基于多波长的脉搏血氧饱和度的测量方法研究

作     者：于晓华 

作者单位：燕山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：金海龙;卢云山

授予年度：2018年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 1010[医学-医学技术（可授医学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 10[医学] 

主      题：脉搏血氧饱和度 多波长 反射式 小波变换 自适应 

摘      要：血氧饱和度指的是血液中含氧的百分比,是一项检测机体供氧情况的重要指标,利用光电检测技术从光电容积脉搏波信号中提取血氧饱和度特征信息,是临床进行无创检测人体动脉血氧饱和度的主要方式。目前双波长透射式脉搏血氧监护已成为较成熟的监护手段,但是在低血氧下测量误差较大,并且透射式传感器受测量范围的限制,因此为了克服这些缺陷,通过增加波长的方式,并根据朗伯比尔定律(Lambert-Beer)从双波长透射式脉搏血氧仪的数学模型中,推导出更适合于多波长反射式脉搏血氧仪的数学模型。考虑到测量精度和仪器体积等因素本文选取了四路不同的光波长,即595nm、735nm、890nm和805nm制作反射式血氧探头,来弥补传统脉搏血氧仪的不足。首先,本文根据光电容积脉搏波信号的光学与生理学的相关理论,搭建了多波长脉搏血氧仪的采集系统平台。主要包括:光源驱动电路、信号采集调理电路、以STM32单片机为主控制器的主控电路以及电源电路等。对光电容积脉搏波信号进行采集、模/数转换、放大滤波,并将转换后的数字信号通过串口发送至上位机进行数据分析处理等;其次,在光电容积脉搏波信号的预处理部分,采用了滑动平均滤波、小波变换、中值滤波以及基于LMS的自适应滤波等算法,滤除信号中的高频噪声、基线漂移以及运动伪迹等噪声干扰,同时采用微分阈值方法来提取光电容积脉搏波信号的特征点。最后,在完成系统设计和调试之后,采用脉搏血氧仿真器进行仪器定标,然后与传统的双波长脉搏血氧仪进行对比,证明本系统的设计方案具有一定的临床应用价值。