基于光纖光柵脈搏波的人體血壓檢測方法研究.pdf

1、隨著社會的老齡化、生活節(jié)奏的加快、飲食結(jié)構(gòu)的變化和環(huán)境的惡化，高血壓、心臟病等心腦血管疾病已成為嚴重威脅人類健康和生命的主要疾病。對心腦血管疾病的預(yù)防控制已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究的重點之一。光纖光柵傳感器體積小、靈敏度高、抗電磁干擾、與紗線兼容，在織物式傳感器領(lǐng)域具有研究價值和應(yīng)用潛力，對強電磁環(huán)境下人體生理參數(shù)的監(jiān)測具有重要意義。
　　本文在課題組前期研制的光纖光柵脈搏織物傳感器的基礎(chǔ)上，對基于光纖光柵脈搏波的人體血壓檢測方法進行了

2、研究。研究內(nèi)容主要分為兩部分:光纖光柵脈搏波信號處理算法和基于多脈搏特征參數(shù)的人體血壓估算模型的建立方法。結(jié)合光纖光柵脈搏波的特點，提出了一種小波閾值消噪與改進數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)濾波相結(jié)合的光纖光柵脈搏波消噪算法，并根據(jù)脈搏周期對形態(tài)學(xué)濾波中結(jié)構(gòu)元素的長度進行自適應(yīng)選擇，從而改善了去除基線漂移的效果。研究了脈搏波特征點的生理意義，設(shè)計了一種脈搏波特征點的提取算法，提高了脈搏波峰值點和起止點檢測的準(zhǔn)確性。實驗結(jié)果表明，經(jīng)消噪處理后，光纖光柵脈搏波

3、的信噪比提高了一倍。在誤差允許的范圍內(nèi)，脈搏波峰值點和起止點提取的準(zhǔn)確率分別達到了97.2％和97.6％。搭建了人體多生理參數(shù)采集實驗平臺，可對光纖光柵脈搏波、壓電式脈搏波以及光電容積脈搏波進行同步采集，并基于LabVIEW編寫了信號處理軟件，實現(xiàn)了光纖光柵脈搏波的預(yù)處理及相關(guān)脈搏特征的提取。
　　在對脈搏特征與人體血壓相關(guān)性研究的基礎(chǔ)上，提出了一種基于多脈搏特征的個性化非線性人體血壓估算模型的建立方法。首先選取被測個體與血壓相關(guān)

4、性較高的脈搏特征作為建模參數(shù);然后，分析這些脈搏特征與被測者血壓的函數(shù)關(guān)系;最后，基于上述脈搏特征及其與血壓的函數(shù)關(guān)系通過最小二乘擬合算法建立針對該個體的脈搏-血壓估算模型，實現(xiàn)收縮壓與舒張壓的無袖帶式連續(xù)測量。實驗結(jié)果表明，本文提出的個性化非線性血壓估算模型對于收縮壓和舒張壓的平均計算誤差分別為1.93±1.39mmHg和2.05±1.56mmHg，滿足血壓測量國際標(biāo)準(zhǔn)對于無創(chuàng)血壓測量精度的要求。在此基礎(chǔ)上，將被測者分為四類，提出了針