心血管生理参数监测系统的研究

发布时间：2020-04-06 03:50

【摘要】：据世界卫生组织(World Health Organization,WHO)统计,心血管疾病(Cardio Vascular Disease,CVD)已经成为全球范围内人类第一死因。在中国,心血管病发病人数持续增长,约有患者2.9亿。人体生理、病理信息是判断病情轻重缓急和疾病诊断的依据,是人体重要的生命体征。血氧饱和度(Blood Oxygen Saturation,SaO2)、血压(Blood Pressure,BP)和心率(Heart Rate,HR)是非常重要的人体生理参数,可以反映人体心血管功能状况。对这些生理参数实时、无创检测,一定程度上能够避免心血管疾病等引起的意外的发生。光电容积脉搏波(PhotoPlethysmoGraphy,PPG)信号中包含了人体大量的生理、病理等各方面信息,例如血压、血氧、血液流动、血糖以及呼吸频率等,因此对脉搏波波形特征变化的检测,可以实现对心血管生理参数进行连续无创检测。为了从光电容积脉搏波中提取特征参数,计算血压、血氧和心率,本文对脉搏波信号进行了采集、去噪以及相应算法等研究。首先设计并搭建脉搏波硬件采集系统,硬件主要由光源驱动模块、光电接收模块、放大电路模块等组成,实现对脉搏波的采集、预处理和储存等功能;对光电容积脉搏波信号的特点和噪声的来源进行了分析研究,针对光电容积脉搏波信号消噪,本文采用小波阈值算法,采用基于sym8小波对初始脉搏波信号去噪;采用小波变换对脉搏波信号去除基线漂移,选用sym8小波基,对脉搏波进行9层分解,把基线从脉搏波信号中去除,并取得较好的效果。对去除噪声和基线的脉搏波,采用连续小波变换识别脉搏波特征点。利用逐步回归法分别建立脉搏波特征参数与收缩压、舒张压的回归方程,实现利用脉搏波特征参数测量血压。其次建立基于朗伯-比尔定律的双波长脉搏波血氧饱和度的模型,寻找出光电容积脉搏波峰、谷值并计算R值,结合血氧饱和度参考值拟合血氧饱和度的模型,计算得到血氧饱和度。最后本文采取频域快速傅里叶变换算法将光电容积脉搏波转换到频域上进行分析,确定心率值。本文将得到血压、血氧饱和度、心率值与实测值进行对比,对比结果表明,本文所采用算法是可行的以及计算结果具有较高的稳定性、准确性。
【图文】：

研究背景及意义生活水平的提高和环境的改变，据世界卫生组织（World Health Organizat统计，在全球范围内，每年死于心血管疾病的人数接近 1500 万，，约占总死之一，远多于其它疾病导致的死亡。目前，我国患有心血管疾病的人数约血管病导致死亡的人数占居民总死亡的比例最大，农村心血管病死亡率为，占比为 44.5%，城市心血管病死亡率为 262/10 万，占比为 42.51%。患的快速增长，导致每年直接医疗费用高达数百亿人民币，已成为我国重大加强全社会心血管病防治工作刻不容缓。生理参数家庭监测设备能够一定们实时了解身体状况，血氧饱和度、血压和心率是反映人体生理状态的重可穿戴设备监测的重要指标。

人体生理参数的产生机理生理参数的产生机理波的产生原理通常指的是动脉脉搏。心脏的周期性收缩和舒张会导致血压周期性波动，管有规律的博动，形成脉搏。脉搏以波的形式在血管中传播，是一种能量称为脉搏波(Pulse wave)。心脏周期性收缩和舒张的跳动，会推动血液在血终形成脉搏波，脉搏波波形与动脉管壁的弹性、血压粘度、循环血量和血基本因素有关，并且这些基本因素互相关联彼此影响。因此脉搏波压力和含大量反映心脏和血管等重要病理和生理的信息。心脏规律地收缩和舒张统中血量和血压发生相应的改变，形成周期性脉搏波。典型的脉搏波如图
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R540.4;TP274

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本文编号：2615964