本文關(guān)鍵詞：基于光纖光柵脈搏波的人體血壓檢測方法研究　出處：《天津工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 光纖光柵脈搏波 多脈搏參數(shù) 非線性血壓估算模型

【摘要】：隨著社會的老齡化、生活節(jié)奏的加快、飲食結(jié)構(gòu)的變化和環(huán)境的惡化,高血壓、心臟病等心腦血管疾病已成為嚴(yán)重威脅人類健康和生命的主要疾病。對心腦血管疾病的預(yù)防控制已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)之一。光纖光柵傳感器體積小、靈敏度高、抗電磁干擾、與紗線兼容,在織物式傳感器領(lǐng)域具有研究價值和應(yīng)用潛力,對強(qiáng)電磁環(huán)境下人體生理參數(shù)的監(jiān)測具有重要意義。本文在課題組前期研制的光纖光柵脈搏織物傳感器的基礎(chǔ)上,對基于光纖光柵脈搏波的人體血壓檢測方法進(jìn)行了研究。研究內(nèi)容主要分為兩部分:光纖光柵脈搏波信號處理算法和基于多脈搏特征參數(shù)的人體血壓估算模型的建立方法。結(jié)合光纖光柵脈搏波的特點(diǎn),提出了一種小波閾值消噪與改進(jìn)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)濾波相結(jié)合的光纖光柵脈搏波消噪算法,并根據(jù)脈搏周期對形態(tài)學(xué)濾波中結(jié)構(gòu)元素的長度進(jìn)行自適應(yīng)選擇,從而改善了去除基線漂移的效果。研究了脈搏波特征點(diǎn)的生理意義,設(shè)計(jì)了一種脈搏波特征點(diǎn)的提取算法,提高了脈搏波峰值點(diǎn)和起止點(diǎn)檢測的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)消噪處理后,光纖光柵脈搏波的信噪比提高了一倍。在誤差允許的范圍內(nèi),脈搏波峰值點(diǎn)和起止點(diǎn)提取的準(zhǔn)確率分別達(dá)到了 97.2%和97.6%。搭建了人體多生理參數(shù)采集實(shí)驗(yàn)平臺,可對光纖光柵脈搏波、壓電式脈搏波以及光電容積脈搏波進(jìn)行同步采集,并基于LabVIEW編寫了信號處理軟件,實(shí)現(xiàn)了光纖光柵脈搏波的預(yù)處理及相關(guān)脈搏特征的提取。在對脈搏特征與人體血壓相關(guān)性研究的基礎(chǔ)上,提出了一種基于多脈搏特征的個性化非線性人體血壓估算模型的建立方法。首先選取被測個體與血壓相關(guān)性較高的脈搏特征作為建模參數(shù);然后,分析這些脈搏特征與被測者血壓的函數(shù)關(guān)系;最后,基于上述脈搏特征及其與血壓的函數(shù)關(guān)系通過最小二乘擬合算法建立針對該個體的脈搏-血壓估算模型,實(shí)現(xiàn)收縮壓與舒張壓的無袖帶式連續(xù)測量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的個性化非線性血壓估算模型對于收縮壓和舒張壓的平均計(jì)算誤差分別為1.93±1.39mmHg和2.05±1.56mmHg,滿足血壓測量國際標(biāo)準(zhǔn)對于無創(chuàng)血壓測量精度的要求。在此基礎(chǔ)上,將被測者分為四類,提出了針對每一類人群的通用血壓模型建立方法并進(jìn)行了初步研究。實(shí)驗(yàn)表明,該模型對收縮壓和舒張壓的計(jì)算誤差分別為3.56±2.68mmHg和4.88±3.76mmHg。通過增加每類人群參與建模的樣本數(shù)量,可使通用血壓估算模型的計(jì)算精度進(jìn)一步提高。本文的研究成果將為基于光纖光柵傳感器的人體生理參數(shù)檢測方法的研究提供參考和借鑒,也為可穿戴無袖帶連續(xù)血壓測量技術(shù)的發(fā)展提供重要依據(jù)。
[Abstract]:With the aging of society, the accelerated pace of life, changes in dietary structure and deterioration of the environment, hypertension. Cardio-cerebrovascular diseases such as heart disease have become a serious threat to human health and life. The prevention and control of cardiovascular and cerebrovascular diseases has become one of the focuses in the field of medicine. Fiber Bragg grating sensors are small in size. High sensitivity, anti-electromagnetic interference, compatible with yarn, it has research value and application potential in the field of fabric sensor. It is of great significance to monitor the physiological parameters of human body under strong electromagnetic environment. This paper is based on the fiber Bragg grating pulse fabric sensor developed by our research group. The method of blood pressure measurement based on fiber Bragg grating pulse wave is studied. The research is divided into two parts:. The signal processing algorithm of fiber Bragg grating pulse wave and the method of establishing blood pressure estimation model based on multi-pulse characteristic parameters. A pulse wave de-noising algorithm of fiber Bragg grating (FBG) is proposed, which combines wavelet threshold de-noising with improved mathematical morphological filtering, and adaptively selects the length of structural elements in morphological filtering according to pulse period. In order to improve the effect of removing baseline drift, the physiological significance of pulse wave feature point is studied, and a pulse wave feature point extraction algorithm is designed. The experimental results show that the SNR of fiber Bragg grating pulse wave is doubled after denoising. The accuracy of pulse peak extraction and starting and ending point extraction are 97.2% and 97.6.The experimental platform of human body multi-physiological parameters acquisition can be used for fiber Bragg grating pulse wave acquisition. The piezoelectric pulse wave and the photoelectric volume pulse wave are collected synchronously, and the signal processing software is programmed based on LabVIEW. The pretreatment of fiber Bragg grating pulse wave and the extraction of related pulse characteristics are realized. Based on the study of the correlation between pulse characteristics and human blood pressure. In this paper, a method of establishing a personalized nonlinear human blood pressure estimation model based on multi-pulse features is proposed. Firstly, the pulse characteristics which are highly correlated with blood pressure are selected as the modeling parameters. Then, the functional relationship between these pulse characteristics and the blood pressure of the subjects was analyzed. Finally, based on the above characteristics of pulse and its relationship with blood pressure, the estimation model of pulse and blood pressure for the individual is established by least square fitting algorithm. The sleeveless continuous measurement of systolic pressure and diastolic pressure is realized. The calculated errors of the personalized nonlinear blood pressure estimation model for systolic and diastolic blood pressure were 1.93 鹵1.39mmHg and 2.05 鹵1.56mmHg, respectively. To meet the requirements of the international standard of blood pressure measurement for non-invasive blood pressure measurement accuracy. On this basis, the subjects are divided into four categories. In this paper, a general blood pressure model for each population is proposed and a preliminary study is carried out. The calculation errors for systolic and diastolic blood pressure were 3.56 鹵2.68 mmHg and 4.88 鹵3.76 mmHg, respectively. The research results of this paper will provide reference and reference for the research of human physiological parameters detection method based on fiber Bragg grating sensor. It also provides an important basis for the development of wearable sleeveless continuous blood pressure measurement technology.
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：R443.5;TP212

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本文編號：1412347