动态光谱提取方法研究

摘要

血液成分无创检测作为生物医学领域的研究热点一直备受关注;本文首先对对现有无创检测技术进行了介绍和分析,并认为近红外光谱分析方法更具技术优势。现有近红外光谱分析方法可分为传统分析方法和扣除组织背景分析方法;前者直接将被测部位的出射光谱进行建模分析,证明了近红外光谱用于血液成分无创检测的可行性,然而却受到组织背景的极大干扰;而后者则在建模前将血液光谱从整体出射光谱中进行分离,消除组织背景干扰,表现出更大的发展潜力。
　　为消除组织背景和测量环境干扰,课题组提出了动态光谱法,利用光电容积描记法来实现脉动血液吸收光谱的获取,具有突出理论优势;但依然受到信号微弱、测量条件干扰和仪器精度有限等因素的限制;解决上述问题的一个有效途径就是充分发挥数字信号处理技术的优势,通过优化动态光谱数据处理方法来改善动态光谱的信噪比;所以,本文针对动态光谱提取方法展开了以下工作和创新研究:
　　(1)针对动态光谱峰峰值提取精度低的不足,课题组最先提出傅里叶变换提取法和单沿提取法,其后着重对差值提取法和快速锁相提取法进行研究,并依据方和根提取法探索性地提出了包络面积法;本文从频域和时域两个方向对现有各提取方法的基本原理、实现方式及特点进行综合探讨;
　　(2)为深入剖析动态光谱各提取方法的性能特征,以血氧饱和度测量作为应用背景引入了仿真分析方法;通过搭建双波长光电脉搏波数据采集系统获取标准脉搏波信号,并以此为基础构建不同干扰下的仿真信号,进而实现对各提取方法抑制不同干扰噪声影响的能力进行有效评估;
　　(3)在仿真分析的基础上,本文利用以光谱仪为核心的动态光谱数据采集系统来获取实际动态光谱原始数据,从离散度和平滑度两个角度来对各提取方法所获取归一化动态光谱进行评价,客观评估了各提取方法在实际应用中的性能,并为后续改进提供了指导。

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第一章 绪论

1.1血液成分无创检测意义及研究现状

1.2动态光谱理论

1.3课题研究目的和意义

1.4论文主要研究内容及架构

第二章 动态光谱提取方法

2.1动态光谱频域提取方法

2.2 动态光谱时域提取

2.3 小结

第三章 动态光谱提取方法仿真研究

3.1动态光谱提取方法仿真评价指标

3.2动态光谱仿真数据采集系统设计

3.3 不同干扰下仿真信号的构造及其对各提取法的影响

3.4 结果分析与讨论

第四章 动态光谱提取方法的应用研究

4.1动态光谱数据采集系统及数据采集

4.2 动态光谱评价指标

4.3 不同评价指标下各提取方法性能评估

4.4 讨论与分析

第五章 总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢