所采用算法是可行的以及计算结果具有较高的稳定性、准确性。

关键字:光电容积脉搏波;血氧饱和度;血压;心率;逐步回归;快速傅里叶变换

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