基于波形分解算法的脉搏波传播模型及其云端应用探究

发布时间：2017-10-24 21:06

  本文关键词：基于波形分解算法的脉搏波传播模型及其云端应用探究

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【摘要】：以脉搏波检测分析技术为代表的血流动力学无创检测技术由于其检测方便快捷,可靠性高,长期以来作为心血管功能无创检测的重要手段受到广泛重视。随着临床领域对高血压、冠心病等心血管疾病研究的不断深入,远程医疗对穿戴式设备检测技术需求的不断提高,也对脉搏波检测及分析技术提出了更高的要求。目前临床上广泛应用的脉搏波无创检测方式主要包括压力脉搏波检测及光电容积脉搏波检测。压力脉搏波生理意义比较明确,但其对检测操作人员及设备的要求较高,且所得数据的稳定性及可重复性较低。光电容积脉搏波其检测方便,稳定性强,便于长期测量,但其受微循环状态影响,与心血管功能间相互作用机制尚不明确。鉴于此,本课题通过对上述两种脉搏波中较为典型的桡动脉压力脉搏波及指端光电容积脉搏波主要成分形态进行分析,建立了利用指端光电容积脉搏波重建桡动脉压力脉搏波的传播模型,以充分利用两者优势,使心血管功能无创检测技术得以进一步优化。上述传播模型建立过程中所采取的技术路线主要包括3项步骤。首先,通过对两种脉搏波形态特征及生理意义的分析,确定了同时适合两种脉搏波的波形含参表达式,该表达式各项参数可以分别反映脉搏波形中主波、反射波、重搏波的信息。并利用最小二乘法实现了对两者高精度的曲线拟合及拟合特征参数的获取。其次,通过对大量实测数据的分析对比,在对各特征参数的生理意义进行了分析。并在此基础上探讨了表达式分解出的3种波形与其它分析方法在生理意义上的联系。最后,本课题利用指端光电容积脉搏波各项参数及其它生理指标分别建立了对应桡动脉压力脉搏波各特征参数的回归模型,并进行了交叉验证。结果证实通过回归模型可以在较高精度上实现对桡动脉压力脉搏波特征参数的估计,并最终重建桡动脉压力脉搏波波形。通过这一方案,可以实现利用检测技术较为成熟的光电容积脉搏波重建生理分析较为可靠的压力脉搏波。同时,对拟合特征参数生理意义的分析可以进一步丰富现有的脉搏波分析方法。鉴于上述波形拟合及分解方法对计算性能的较高要求,本课题通过工程开发将上述模型部署于云端服务器并开发网络访问服务,以达到对各类便携式设备的支持。论文最后通过对互联网技术发展的分析体会,指出了血流动力学无创检测技术在未来移动医疗领域的定位,为后续相应网络服务的开发提供了一定的参考。
【关键词】：脉搏波 高斯拟合 逐步回归 云端实现
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP301.6;R54
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章. 绪论10-18
• 1.1 本课题的研究背景与意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.3 本课题的主要研究内容与技术路线15-16
• 1.3.1 课题主要研究内容15
• 1.3.2 主要技术路线15-16
• 1.4 论文各章节安排16-18
• 第2章. 波形分解算法的理论分析与工程实现18-22
• 2.1 压力脉搏波与光电容积脉搏波18
• 2.2 脉搏波波形含参表达式的确定18-20
• 2.3 脉搏波波形拟合及特征提取20-21
• 2.4 波形分解算法的生理意义21
• 2.5 本章小结21-22
• 第3章. 脉搏波无创检测实验及其数据预处理22-28
• 3.1 实验对象的选择及基本生理信息22
• 3.2 脉搏波检测实验流程22-23
• 3.3 脉搏波实测信号的预处理23-25
• 3.3.1 脉搏信号调理与滤波23
• 3.3.2 脉搏波单波判别23-24
• 3.3.3 基线去除及波形归一化24-25
• 3.4 脉搏波波形拟合及采集质量评价25-27
• 3.4.1 波形拟合的参数设置25-26
• 3.4.2 波形质量评价26-27
• 3.5 实验统计结果27
• 3.6 本章小结27-28
• 第4章. 生理因素对脉搏波分解波参数的影响分析28-40
• 4.1 性别对脉搏波波形参数的影响28-30
• 4.2 年龄对脉搏波波形参数的影响30-33
• 4.3 血压对脉搏波波形参数的影响33-36
• 4.4 BMI对脉搏波波形参数的影响36-38
• 4.5 本章小结38-40
• 第5章. 桡-指血流动力学传播模型的建立与验证40-50
• 5.1 桡-指间分解波参数关系的分析40-42
• 5.2 桡-指分解波参数转换矩阵的建立42-45
• 5.2.1 回归方程自变量的选择42-43
• 5.2.2 回归方程的建立与选择43-44
• 5.2.3 参数转换矩阵的建立及使用44-45
• 5.3 桡-指分解波参数转换矩阵的验证45-46
• 5.4 生理因素对脉搏波桡-指传播过程的影响分析46-48
• 5.5 基于传播模型与基于传递函数方法波形重建的比较48-49
• 5.6 本章小结49-50
• 第6章. 脉搏波传播模型的云端实现50-58
• 6.1 云端实现平台与框架的选择50-52
• 6.1.1 云端平台与相关技术50
• 6.1.2 系统开发语言及框架的选择50-52
• 6.2 系统的设计与实现52-56
• 6.2.1 系统整体架构52
• 6.2.2 各模块具体设计52-56
• 6.3 云端服务测试56-57
• 6.4 本章小结57-58
• 第7章. 互联网与移动医疗58-62
• 7.1 互联网与云计算技术58-59
• 7.1.1 互联网的基本特征与移动互联网的形成58
• 7.1.2 互联网商业思维的发展模式58
• 7.1.3 云计算技术及其应用58-59
• 7.2 移动医疗技术的发展分析与体系构想59-60
• 7.2.1 我国医疗系统现状及基本假设59
• 7.2.2 移动医疗的作用及局限59
• 7.2.3 移动医疗系统构想59-60
• 7.3 脉搏波采集分析技术的定位60-61
• 7.4 本章小结61-62
• 总结与展望62-64
• 参考文献64-67
• 攻读硕士期间所发表的学术论文67-68
• 致谢68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 徐礼胜;杜尚杰;何殿宁;杨琳;;基于传递函数和指端脉搏波的桡动脉脉搏波重建[J];东北大学学报(自然科学版);2014年11期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 李洋;基于Internet的妊娠期高血压疾病远程监测与管理系统[D];北京工业大学;2013年

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本文编号：1090510