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基于脉搏信息融合的日常心率检测研究

基于脉搏信息融合的日常心率检测研究

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作者：常婷婷兰州理工大学

学位级别：硕士

心率是医疗监测中判断人体心血管健康程度的重要指标,脉搏信号因其测量方式简便而成为心率检测的主要技术手段之一。但是,日常生活中的脉搏信号检测易受运动干扰影响使得信号质量降低,导致无法对心率进行准确监测,继而出现对人体健康状... 详细信息

心率是医疗监测中判断人体心血管健康程度的重要指标,脉搏信号因其测量方式简便而成为心率检测的主要技术手段之一。但是,日常生活中的脉搏信号检测易受运动干扰影响使得信号质量降低,导致无法对心率进行准确监测,继而出现对人体健康状态错误预警的情况,因此对日常生活中心率的准确监测成为日益迫切的需求及研究和发展的热点。为了实现日常状态下脉搏信号的稳定检测,获得更多有效的脉搏信息,提高日常医疗监护系统的抗干扰性,以降低系统的误报警率。研制了适用于日常环境中的脉搏信号检测系统,并实现了心率的有效检测,对日常生活中人体健康状态有效监护。主要工作如下:（1）针对传统脉搏信号采集时检测部位易受血流灌注及日常运动干扰,提出了在耳后区域进行脉搏信号检测,研制了基于耳后区域的脉搏信号检测系统,且采用3D打印得到的封装结构进一步提高日常状态下脉搏信号检测的准确性。通过研制的脉搏信号检测系统同步采集人体耳后与指部脉搏信号,对检测到的耳后与指部脉搏信号提取其PP间期,对PP间期进行一致性分析来验证耳后脉搏信号检测系统的稳定性。实验结果表明,相比于传统的指部脉搏信号检测系统,所研制的脉搏信号检测系统可有效地抑制检测过程中的噪声或干扰,为日常生活状态下脉搏信息的准确获取奠定基础。（2）脉搏信号所受日常运动干扰无法通过滤波方法完全抑制,提出用于日常运动状态下耳后与指部脉搏信号的质量评估方法。首先阐述了头部与指部日常生活状态下所受到的运动干扰有所区别,因此检测的耳后、指部脉搏信号丢失情况及其波形特征存在一定差异;接着,针对不同部位脉搏信号所受运动干扰的不同,研究并提出了相应的信号质量评估方法,基于特征的质量评估方法分别从线性及非线性角度选取了时域及非线性特征;基于模板匹配的质量评估方法中对耳后脉搏信号所受干扰段能够较准确检测,通过设定的判决规则将检测到的脉搏信号分为可用段与不可用段,为后续脉搏信号分析时有效信息的提取提供可靠性。（3）提出了在日常状态下基于耳后与指部脉搏信号融合分析来准确检测心率的方法。针对耳后与指部脉搏信号质量评估结果,在其中一路信号受运动干扰严重的情况下通过信息融合的方法选取另一路质量较好的进行后续分析,在耳后与指部脉搏信号都受运动干扰的情况下选择耳后脉搏信号进行分析;并提出了适用于耳后脉搏信号的主波峰值检测算法,即使用局部最大值法与阈值法相结合的方法进行主波检测。实验结果表明,相较于仅使用单一部位脉搏信号,耳后与指部脉搏信号融合分析后的峰值检测准确性从90.2%提高至98.8%,提出的基于脉搏信息融合的方法具有更好的抗干扰运动能力,为日常生活状态下心率的准确检测提供了一种非有效途径。

关键词：日常监护耳后脉搏信号检测 3D扫描质量评估脉搏信息融合分析

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