隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活習(xí)慣的改變,熬夜、肥胖率增高已經(jīng)成為了一種常見的社會現(xiàn)象,這些現(xiàn)象導(dǎo)致的心血管疾病增多也引發(fā)了高度關(guān)注。如果能加強心血管疾病的預(yù)防,提早對心血管生理特征參數(shù)進行監(jiān)控,就可以極大程度上減少醫(yī)療資源的浪費和患者的痛苦。本文設(shè)計的基于多路光電容積脈搏波的健康監(jiān)測設(shè)備可實時獲取人體多部位脈搏波信號,在提供日常的血壓、心率測量基礎(chǔ)上,還具備通常設(shè)備不具有的脈搏波傳導(dǎo)速度測量功能,擺脫了全面的心血管檢查通常在醫(yī)院完成,無法走進平常社區(qū)的困境。本系統(tǒng)成本低廉,不需要操作人員具備專業(yè)知識,并能對心血管早期預(yù)防提供參考,具有重要的實用價值。采集的原始信號中存在噪聲,在分析了常見的噪聲和噪聲對測量結(jié)果的影響后,本文提出了幾種針對噪聲的濾波方式,用不同的濾波方式對信號進行處理,通過對比和分析結(jié)果,最終選定了系統(tǒng)的濾波流程。針對濾波后的信號選取了波形峰值標注算法,成功提取出了心率和脈搏波傳導(dǎo)時間參數(shù),為后續(xù)的動脈血壓定標和脈搏波波速測量打下了基礎(chǔ)。同時,對脈搏波信號的波形形態(tài)進行了提取,對稱位置波形圖像的比較對于心血管阻塞的預(yù)警有著指導(dǎo)作用。本文的硬件部分主要實現(xiàn)了心電信號、脈搏波信號... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

動脈硬化檢測儀器

第二章光電容積脈搏波基礎(chǔ)及相關(guān)應(yīng)用9描述這種變化量的指標，同時由于心臟的活動具有周期性，PPG信號的變化也具有同樣的周期特性。由于在靜息狀態(tài)下肌肉、骨骼和皮膚對光的吸收作用通常近似恒定，血液容積的吸收作用隨心臟搏動而周期性波動。因此光電容積脈搏波波形可以分為由骨骼、肌肉和皮膚的吸收作用構(gòu)成的直流分量以及由血液容積周期性變化產(chǎn)生的交流分量，周期性變化的交流分量頻率與心率保持一致。如圖2-1描述了入射光經(jīng)過人體后傳感器接收到的光強與人體組織的關(guān)系模型。圖中0I位置以下為動脈、靜脈和骨骼等其他人體組織產(chǎn)生的波形直流部分，其上為隨時間周期性變化的動脈交流部分。圖2-1人體組織對光電容積脈搏波產(chǎn)生的影響對脈搏波波形的研究主要是研究其交流部分，脈搏波的交流分量中包含了人體心血管健康狀況的重要信息。如圖2-2為一個典型的PPG信號波形，在心臟收縮時血液從心臟流入動脈導(dǎo)致血管繃緊，血壓增高，血管內(nèi)血液容積增加，此時脈搏波波形幅值增大呈現(xiàn)上升趨勢，對應(yīng)圖中0t-1t的上升支；在心臟舒張時血液從動脈回流入心室血管導(dǎo)致血管松弛，血壓降低，血管內(nèi)血液容積減少，此時脈搏波波形幅值減小，對應(yīng)圖中1t-4t的下降支。由于心臟在舒張期間心臟射血減少導(dǎo)致血壓降低，使得血液逆流進入心室，下降支中波形在降中峽位置2t處出現(xiàn)了一次回升，隨后產(chǎn)生了圖中3t時刻的波峰，即重搏波。在3t點后瓣膜關(guān)閉，血液逆回流停止，波形恢復(fù)下降趨勢，直到進行下一個心臟周期。兩個心臟周期波峰之間的時間間隔在生物醫(yī)學(xué)工程中被稱為R-R間隔，通過R-R間隔可以提取心率參數(shù)，同時它與心率變異性有著一定的相關(guān)性。人體年齡、健康狀況、心血管健康程度

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文10等都與脈搏波波形相關(guān)，青壯年人體的上升支和下降支斜率會更陡峭，老年人的波形斜率相對平滑，重搏點可能不明顯，因此也可通過建立脈搏波波形的形態(tài)模型來分析判斷人體心血管的健康程度。圖2-2脈搏波波形解析2.3光電容積脈搏波的提取光電容積脈搏波測量的物理學(xué)依據(jù)是比爾-朗博定律，該定律指明了經(jīng)過透明介質(zhì)的光束會被吸收，傳輸光的波長和光傳播的路程共同決定了光被吸收的比例，透明介質(zhì)可以是固體、氣體、分子和原子[32]。比爾-朗博定律公式如下所示：10101loglogoutinIAKbcIT(2-1)式中的A是吸光度，代表了入射光強，outI代表了出射光強，T為入射光強和出射光強的比值，即透射比，K是吸收系數(shù)，b是吸光介質(zhì)的厚度，c為介質(zhì)的濃度。血管中的血液數(shù)量隨著心臟舒張和收縮周期性變化，吸光介質(zhì)濃度c也隨之產(chǎn)生周期性變化，吸收系數(shù)K和介質(zhì)厚度b不會發(fā)生變化，因此吸光度A的變化取決于c的變化。當心臟收縮時血管中血液容積增大，對光的吸收作用增強，光的透射和反射作用較強；當心臟舒張時血管中血液容積減小，對光的吸收作用減弱，光的透射和反射作用較弱[33]。提取光電容積脈搏波需要兩種光電裝置，分別是光信號發(fā)射器和光信號接收器。光信號發(fā)射器的主要構(gòu)成是發(fā)光二極管，通過發(fā)光二極管發(fā)出特定波長的光，

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于SVR的橈動脈血壓預(yù)測[J]. 貴明俊,張新峰,張釗,劉曉民,王新宴.  北京生物醫(yī)學(xué)工程. 2016(03)
[2]生物醫(yī)學(xué)信號處理研究綜述[J]. 胡廣書,汪夢蝶.  數(shù)據(jù)采集與處理. 2015(05)
[3]基于小波變換和高階PDE的圖像放大算法研究[J]. 馬書紅.  計算機光盤軟件與應(yīng)用. 2014(05)
[4]光電容積脈搏波的臨床應(yīng)用研究及進展[J]. 朱娟,張列亮,徐磊.  中華臨床醫(yī)師雜志(電子版). 2013(22)
[5]基于容積脈搏波的無創(chuàng)連續(xù)血壓測量系統(tǒng)[J]. 梁永波,陳真誠,朱健銘,殷世民.  航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程. 2013(01)
[6]消除心電信號基線漂移簡單方法及仿真[J]. 朱杰檀,柒惠.  醫(yī)療衛(wèi)生裝備. 2012(08)
[7]不同動脈段脈搏波速度的臨床意義[J]. 金艷,倪朝民.  中國康復(fù). 2011(05)
[8]2011美國心臟協(xié)會心血管病零級和一級預(yù)防價值的政策聲明解讀[J]. 王貴松.  中國醫(yī)學(xué)前沿雜志(電子版). 2011(05)
[9]保衛(wèi)心血管,從“零”開始[J]. 牛麗麗.  家庭醫(yī)藥. 2011(09)
[10]脈搏波傳導(dǎo)速度（PWV）在體質(zhì)綜合評價中的應(yīng)用[J]. 黃暉明,陶宏軍,李森,許浩.  中國體育科技. 2011(04)

碩士論文
[1]基于光電容積脈搏波的穿戴式多生命體征參數(shù)采集系統(tǒng)[D]. 鐘一舟.浙江大學(xué) 2017
[2]基于ECG信號進行心律失常及睡眠呼吸暫停綜合癥診斷分析[D]. 劉文娜.南京郵電大學(xué) 2015
[3]基于流形學(xué)習(xí)的衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)故障檢測技術(shù)研究[D]. 王濤.南京航空航天大學(xué) 2015
[4]智能養(yǎng)老住宅遠程監(jiān)控系統(tǒng)研究[D]. 張鈞.西安建筑科技大學(xué) 2013
[5]基于脈搏波的無創(chuàng)血壓測量方法研究[D]. 顏國棟.天津理工大學(xué) 2013
[6]基于小波變換的脈搏波傳導(dǎo)時間的檢測與應(yīng)用[D]. 孫素芳.河北科技大學(xué) 2012
[7]牛乳成分含量激光檢測傳感技術(shù)的研究[D]. 黃很金.哈爾濱理工大學(xué) 2010



本文編號：3575736