基于近红外光谱的人体末梢低频振荡信号传播特性研究

摘要

低频振荡信号(0.01~0.15Hz)为血液动力学参数中自发的缓慢变化，可在近红外光谱研究中测量的氧合与还原血红蛋白浓度信号和功能性磁共振成像研究中观察到。低频振荡信号随血液传播并且独立于心跳和呼吸信号，可用于循环功能障碍的监测。但是低频振荡信号如何在人体内传播，尤其是如何在人体末梢区域传播仍然是不确定的，针对该难题。该文对人体末梢低频振荡信号的传播特性进行深入研究。
　　首先，为了采集人体末梢低频振荡信号，研究了多通道近红外光谱动脉氧检测系统。研究该系统的工作原理，使用该系统采集人体近红外光谱信号。依据Beer-Lambert定律将近红外光谱信号转换成人体血红蛋白浓度信号。采用低频带通滤波技术完成低频振荡信号的提取。分别在静息状态下和被动抬腿状态下采集被测试者耳垂、手指、脚趾处近红外光谱信号。
　　其次，为了确定低频振荡信号的传播方式，研究了静息状态下低频振荡信号的传播特性。采用了互相关时延估计方法，分别估计对称位置(手指与手指、脚趾与脚趾、耳垂与耳垂)处和非对称位置处(手指、脚趾和耳垂之间)低频振荡信号的时间延迟和最大互相关系数。根据各个末梢区域之间的时间延迟状况，估计低频振荡信号传播到人体不同末梢区域的时间先后顺序。
　　最后，针对被动压力波能否传播到人体的各个末梢区域的问题，研究了被动抬腿状态下低频振荡信号传播特性。使用功率谱密度函数处理低频振荡信号，统计被动压力波在人体各个末梢区域出现的结果。研究被动压力波对系统低频振荡信号传播的影响，需使用最大互相关时延估计，计算人体对称位置和非对称位置低频振荡信号时间延迟，并统计实验结果。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 基于近红外光谱的人体低频振荡信号特性研究的发展现状

1.3 论文的主要内容及组织结构

第2章 基于近红外的人体末梢低频振荡信号采集

2.1 基于MSP430的多通道近红外光谱信号采集研究

2.1.1 近红外光谱信号采集系统的硬件实现

2.1.2 近红外光谱信号采集系统的软件实现

2.2 近红外光谱信号采集实验与低频振荡信号数据处理

2.2.1 人体末梢低频振荡信号采集实验

2.2.2 人体末梢低频振荡信号处理方法

2.3 本章小结

第3章 静息状态下人体末梢低频信号特征研究

3.1 静息状态下人体末梢低频振荡信号时频域特性研究

3.1.1 静息状态下人体末梢低频振荡信号时域特征分析

3.1.2 静息状态下人体末梢低频振荡信号频域特征分析

3.2 静息状态下人体末梢低频振荡信号对称性和时延性研究

3.2.1 静息状态下人体末梢低频振荡信号对称性分析

3.2.2 静息状态下人体末梢区域低频振荡信号时延特性分析

3.3 本章小结

第4章 被动抬腿状态下人体低频振荡信号特征研究

4.1 被动抬腿状态下人体末梢低频振荡信号的时频域特性研究

4.1.1 被动抬腿状态下人体末梢低频振荡信号的时域特征分析

4.1.2 被动抬腿状态下人体末梢低频振荡信号的频域特征分析

4.2 被动抬腿状态下人体末梢低频振荡信号对称性时延性研究

4.2.1 被动抬腿状态下人体末梢低频振荡信号对称性分析

4.2.2 被动抬腿状态下人体末梢低频振荡信号时间延迟特性分析

4.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢