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光电容积波用于血氧测量中的信号处理方法研究

王珂  
【摘要】: 光电容积脉搏波是借助光电手段,根据活体组织内血液变化,即血液容积在心脏的周期脉动作用下,通过光接收器接收的光强也随之呈脉动性变化,获得的光信号然后转换成电信号即光电容积脉搏波。容积脉搏血流中包含有心搏功能血液流动等诸多心血管系统的重要生理信息。容积脉搏血流同样包含有丰富的微循环生理病理信息,是我们研究人体循环系统重要的信息来源。应用领域亦由人体循环系统发展到呼吸系统,在人体血压、血流、血氧、脑氧、肌氧、血糖微循环、外周血管脉率、呼吸率和呼吸容量等的无创检测中都有很好的应用前景。论文针对带有噪声的光电容积脉搏波信号消噪以及测量血氧饱和度需要检测容积脉搏波特征参数等问题展开讨论。 论文在广泛查阅相关文献资料的基础上,对脉搏波信号特征进行了分析,研究了光信号在进入人体组织后,随着人体心脏搏动而产生的光强变化规律,并据此设计去除基线漂移、阈值消噪的具体方法,在此基础上进行脉搏波特征参数提取,最后利用其特征值检测血氧饱和度。 小波分析作为一种信号处理方法,它将信号中各种不同的频率成分分解到互不重叠的频带上,为信号滤波、信噪分离和特征提取提供了有效途径。因此本文在认真研究了小波分析方法的基础上,针对随机噪声,提出了基于小波变换的两种去噪方法:多分辨率去噪方法和阈值去噪方法,之后分别对两种方法进行了分析,并通过实验予以仿真实现和结果分析,实验表明基于小波的消噪能够获得令人满意的效果。在消噪的基础上利用微分阈值方法提取光电容积脉搏波的特征值,进而计算血氧饱和度。 经过仿真和计算,达到了预期的目标。本文中给出了测试结果。为了进一步完善系统和提高性能,本论文提出了其后续设计和研究的一些建议。


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