基于容积脉搏波的心血管动力学参数检测方法研究

摘要

心血管疾病是由人体心脏和血管功能失调所引起的，它已经成为严重威胁人类健康的头号杀手。大量实验研究表明，容积脉搏波的波形特征能够很好的反映出人体心血管系统的生理病理信息，因此，从容积脉搏波中提取出反映人体心血管健康状况的特征参数并根据这些特征参数找出准确检测心血管动力学参数的方法对预防、诊断和治疗心血管疾病有着极其重要的意义。
　　容积脉搏波在采集过程中不可避免的会引入噪声，这些噪声会淹没容积脉搏信号，对研究分析容积脉搏波信号造成严重的干扰，本文针对容积脉搏波采集过程中所引入的噪声，对比分析了几种容积脉搏波噪声去除方法的滤波效果，最终选取了去噪效果好的基于经验模态分解和小波变换相结合的方法来去除容积脉搏波中的噪声。
　　分析大量去噪后的容积脉搏波信号的加速脉搏波波形特征发现，加速脉搏波的波形特征会随着血压的变化有所不同，本文利用加速脉搏波特征点 A-Z段的时间作为支持向量机区分不同加速脉搏波波形的依据，区分出不同的加速脉搏波波形后，对不同的加速脉搏波波形采用不同的方法提取了脉搏波传导时间，在基于脉搏波传导时间与血压相关性的基础上建立了血压与脉搏波传导时间的血压计算模型。其他心血管动力学参数的计算方法直接或间接的与收缩压、舒张压和脉搏波波形特征量 K有关，临床上普遍取K=1/3不会带来很大的误差，所以本文利用计算出的收缩压和舒张压值以及脉搏波波形特征量常数求出了其他心血管动力学参数。
　　本文研究了采集到的大量志愿者容积脉搏波信号，实现了对加速脉搏波分类的算法、提取了脉搏波传导时间，并建立了血压和心率的检测模型。对文中血压检测方法的测量结果，以欧姆龙HEM-7201型号的电子血压计测出的血压值作为参照值，并采用Bland-Altman法进行了一致性分析，其中，收缩压的95％一致性界限为（-7.7346，7.6235），舒张压的95%一致性界限为（-8.3838，6.0505），测量误差要低于美国医疗仪器协会提供的推荐标准，实验结果表明这两种方法测量的血压值具有很好的一致性。对本文心率检测算法测出的心率值，采用心率检测仪测出相应的心率值作为对比，实验结果证明，文中心率检测算法与心率检测仪测出的心率值具有很好的正相关性，其相关系数为0.9502，相关系数的显著性水平（P=0.00）＜0.05，表明了文中提出的心血管动力学参数检测方法可以有效的用于人体心血管动力学参数的检测。

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第一章 绪论

§1.1 课题研究背景与意义

§1.2 心血管动力学参数检测方法的研究现状

§1.3 论文的主要研究内容

§1.4 论文结构安排

第二章 心血管动力学参数检测的理论基础

§2.1 容积脉搏波理论

§2.2 血液动力流变理论

§2.3 心血管弹性腔模型理论

§2.4 本章小结

第三章 容积脉搏波信号的滤波处理

§3.1 滑动平均滤波法

§3.2 样条插值拟合法

§3.3 基于经验模态分解的容积脉搏波去噪

§3.4 基于EMD和小波变换的容积脉搏波去噪

§3.5本章小结

第四章 心血管动力学参数检测原理及方法

§4.1基于容积脉搏波频域特征的血压检测

§4.2基于脉搏波传导时间的血压检测

§4.3其他心血管动力学参数的检测方法

§4.4本章小结

第五章 实验验证与分析

§5.1血压计算模型的实验验证

§5.2心率检测方法的实验验证及误差分析

§5.3 本章小结

第六章 总结与展望

§6.1 总结

§6.2 展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果