基于子空间法的主动脉压力脉搏波重建

有创测量中心主动脉压力波形(central aortic pressure waveform， CAPW)存在一定的风险且花费较大.通常用外周动脉压力波形(peripheral arterial pressure waveform， PAPW)来代替CAPW，而PAPW与CAPW有差异性.虽然盲系统辨识方法能够实时重建与动态辨识中心主动脉压力波形，但该方法在模型定阶上还需改进，因此本文提出了基于Hankel矩阵的秩定阶结合子空间方法用外周动脉压力波形重建中心主动脉压力波形.临床数据验证算法的结果表明，实测的与估计的CAPW的均方根误差约为5.87mmHg，波形匹配度约为74.70%;动物数据进一步验证算法，结果表明实测的与估计的CAPW的均方根误差约为8.82mmHg，波形匹配度为54.57%.实验验证了该方法的有效性.     

基于手机摄像头的血压估计方法

提出一种使用手机摄像头采集脉搏波的血压估计方法,称为基于脉搏波的多参数收缩压估计法(multiparameter estimation of systolic blood pressure based on pulse wave,MBPP).在运动实验中,分别通过手机摄像头和血压仪获得不同的脉搏波时序数据和血压.然后,对脉搏波数据进行去噪,计算加速脉搏波,得到脉搏波传导时间.再计算得到脉搏波的特征点,从而计算心率.最后,选择脉搏波传导时间和心率两个参数与血压进行线性拟合,从而得到血压的回归方程.实验结果表明,MBPP方法准确性高,可以用于血压的测量.     

用不同外周动脉波形重建主动脉波形的对比研究

采用盲系统辨识技术可以通过两路外周动脉压力波形重建主动脉波形,但如何选择外周动脉需要进行研究.本文使用基于子空间方法的盲系统辨识算法,同步采集人体左右两侧的桡动脉压力波形和足背动脉压力波形,按照4种不同组合进行主动脉压力波形重建,使用动态时间规整方法评判重建效果,确定外周动脉波形辨识的最优组合.结果表明,足背动脉与桡动脉组合对主动脉压力波形重建无显著性影响(P>0.5),而仅使用桡动脉或足背动脉无法有效重建.     

基于传输线模型的人体脉搏波仿真分析

利用55段人体动脉树建立传输线模型,数值仿真人体动脉树中脉搏波的传播,在心脏输出体积流率波一定的条件下,改变模型分支外周阻力来探讨阻力变化对脉搏波的影响规律。研究表明:随着某分支外周阻力的增加其自身的血流量迅速下降,不同器官的阻力比增加均能引起主动脉和桡动脉平均血压的升高,且升高的趋势逐渐减小;当阻力比η=4时,肝、脾、胃、上肠膜、右肾、下肠膜分支桡动脉平均血压较正常分别增加2.86%、4.55%、1.90%、12.15%、9.81%、1.49%。脉搏波谐波与各器官病变之间存在客观联系是中医脉诊的依据,而通过对桡动脉脉搏波频域分析发现,脉搏波谐波振幅与各器官外周阻力变化的联系不明显,仿真时还需考虑不同器官病变时心脏自我调节作用的影响。     

基于传递函数和指端脉搏波的桡动脉脉搏波重建

桡动脉脉搏波的检测方法易受人体运动影响,因此提出了传递函数法通过指端脉搏波来估计桡动脉脉搏波.首先,通过分析窗宽和模型阶次建立指端脉搏波到桡动脉脉搏波的传递函数FIR模型;然后,使用测试数据评估模型对桡动脉脉搏波估计的精度.通过对10个受试者10d的样本数据进行分析处理,发现估计的桡动脉脉搏波与实测的桡动脉脉搏波最佳波形匹配度均在70%至92%范围内.结果表明使用传递函数法可以实现对桡动脉脉搏波的初步估计,该方法的提出为桡动脉脉搏波的检测提供了一种更简便的手段.     

基于SVM回归的连续血压测量方法

针对目前血压测量主要以间歇式为主, 且难以摆脱充气袖带束缚的问题, 在脉搏波特征参数法测量血压的基础上, 提出基于SVM(Support Vector Machine)回归的连续血压测量方法。以脉搏波为主要研究对象, 提取脉搏波相关特征点, 并对其进行周期分割, 得到脉搏波时域特征, 寻找动脉血压和脉搏波时域特征之间的关系, 建立连续血压回归模型。实验结果表明, 该方法可以很好地对每一心拍的血压值进行连续测量, 且测量结果符合美国医疗器械促进学会(AAMI: Association for the Advancement of Medical Instrumentation)推荐的标准,平均误差不超过0. 67 kPa、标准差不超过1. 07 kPa。     

基于光电容积脉搏波的心血管多参数检测系统

为了实现人体心血管多参数检测,设计了一种基于光电容积脉搏波描记法(photoplethysmography,PPG)的心血管多参数检测系统.该系统采用S5PV210处理器为控制核心,设计了指端脉搏波采集及滤波电路,提取指端脉搏波信号特征,测量人体心率、血氧饱和度、血压值.结果 表明:与标准仪器对比,心率测量最大误差为5次/min;血氧饱和度测量最大误差为2％;血压测量满足ANSL/AA-MI国际电子血压仪标准.     

人体上肢血管系统建模及仿真

为了探讨人体动脉脉搏波中所蕴涵的血流动力学信息,从而预测人体生理病理状态。根据Windkessel模型理论,将血管等效为许多小的串联的弹性管道的模型,建立了一个上肢血管系统的电网络模型。采用Matlab中的Simulink/Simpowersystem模块构建该上肢电网络模型进行仿真试验,对动脉脉搏波进行动态模拟。鉴于高血压和动脉硬化等疾病主要体现在心血管动力学参数的变化上,分析研究了血流动力学参数中外周阻力和血管顺应性对脉搏波的影响。仿真结果与生理实际系统相符,表明该模型具有一定的实用性和有效性。     

基于欧拉放大的桡动脉脉搏波提取方法

脉搏波是反映人体心血管状况的重要参数,基于视频的非接触式脉搏波检测在医疗健康领域具有重要的研究价值.针对目前非接触式脉搏波提取方法存在检测不准确、受光照影响较大等问题,文章提出了一种基于欧拉放大的桡动脉脉搏波提取方法.利用欧拉放大算法放大手腕处桡动脉的微小搏动信号;对放大后的视频进行分块,计算每个子块的时域信噪比(si...     

人体生理、物理因素对血管结构和功能的影响

大动脉血管功能测定越来越多的被用作预测心血管疾病的替代指标，然而非常重要的是需要确定非病理因素是否可能影响到这些测量参数。对年龄、身高、体重指数、心率和血压等生理因素与脉搏波速度（PWV）、系统动脉顺应性（SAC）、中心动脉压增加指数（AI）和颈动脉壁内中膜厚度（IMT）之间的相关性和影响进行评估。共选择285个正常志愿，其中男性98例，女性187例，年龄50-82岁。结果经年龄校正后，脉搏波速度、系统动脉顺应性、颈动脉壁内中膜厚度和中心动脉压增加指数有显的性别差异。系统动脉顺应性、中心动脉压增加指数与高度相关，而且此相关在性别上有明显差异。经年龄和性别校正后身体体重指数与SAC正相关，与AI负相关。经年龄、性别和身高校正后，脉搏波速度、中心动脉压增加指数与心率、中心脉压差呈显地直线相关。这些结果可能意味着与心血管功能障碍的相关性：对矮身材的人来说，大动脉顺应性地降低和中心压力附加值的增大是增加其心血管危险因素的潜在的生理因素；对于老年人来说，缓慢心率可能导致潜在的反效果即中心静脉压的增加。     

基于容积脉搏波的收缩压测量方法

利用脉搏波传播时间测量收缩压需要同时测量心电信号与脉搏波信号,这种方法不具备便携性;因此提出通过光电容积脉搏波测量脉搏波传播时间,进而无创连续测量收缩压的新方法.该方法是通过发射红光的透射式血氧指夹得到容积脉搏波,经过滤波、放大、数字信号处理后得到加速脉搏波,然后根据加速脉搏波的推进波与反射波之间的脉搏波传播时间建立其与收缩压的关系.系统通过ATmega128单片机与安卓手机来实现.针对个体的试验结果表明,该方法测量的收缩压与用电子血压计测量的收缩压有较好的一致性.     

动态光谱幅值检测中的奇异值剔除

为了解决动态光谱检测技术中单波长波形变异引入的误差,提出了基于归一化光谱的标准差奇异值剔除方法,有效克服了单波长信号稳定性判别方法无法判断光谱变异的缺点,动态光谱幅值提取自光电容积脉搏波脉动幅值,可用于人体血液成分检测,而单一波长脉搏波信号的畸变通常是由检测设备冈素造成的,与被测个体的生理信息无关.动态光谱信号有效性需以脉搏波基波相对幅值稳定性作为判据,即在对信号进行归一化处理后,再判断其变异程度,以标准差作为判别手段.实验结果表明,该方法能够有效剔出由单波长波形变异引入的误差,有效保障了动态光谱的检测精度.     

基于模糊逻辑系统的采矿船升沉补偿控制方法研究

在对海洋资源进行开采的过程中,采矿船是必不可少的一种海工装备,当采矿船在海上作业时,由于海浪的涌动会使采矿船作升沉运动,从而严重影响水下作业的采矿系统。为了减少升沉运动产生的影响,因此需要对采矿船进行升沉补偿,提出了一种基于液压缸的主被动一体式复合型升沉补偿系统。同时为了进一步减少升沉干扰下的补偿误差以提高控制精度,提出了一种基于Mamdani型的模糊比例积分微分(proportion integral derivative, PID)控制策略。首先对升沉补偿的原理进行介绍,随后基于莫尔经验公式推导出在不同海况下采矿船的升沉幅值的数值曲线,并建立所提升沉补偿系统的数学模型和传递函数,最后用所提的模糊控制算法对升沉补偿系统进行控制。分别在规则海浪波和不规则海浪波下对系统进行仿真,并把模糊PID控制策略的效果和传统PID控制策略的效果进行比较。结果表明：在两种海浪波下,模糊控制策略的精度要优于传统PID控制策略的精度,可证明模糊控制算法有着明显的优势。     

采样频率与数据长度对中心动脉波形重建的影响

传递函数法重建CAP(central aortic pressure)多是基于自回归各态历经(auto regressive eXogenous, ARX)模型或傅里叶变换,未考虑采样频率、数据长度.为了研究采样频率和数据长度对重建CAP的影响,基于ARX模型和傅里叶变换,重建CAP并分析误差.结果表明,采样频率100Hz,数据长度大于3s时,基于ARX模型重建CAP效果较好(均方根误差(306.6±80.0)Pa,波形匹配度89%);基于傅里叶变换的算法对采样频率不敏感,数据长度为6s时效果较好(均方根误差(493.3±320.0)Pa,波形匹配度84%).     

中心动脉与肱动脉参数的相关性及其回归分析

探讨中心动脉与肱动脉舒张压(DBP)、收缩压(SBP)、脉压(PP)、心内膜下心肌活力率(SEVR)、波形参数(k)、每搏输出量(SV)、心排量(CO)、外周阻力(RS)等参数的相关性.通过对40例临床需要进行冠状动脉造影患者的有创中心动脉参数与肱动脉参数进行相关分析,将直接测得的中心动脉参数分别与通过回归方程、建立模型估算的中心动脉参数进行配对t检验和Bland-Altman图示.结果表明:除k值外的所有中心动脉与肱动脉参数均相关;两种估算方法 DBP,SEVR一致性相当,其回归方程用Y'=a+bx表示;DBP,SBP,PP,SEVR,SV,CO也可通过回归方程估算,但准确性比传递函数差.