无创连续心输出量分析算法研究与软件设计

摘要

心输出量是血流动力学中关键参数之一，对其进行连续监测具有重要意义。目前临床心输出量方法主要以有创为主，微创方法正经受临床验证，但对于普通病人与健康人的心输出量，无创方法具有更好的应用价值。现有无创方法存在操作复杂、费用昂贵、抗干扰与稳定性较差等问题，不具有推广价值，因此，研究一种无创、连续、便携、低成本的心输出量监测仪具有重要意义。
　　论文工作内容主要有:
　　1、提出了一种基于光电容积脉搏波(PPG)信号的无创连续心输出量算法，通过PPG计算出衰减常数RC，根据动脉顺应性与脉搏波传导时间关系，获得外周阻力R来计算心输出量，并将其命名为KC算法。
　　2、根据无创心输出量算法设计了无创心输出量监测软件，用以实时监测心输出量等血流动力学参数，并可用于验证与修正算法。
　　3、进行算法验证，五例临床病人的10段数据进行算法的可行性验证，2段数据进行无创算法验证，在手术中心输出量变化幅度巨大的阶段，无创实验方案的实验结果曲线与Flotrac/Vigileo监测仪实验曲线变化趋势表现出良好的一致性。
　　论文所提出的KC算法不依赖统计学原理，可准确反映心输出量的变化趋势，在反映心输出量变化趋势方面不需要人群统计参数，使所开发的测量仪器系统具有良好的个体适应性。基于光电容积脉搏波测量心输出量的无创监测方法相比于有创法测量其临床适用范围更为广泛，可应用于健康人群和轻度患者的监测，具有应用推广优势。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 心血管疾病现状及监测

1．2 血流动力学简介

1．2．1 血流动力学概念与临床意义

1．2．2 血流动力学重要指标及其生理意义

1．3 心输出量算法及其监测仪发展现状

1．3．1 有创监测方法原理及其优缺点

1．3．2 微创监测方法原理及其优缺点

1．3．3 无创监测方法及其优缺点

1．3．4 心输出量监测方法总结与分析

1．4 论文研究意义、目标与研究内容

1．4．1 研究意义与目标

1．4．2 研究内容

1．5 本章小结

2 心输出量算法推导

2．1 引言

2．2 脉搏波

2．2．1 脉搏波产生原理

2．2．2 光电容积脉搏波测量原理

2．3 心血管系统模型

2．3．1 单弹性腔模型

2．3．2 双弹性腔模型

2．4 心输出量算法推导

2．4．1 心输出量计算推导

2．4．2 血压

2．4．3 外周阻力与动脉顺应性

2．4．4 脉搏波传导时间

2．4．5 其他血流动力学指标计算生理公式

2．5 心输出量新计算方法KC算法提出

2．6 本章小结

3 KC算法计算心输出量研究

3．1 引言

3．2 生理参数提取

3．2．1 心电QRS波的特征点检测

3．2．2 脉搏波特征点检测

3．2．3 脉搏波传导时间计算

3．2．4 衰减时间常数RC计算

3．3 利用有创每搏出量标定KC算法中的K值

3．4 KC算法进行无创心输出量计算

3．5 本章小结

4 数据采集系统

4．1 引言

4．2 采集系统总框架

4．3 硬件系统

4．4 嵌入式系统

4．4．1 嵌入式系统总设计

4．4．2 通信模块

4．5 软件系统设计

4．5．1 需求分析

4．5．2 软件设计

4．5．3 软件测试

4．5．4 软件界面

4．6 本章小结

5 实验结果与分析

5．1 引言

5．2 实验方案

5．2．1 研究对象

5．2．2 实验方法

5．2．3 数据来源

5．3 KC算法有创运算结果与分析

5．4 KC算法无创运算数据结果与分析

5．4．1 血压与脉搏波传导时间的关系验证

5．4．2 无创运算结果与分析

5．5 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士期间承担的科研任务及主要成果