本文關(guān)鍵詞：基于心電和脈搏波數(shù)據(jù)融合的呼吸率估計(jì)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《山東大學(xué)》 2012年

基于心電和脈搏波數(shù)據(jù)融合的呼吸率估計(jì)

鄧寶蕓  

【摘要】：研究目的： 呼吸信號的監(jiān)測在臨床和家庭監(jiān)護(hù)中起著非常重要的作用。目前經(jīng)常采用的呼吸監(jiān)測傳感器,如應(yīng)變式傳感器,溫度傳感器,流量傳感器,電容式傳感器等,會給被監(jiān)測者帶來一定程度的不適。由于心電和脈搏信號中攜帶著一定的反映呼吸信息的成分,通過連續(xù)監(jiān)測這些信號獲取呼吸率成為可能。本文研究目的是提出一種通過心電和脈搏波提取呼吸信號并基于卡爾曼濾波的多路數(shù)據(jù)融合估計(jì)呼吸率的算法,并驗(yàn)證此種算法的可靠性。使用這種方法進(jìn)行呼吸率的實(shí)時(shí)檢測,將為睡眠呼吸暫停監(jiān)測提供一種更為方便有效的工具。 材料與方法： 1、數(shù)據(jù)采集。實(shí)驗(yàn)對象為14名身體健康的志愿者,每位志愿者參加兩組實(shí)驗(yàn)。第一組測量正常呼吸狀態(tài)下的生理參數(shù),第二組采用憋氣方法測量模擬呼吸暫停狀態(tài)下的生理參數(shù)。 系統(tǒng)采用AD Instruments生產(chǎn)的PowerLab數(shù)據(jù)記錄分析系統(tǒng)同步采集三路生理信號,分別為心電(electrocardiogram,ECG)、脈搏波(pulse wave, PW)和腹式呼吸。其中腹式呼吸為參考信號。采集信號時(shí),心電使用銀／氯化銀電極,呼吸傳感器使用半導(dǎo)體壓阻式胸帶(或腹帶)固定式HXH-1型呼吸波傳感器,脈搏使用壓電式MP100Pulse Transducer脈搏波傳感器。每通道采樣頻率均為1000Hz。 研究中同時(shí)采用了美國麻省理工學(xué)院Physionet ()的MIT-BIH Polysomnographic Database數(shù)據(jù)庫中的睡眠呼吸暫停數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。 2、數(shù)據(jù)處理。主要使用MATLAB7.0軟件完成,包括心電和脈搏波形檢測,從心電RR間期和R波絕對高度提取呼吸率、從脈搏信號波動周期提取呼吸率。研究了對從心電和脈搏信號中提取的呼吸率基于信號質(zhì)量評估和卡爾曼濾波的數(shù)據(jù)融合,并與參考呼吸率比較,進(jìn)行性能評價(jià)。 結(jié)果： 結(jié)果表明,融合呼吸率比單獨(dú)從心電或脈搏信號提取的呼吸率更好地反映了呼吸率的變化。在正常組中,與壓阻式呼吸傳感器提供的參考呼吸率相比,融合呼吸率誤差為(-0.03±2.78)次/min,而從心電RR間期、R波的絕對高度和脈搏法提取的呼吸率的誤差分別為(0.62±3.30)、(0.42±3.47)和(-0.17±2.69)次/min。總體認(rèn)為,基于多路數(shù)據(jù)融合的方法可以有效避免干擾的影響,較準(zhǔn)確的估計(jì)呼吸率 在研究中,我們發(fā)現(xiàn)對于正常呼吸組,系統(tǒng)可以較準(zhǔn)確估計(jì)呼吸率,但對于模擬呼吸暫停組,有時(shí)無法跟蹤呼吸率的變化。原因是當(dāng)呼吸暫停時(shí),心電和胸廓運(yùn)動不受呼吸的影響,從而ECG和PW信號不能反映呼吸節(jié)律信息。而且正常人體在憋氣狀態(tài)下,血氧飽和度下降,測試對象不易保持相對穩(wěn)定的狀態(tài),也對呼吸率估計(jì)產(chǎn)生一定影響,算法仍有待改進(jìn)。 進(jìn)一步的研究可以從正常人體的實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)到臨床患者的測試,進(jìn)而驗(yàn)證算法對睡眠呼吸暫停檢測的可行性。 結(jié)論及意義： 本文從心電和脈搏波中提取呼吸信號,利用AR模型功率譜估計(jì)算法計(jì)算呼吸率,根據(jù)信號波形、節(jié)律和頻譜特征獲得反映信號質(zhì)量高低的質(zhì)量指數(shù),然后基于信號質(zhì)量指數(shù)和卡爾曼濾波殘差進(jìn)行數(shù)據(jù)融合,獲得融合呼吸率。研究表明,基于數(shù)據(jù)融合的呼吸率較好地反映了呼吸率的變化�？傮w認(rèn)為,基于多路數(shù)據(jù)融合的方法可以有效避免干擾的影響,較準(zhǔn)確的估計(jì)呼吸率。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：R318
【目錄】：

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中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鄧寶蕓;基于心電和脈搏波數(shù)據(jù)融合的呼吸率估計(jì)[D];山東大學(xué);2012年

2 李英;SPF級新西蘭實(shí)驗(yàn)兔生物學(xué)特性的研究[D];第一軍醫(yī)大學(xué);2004年

3 王珺;石斑魚工廠化育苗系統(tǒng)主要生態(tài)因子的研究[D];海南大學(xué);2009年

4 余永紀(jì);便攜式心電監(jiān)測儀的設(shè)計(jì)[D];杭州電子科技大學(xué);2009年

5 郎曉華;基于ARM的4個(gè)生理參數(shù)的快速測量系統(tǒng)[D];山東大學(xué);2011年

6 俞驍;基于無線局域網(wǎng)的心電實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];成都理工大學(xué);2011年

7 黃越;一種便攜式動態(tài)心電監(jiān)測系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D];吉林大學(xué);2013年

8 劉風(fēng)華;基于心電脈搏信號的睡意檢測與識別方法研究[D];蘭州理工大學(xué);2013年

9 劉才權(quán);基于6LoWPAN的心電無線監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2013年

10 苗艷敏;視—聽刺激影響情緒自主生理活動的實(shí)驗(yàn)研究[D];湖南師范大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：基于心電和脈搏波數(shù)據(jù)融合的呼吸率估計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：135175