收藏本站
《东北大学 》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

心冲击图信号的无感觉检测与分析方法研究

金晶晶  
【摘要】: 心脏是人体的重要器官,其工作是否正常是评价人体健康的重要指标,临床上可以通过检测心脏的电生理功能和泵生理功能评价心脏的工作情况。但心脏病患者可能突然发病,而临床上使用的心功能检测手段往往不能及时发现这种情况,因此有必要研究一种适用于日常生活的心脏功能实时监测装置,及时发现心脏异常情况并进行提示。 心脏泵血会使与人体紧密接触的支撑物体的受力发生变化,将其记录下来便称为心冲击图(Ballistocardiogram,BCG)。BCG信号反映了心血管系统的工作状况,无需在人体贴附传感器即可方便获取,其检测方法可以在受试者感受不到测量状态的情况下得到其心脏活动情况,长期使用不会对受试者造成心理负担。基于以上优势,提出一种新的BCG信号无感觉检测方法并进行实验研究,主要工作如下: 介绍了心脏舒缩活动的生理基础,说明了BCG信号的产生原理,在研究体外分析模型、体内分析模型以及直接模型建立方法的基础上提出一种基于体内分析的BCG信号直接模型建立方法并进行了实验研究。 根据BCG信号检测原理,提出一种新的坐姿无感觉检测方法,设计并实现了检测装置。利用电子人体秤所使用的电阻应变式称重传感器改装家居坐椅构成装置的传感器电路,搭建以具有反馈电路的前置放大电路,滤波电路和主放大电路为基础的高增益低噪声的信号处理电路,通过实验验证了装置的动静态特性满足BCG信号的检测要求。将所设计装置应用于实际检测,获得了与心动周期同步变化的BCG信号,验证了装置设计的合理性。 根据BCG信号的特点,从振动类型角度将其定义为一种带有随机性的确定振动信号。利用时域预处理方法对其进行趋势项消除及平滑,并通过计算自相关函数说明了由检测装置得到的BCG信号具有周期性且含有与真实信号不相关的噪声成分;利用三分之一倍频程谱和自功率谱得到了BCG信号的频率范围。 研究了基于正交小波变换的平移不变量及自适应最小均方去噪方法。讨论了小波基的选取原则,改进了一种小波分解尺度的选择方法,据此选择了适于BCG信号的小波基及分解尺度;估计了BCG信号的噪声方差,提出了一种改进的阈值函数,实现了BCG信号的平移不变量去噪。研究了正交小波变换能够提高最小均方算法收敛速度的原因,提出了根据小波基和小波分解尺度确定自适应滤波器阶数的方法,并将该方法应用于BCG信号的去噪处理中,实现了信号的正交小波变换最小均方自适应去噪。 研究了基于时频联合分布的自适应时频经验模态分解去噪方法。讨论了经验模态分解及基于离散余弦变换的时频经验模态分解的原理及不足,提出了利用信号的时频联合分布自适应提取分量,并对分量进行经验模态分解的方法,解决了经验模态分解不适于处理在不同时间具有相同或相似频率成分信号的问题,避免了基于离散余弦变换的时频经验模态分解不能自适应选择重构分量的缺点,最后根据经验模态分解的滤波器原理实现了BCG信号的去噪。 对去噪后BCG信号提取特征。提出了一种自适应提取BCG中J波的方法,得到了不同受试者BCG的J波幅值,IJK波宽度等时域特征,并以心电信号为基准,从统计的角度说明根据BCG信号确定心动周期的可行性。提出了一种基于时频矩奇异值分解的时频特征提取改进方法,以JJ间期为基准分割BCG信号,计算每段信号时域及频域1-4阶统计矩所组成方阵的奇异值作为时频联合特征,实验结果表明,心动异常时与正常时该特征差异较大,验证了算法的有效性;利用相空间重构、递归图以及递归定量分析等方法提取BCG信号的动力学特征,实验结果表明,该特征对心动异常情况表现明显。 设计了信号采集电路,利用检测装置分别获取较长时间和含有人为干扰的BCG信号,并串行输出到计算机中。应用所提算法从较长时间BCG信号中获得呼吸信号和心动周期,从含有人为干扰的BCG信号中确定出无干扰部分的J波位置。
【学位授予单位】:东北大学 
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP274

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 张晶;曹欣荣;唐劲天;徐桂芝;;压电薄膜式心冲击图信号采集系统的设计与实现[J];生命科学仪器;2013年05期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周玉彬,俞梦孙;用无电极的方法测量人体生理信号[J];北京生物医学工程;2001年02期
2 吴星明;AD574A模数转换器的更新换代产品——AD1674[J];电子技术应用;1995年04期
3 袁志刚 ,宁百齐;基于A/D芯片AD1674设计的数据采集电路[J];电子技术应用;2001年10期
4 苏丽;赵国良;张仁彦;;基于改进小波阈值法的平移不变心电信号去噪[J];哈尔滨工程大学学报;2006年06期
5 朱洪俊;;非平稳信号自适应滤波的小波模型与滤波方法[J];机械工程学报;2006年08期
6 周小勇,叶银忠;故障信号检测的小波基选择方法[J];控制工程;2003年04期
7 邓拥军,王伟,钱成春,王忠,戴德君;EMD方法及Hilbert变换中边界问题的处理[J];科学通报;2001年03期
8 黄大吉,赵进平,苏纪兰;希尔伯特-黄变换的端点延拓[J];海洋学报(中文版);2003年01期
9 严干新;Andre G.Kleber;Wayne E.Cascio;;心肌细胞间的电耦联[J];生理科学进展;1989年04期
10 范晓东,朱泽煌,杨世豪;动态心电图ST-T段参数测量方法[J];生物医学工程学杂志;1997年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陶奇;廖海黎;李明水;刘明;;苏通长江公路大桥最大单悬臂施工状态结构模态参数识别[J];四川建筑科学研究;2009年05期
2 陈海胜;;基于小波变换的桥梁损伤识别研究[J];四川建筑科学研究;2010年05期
3 刘丽;;传感器与检测技术虚拟实验室的开发[J];安徽职业技术学院学报;2011年03期
4 李多田;张伟林;;结构无损检测与小波分析方法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年03期
5 杜建丽;林振山;张真真;刘会玉;;基于EMD的河北省人口净增量与粮食净增量的相关分析[J];安徽农业科学;2008年15期
6 张月丛;孟宪锋;;基于Morlet小波的河北省耕地数量动态分析[J];安徽农业科学;2008年19期
7 刘志凌;孙燕;;我国耕地保有量多时间尺度分析[J];安徽农业科学;2009年27期
8 邵丽娜;熊智新;胡慕伊;陈朝霞;;小波变换在提高油菜籽脂肪酸近红外分析精度中的应用[J];安徽农业科学;2010年12期
9 张耀南;电容扫描法热电偶多路温度数据采集仪[J];冰川冻土;1991年04期
10 俞鸣同;林振山;杜建丽;张真真;;格陵兰冰芯氧同位素显示近千年气候变化的多尺度分析[J];冰川冻土;2009年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王炬;樊绍胜;;平移不变小波快速算法在电力通信消噪中的研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 朱寅;吴敏;曹卫华;何勇;;基于小波分解与图像增强的高炉红外图像处理方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 郭晓霞;杨慧中;;基于多阈值的小波包去噪[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 王璐;张丽;王红球;易裕民;;拉曼光谱用于液态物品安检的方法研究[A];第十六届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2011年
5 高原;朱明军;余海滨;刘红军;王永霞;;环维黄杨星D原料结晶体与纯品结晶体的药理学研究对比[A];2011年中华中医药学会心病分会学术年会暨北京中医药学会心血管病专业委员会年会论文集[C];2011年
6 刘小峰;秦树人;柏林;;EMD中存在的问题及解决方法探讨[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
7 秦毅;秦树人;毛永芳;;正交经验模态分解及其快速实现[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
8 何斌;戚佳杰;;小波分析在滚动轴承故障诊断中的应用研究[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
9 李昊;孔祥东;艾超;;平整机轧制力控制系统辨识研究[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
10 王克刚;耿国华;;基于小波平滑直方图的模糊聚类图像分割方法[A];图像图形技术与应用进展——第三届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陶秋香;PS InSAR关键技术及其在矿区地面沉降监测中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
2 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 孙明;基于小波和迟滞的混沌神经网络及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王文答;小波视频编码与动态码率传输技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 谢忠玉;电力短期负荷时间序列混沌特性分析及预测研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 黄伟国;基于振动信号特征提取与表达的旋转机械状态监测与故障诊断研究[D];中国科学技术大学;2010年
7 孙建;基于外骨骼机器人技术的人体手臂震颤抑制关键技术研究[D];中国科学技术大学;2010年
8 宋国明;基于提升小波及SVM优化的模拟电路智能故障诊断方法研究[D];电子科技大学;2010年
9 杨建斌;无限支集细分方程的若干性质[D];浙江大学;2010年
10 罗向阳;数字图像隐写检测关键问题研究[D];解放军信息工程大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 苏艳丽;高功能孤独症儿童抑制功能的近红外成像研究[D];南京医科大学;2010年
2 田继辉;用于三维影像快速浏览的多尺度DEM数据组织研究[D];河南理工大学;2010年
3 高昌鑫;Hilbert-Huang变换改进算法及其在齿轮箱故障诊断中的应用研究[D];河南理工大学;2010年
4 丁凯;基于随机模型的IGS台站高精度解算及其时间序列分析[D];山东科技大学;2010年
5 张亮;基于小波变换与希尔伯特黄变换的心音信号分析[D];山东科技大学;2010年
6 张志伟;楼宇供暖节能系统的设计[D];山东科技大学;2010年
7 王岩庆;高校用水计量与远程抄表管理系统的设计[D];山东科技大学;2010年
8 陈赓;弹性波透地通信信号接收关键技术的研究[D];山东科技大学;2010年
9 刘隆吉;便携式动态心电监护系统研究[D];山东科技大学;2010年
10 张庆伟;基于小波变换的阈值图像去噪方法[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 王国力,赵子婴,白金星;PVdF压电薄膜脉搏传感器的研制[J];传感技术学报;2004年04期
2 王春武;王旭;龙哲;张柯欣;;坐立两便式心冲击信号检测系统设计与实现[J];东北大学学报(自然科学版);2012年06期
3 苏弘,周波,李小刚,马晓莉;一种低噪声快电荷灵敏前置放大器的研制[J];核电子学与探测技术;2003年02期
4 史骏;彭静玉;;基于双T网络的50Hz陷波电路设计[J];科技信息;2011年21期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 范晓东,朱泽煌;心电特征点定位算法[J];北京生物医学工程;1996年01期
2 杨雪琴,李炜,李铀,王毅侠,邢华雄,俞梦孙;心率变异性作为植物神经功能检查方法的探讨[J];北京生物医学工程;1996年02期
3 杨军,俞梦,孙苏琳,陈蓓;睡眠中的心率变异性[J];北京生物医学工程;1998年01期
4 俞梦孙;睡眠呼吸暂停与生物医学工程[J];引进国外医药技术与设备;1998年02期
5 董琰婷,张杰;模数转换器AD1674接口电路的改进[J];电子技术应用;1998年04期
6 高清维,李海鹰,庄镇泉,王涛;基于平稳小波变换的心电信号噪声消除方法[J];电子学报;2003年02期
7 陈哲,冯天瑾;小波分析与神经网络结合的研究进展[J];电子科学学刊;2000年03期
8 范晓东;朱泽煌;杨福生;;动态心电图ST段的测量方法[J];国外医学.生物医学工程分册;1992年02期
9 李丽容,杨卫杰;积分式 A/D 转换器改进技术综述[J];工业仪表与自动化装置;1998年04期
10 徐四九;苏弘;李勇;李素琴;千奕;吴鸣;彭宇;;长时间无零漂积分器中的单元积分电路[J];核技术;2006年06期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 金晶晶;王旭;于艳波;蒋芳芳;;基于正交小波变换的心冲击图自适应去噪方法[J];计算机科学;2010年08期
2 ;[J];;年期
3 ;[J];;年期
4 ;[J];;年期
5 ;[J];;年期
6 ;[J];;年期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 郭兮恒;张宏金;刘莉;吴晓涛;;微动敏感床垫睡眠系统检测阻塞性睡眠呼吸事件的研究[A];2006年中国睡眠研究会第四届学术年会论文摘要汇编[C];2006年
2 张宏金;杨军;成奇明;赵显亮;俞梦孙;;用微动敏感床垫睡眠检测系统检测呼吸事件[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(二)[C];2007年
3 侯晓平;尹巧香;张龙方;缪京莉;王玉军;杨军;张宏金;;老年人睡眠期周期性腿动与心血管疾病临床分析[A];中华医学会第11次心血管病学术会议论文摘要集[C];2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026