基于喉部可穿戴设备的移动吞咽监测系统

发布时间：2022-08-09 11:18

　　吞咽是人体最复杂的躯体反射之一,与日常食物摄入息息相关。而许多慢性疾病（如帕金森症、中风等）都会引起吞咽障碍,影响进食和正常生活,严重的吞咽障碍甚至会引发肺部感染。吞咽障碍在老年人中发生比例较高。随着大众对健康关注度的提高和半导体技术的发展,将可穿戴设备用于吞咽监测成为一个新的交叉研究方向。对此,本研究设计了一个移动吞咽检测系统。首先,该系统通过佩戴在喉部的柔性可穿戴设备,采集光电容积脉搏波（Photoplethysmogramm,PPG）、加速度和角速度数据。对于PPG信号,本研究首次利用其吞咽时的特性进行吞咽相关研究。使用惯性传感器则能够记录喉部软骨在吞咽时的运动。随后,数据通过蓝牙传输至手机端,并实时显示到安卓应用程序上,方便进行观察和存储。本研究基于喉部可穿戴设备,对吞咽识别算法和吞咽功能评估算法进行了研究。吞咽识别旨在判断是不是在吞咽,算法的核心是计算少量特征,使用基于加速度和PPG的支持向量机分类器训练,再利用逻辑回归融合结果。随后,吞咽识别算法的模型和参数被用于吞咽功能评估算法的数据分割阶段。吞咽功能评估算法旨在判断一次吞咽是正常吞咽还是异常吞咽,其核心是计算较多的特征,... 

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 慢性疾病与吞咽研究
        1.1.2 可穿戴设备与监护
    1.2 吞咽识别设备
        1.2.1 吞咽过程简介
        1.2.2 吞咽识别设备
    1.3 吞咽障碍及相关方法和设备
        1.3.1 吞咽障碍及其表现简介
        1.2.2 吞咽障碍相关设备
    1.4 本文研究内容与创新点
    1.5 章节安排
2 本研究采集方法和系统介绍
    2.1 PPG传感器与吞咽识别
        2.1.1 PPG简介
        2.1.2 PPG与吞咽
    2.2 惯性传感器与吞咽识别
        2.2.1 惯性传感器简介
        2.2.2 惯性传感器与吞咽
    2.3 吞咽可穿设备系统简介
    2.4 蓝牙和手机应用程序简介
        2.4.1 蓝牙流程介绍
        2.4.2 界面和使用方法
    2.5 小结
3 吞咽识别和吞咽功能评估算法
    3.1 吞咽识别算法
        3.1.1 预处理和特征提取
        3.1.2 算法描述
        3.1.3 SVM介绍
        3.1.4 逻辑回归与数据融合
    3.2 吞咽功能评估算法
        3.2.1 分割和特征提取
        3.2.2 特征计算
        3.2.3 离散小波特征
        3.2.4 年龄归一化
        3.2.5 F值与特征选择
    3.3 小结
4 吞咽识别实验
    4.1 实验方案
        4.1.1 传感器佩戴位置选择
        4.1.2 吞咽识别实验方案
    4.2 吞咽识别结果
        4.2.1 指标定义
        4.2.2 识别结果
    4.3 结果分析
        4.3.1 加速度和PPG信号比较
        4.3.2 融合算法的优缺点
        4.3.3 吞咽识别论文对比
    4.4 小结
5 吞咽功能评估实验
    5.1 实验方案
    5.2 实验结果
        5.2.1 特征选择结果
        5.2.2 F值阈值与对应的均衡错误率
        5.2.3 识别结果
    5.3 拓展实验
        5.3.1 面向长时监测的模型和识别结果
        5.3.2 年龄分层分析
    5.4 结果分析和对比
        5.4.1 结果分析
        5.4.2 吞咽功能评估论文对比
    5.5 小结
6 总结与展望
    6.1 本文总结
    6.2 展望
参考文献
作者简历
论文成果



本文编号：3672464