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可穿戴血压检测系统算法研究与设计

中国测试 2022年第6期48卷 99-105页

作者：庞宇何鸿蒋伟重庆邮电大学光电信息感测与传输技术重庆市重点实验室重庆400065

血压是评估心血管风险等疾病的重要体征参数之一,可穿戴血压检测系统具有体积小、使用方便等优点。针对传统可穿戴血压检测系统算法复杂的问题,通过STM32单片机、压力传感器等器件来采集数据并设计血压检测算法。利用压力表测试出压力... 详细信息

血压是评估心血管风险等疾病的重要体征参数之一,可穿戴血压检测系统具有体积小、使用方便等优点。针对传统可穿戴血压检测系统算法复杂的问题,通过STM32单片机、压力传感器等器件来采集数据并设计血压检测算法。利用压力表测试出压力和压力传感器输出电压值的定量关系,采用移动平均滤波器对混合血压信号进行分离,形态学滤波去除基线漂移等干扰。提出基于基波信号的方法来完成振荡脉搏波的幅值匹配,并采用拉格朗日插值法进行离散波峰序列的求值查找。结合变幅度系数法来查找序列峰值的特征点,匹配静压力信号来计算血压。经验证,该算法计算的血压值与标准听诊法结果具有较强的数据一致性,符合ANSI/AAMI标准,能够作为血压判定依据。

关键词：示波法血压检测振荡脉搏波峰值点定位拉格朗日插值法

基于PPG收缩期上升波形特征参数的无创血压检测模型

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中国医学物理学杂志 2022年第3期39卷 333-340页

作者：彭莉宋鑫鄢苏鹏魏良龚渝顺李永勤陆军军医大学生物医学工程与影像医学系重庆400038

旨在提出一种基于光电容积脉搏波(PPG)收缩期上升波形(SUW)特征提取的血压计算模型。首先,采集130例成年志愿者的II导心电图、手指PPG信号以及袖带血压值。数据被随机分为训练集(共80例,其中46例血压正常)和测试集(共50例,其中35例血压... 详细信息

旨在提出一种基于光电容积脉搏波(PPG)收缩期上升波形(SUW)特征提取的血压计算模型。首先,采集130例成年志愿者的II导心电图、手指PPG信号以及袖带血压值。数据被随机分为训练集(共80例,其中46例血压正常)和测试集(共50例,其中35例血压正常)。然后从PPG信号的SUW中提取时间、面积、斜率最大点与波谷点连线与时间轴夹角的正切值、上升期占脉宽的比例等特征,采用偏最小二乘回归法分别建立收缩压和舒张压的检测模型。最后与基于脉冲到达时间(PAT)的模型以及PAT联合PPG的模型进行对比。结果显示,本模型计算的收缩压和舒张压与参考值的相关系数分别为0.80和0.62,判断血压异常的准确率为90%。这些指标均显著高于基于PAT和PAT联合PPG参数的血压模型(P血压检测模型具有较好的鲁棒性和较强的异常血压检测能力。

关键词：光电容积脉搏波血压检测收缩期上升波形特征参数

基于光电容积脉搏波的血压检测算法与电路设计研究

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基于光电容积脉搏波的血压检测算法与电路设计研究

作者：何坤阳西安电子科技大学

学位级别：硕士

血压是检测心血管疾病的一项重要指标,定期的血压检测对所有人群来说都非常重要。和传统的血压检测方式相比,基于光电容积脉搏波(Photo Plethysmography,PPG)进行血压检测可以实现实时连续的血压监控。但是PPG信号比较微弱,在传感器采... 详细信息

血压是检测心血管疾病的一项重要指标,定期的血压检测对所有人群来说都非常重要。和传统的血压检测方式相比,基于光电容积脉搏波(Photo Plethysmography,PPG)进行血压检测可以实现实时连续的血压监控。但是PPG信号比较微弱,在传感器采集过程中极易受到噪声、运动、传感器异常等情况的干扰,使得血压检测结果不准确。并且现有的基于PPG信号的血压检测算法多数停留在软件算法研究方面,部分算法的实现还需借助心电信号(Electrocardiography,ECG)等其它生理信号的采集,算法实现较为复杂,需要借助高性能运算设备,限制了在多种运动场景下的使用。本文对血压检测算法进行研究,结合各种算法的优缺点,改进设计了一种仅使用PPG信号的血压检测算法,该算法首先进行平线与峰谷平线检测,过滤低质量无效信号,再通过IIR带通滤波和Hampel滤波去除信号中的噪声、基线漂移和异常值,通过可以自适应调节的阈值进行周期与基准点划分,依据划分的基准点对PPG信号进行信号整形与重塑得到高质量的PPG信号,最后使用归一化的PPG信号提取特征参数并使用K近邻法搭建机器学习模型训练输出血压值。该模型使用50个特征提高了特征维度以提升模型的准确性,使用较为简单的K近邻法(K-Nearest Neighbor,KNN)降低了模型的复杂程度。本文利用Matlab和公开的数据库对提出的血压检测算法进行了建模和仿真验证,结果表明该算法对PPG信号的处理效果明显,并且得到的血压检测结果具有较好的准确性,其中收缩压的误差为3.15±4.58mm Hg,舒张压的误差为2.58±3.93mm Hg。此外,本文对所提出的算法进行了电路设计,并进行了功能仿真验证和FPGA原型验证,结果显示血压检测算法电路功能正确。使用30名志愿者现场采集的PPG信号数据进行准确度测试,结果显示收缩压的误差为3.34±6.81mm Hg,舒张压的误差为2.64±4.63mm Hg,误差符合美国医疗器械促进协会(Association for the Advancement of Medical Instrumentation,AAMI)规定的国际标准,收缩压的皮尔森相关系数为0.951,96.67%的数据在一致性界限内,舒张压的皮尔森相关系数为0.946,93.33%的数据在一致性界限内,血压检测结果具有较好的准确性和数据一致性。本文研究并改进设计的血压检测算法与其它文献算法相比,仅使用一路PPG信号,并进行了充分的预处理工作,在实现相近的血压检测准确度的情况下降低了整体算法的复杂程度,并且对算法进行了电路设计,具有较为重要的现实意义。

关键词：光电容积脉搏波血压检测 K近邻电路设计

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一种基于SoC的高精度电子血压检测仪

电子技术应用 2007年第2期33卷 16-18页

作者：李刚王宏林凌天津大学ADI联合实验室天津300072

一种基于单片集成系统(SoC)的高精度电子血压检测仪。该系统采用基于Σ-Δ型A/D转换器的ADμC848作为核心处理器,并应用形态滤波等信号处理算法,简化了电路的设计和实现,提高了系统的可靠性和稳定性。

关键词： SoC 血压检测 ∑-△型单片机形态滤波

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基于指端光电容积脉搏波的血压检测算法研究

基于指端光电容积脉搏波的血压检测算法研究

作者：吕晨阳西安电子科技大学

学位级别：硕士

近年来随着我国人民生活水平的日益提升,高血压患病率也在逐年升高。高血压作为一种需要终身监控与治疗的慢性疾病,其在患病初期很难察觉。同时,传统的医院血压检测装置缺少舒适性与便捷性,已经不能满足人们对个人与家庭的血压监控要求... 详细信息

近年来随着我国人民生活水平的日益提升,高血压患病率也在逐年升高。高血压作为一种需要终身监控与治疗的慢性疾病,其在患病初期很难察觉。同时,传统的医院血压检测装置缺少舒适性与便捷性,已经不能满足人们对个人与家庭的血压监控要求。基于光电容积脉搏波法的血压检测方法具有无创、简便且舒适的优点,以此方法研发的可穿戴式血压计在日常生活中的应用日渐广泛。本文基于指端光电容积脉搏波的检测系统,提出了基于心电脉搏法和单路加速脉搏波法两种血压算法,并根据提取的脉搏波特征参数,使用神经网络完成了血压的分段估算。具体研究工作包括:1、实现了基于脉搏波传导时间（Pulse Wave Transit Time,PWTT）的血压算法。通过对提取脉搏波传导时间的关键设计方法开展研究,选取了两种检测方案:一是选用心电信号（Electrocardiogram,ECG）和光电容积脉搏波信号（Photoplethysmograph,PPG）,提取ECG信号中的R点和PPG信号中的波谷以计算PWTT;二是选用单路脉搏波信号,对其进行二次差分得到加速脉搏波,进而选取加速脉搏波中的两个特征点以计算PWTT。首先,使用小波变换法对ECG和PPG信号进行预处理,其次,基于数学形态学、极值法、快速傅里叶变换等方法提取信号中的波峰波谷位置以及各项时域频域特征参数。分别将两种方案提取出的PWTT与血压进行相关性分析并构建线性模型,最后,对提取的特征参数进行相关性研究,筛选合适的时域和频域特征参数用于改进血压计算公式。2、构建神经网络算法模型以实现对血压区间的估算。通过研究生理学理论,选取PPG信号中的多项特征参数进行机器学习。将采集的临床数据中脉搏波的时域特征参数和频域特征参数分别应用于神经网络模型中,实现了血压区间的判断。本文采用实验对两种血压检测算法进行了评价。通过Bland-Altman分析法测得,两种算法检测血压值平均差均不高于±5 mmHg,满足美国医疗促进协会AAMI平均差小于5mmHg,标准差小于8mmHg的误差要求,从而验证了本文检测方案的正确性和可行性。

关键词：光电容积脉搏波脉搏波传导时间血压检测神经网络

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血压检测技术及其应用的研究进展

临床医学进展 2024年第11期14卷 140-146页

作者：刘丹湖北省京山市温泉社区卫生服务中心湖北京山

测量血压有助于诊断、评估患者的病情,还可以用于评估临床治疗和康复效果。血压的高低可以反映患者的心脏和肺部等健康情况。高血压和低血压都可能带来严重的健康问题。其中,高血压被认为是全球范围内心血管疾病的主要危险因素,长期的... 详细信息

测量血压有助于诊断、评估患者的病情,还可以用于评估临床治疗和康复效果。血压的高低可以反映患者的心脏和肺部等健康情况。高血压和低血压都可能带来严重的健康问题。其中,高血压被认为是全球范围内心血管疾病的主要危险因素,长期的高血压会对血管壁造成损伤,定期监测血压对于人体健康至关重要。针对近年来文献报道的各种血压监测方法及应用开展了文献综述分析比较,引用文献37篇。Measuring blood pressure can help diagnose and evaluate a patient’s condition, and can also be used to evaluate clinical treatment and rehabilitation effects. High or low blood pressure can reflect the health of the patient’s heart and lungs. Both high and low blood pressure can cause serious health problems. Among them, high blood pressure is considered to be a major risk factor for inner vascular diseases worldwide, long-term high blood pressure will cause damage to the blood vessel wall, and regular monitoring of blood pressure is essential for human health. Various blood pressure monitoring methods and applications reported in recent years were reviewed and compared by citing 37 articles.

关键词：高血压血压检测血流量脉搏波超声波

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微循环血压检测用传感器的研制

中国生物医学工程学报 1985年第3期 159-168页

作者：鲍永坚浙江大学杭州

本文介绍一种用于微循环血压测量的传感器，建立了它的数学模型，进行了理论分析。并做了大量试验来论证理论分析的正确性。通过分析，提出这种传感器的一些设计指标，为今后设计、使用这种传感器提供了依据。

关键词：传感器换能器电子技术插管电解液浓度分布分布(力学) 数学模型试验模型动态过程过渡过程血压检测微循环

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阻抗平衡式微血管血压检测系统的分析与研究

中国生物医学工程学报 1986年第1期 7-13页

作者：鲍永坚浙江大学科学实验仪器工程学系

微循环血压检测技术是深入研究微循环所必须的。本文介绍一个以玻璃微插管为基础的实验系统,用以测量微循环血压。运用现代控制理论的方法,对系统作了分析;并对瞬态特性、静态特性等品质指标进行了测试。动物实验证明了系统方案的可行... 详细信息

微循环血压检测技术是深入研究微循环所必须的。本文介绍一个以玻璃微插管为基础的实验系统,用以测量微循环血压。运用现代控制理论的方法,对系统作了分析;并对瞬态特性、静态特性等品质指标进行了测试。动物实验证明了系统方案的可行性。最后我们提出了用分布参数控制系统的分析方法对系统进行进一步分析,以期更完整地把握其动力学性质。

关键词：静态特性稳态特性阻抗平衡插管前置放大器非线性环节血压检测血管

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枣庄学院新生异常血压检测分析

医学研究通讯 2005年第3期34卷 37-39页

作者：隋萍山东枣庄学院医院 277160

目的了解枣庄学院新生血压异常状况及发生规律。方法用水银柱血压计检测2552名新生血压。结果学院新生异常血压检出率在性别及城乡之间的差异均具有显著性意义。结论学院新生异常血压检出率男生低于女生,男生高血压检出率明显高于女生,... 详细信息

目的了解枣庄学院新生血压异常状况及发生规律。方法用水银柱血压计检测2552名新生血压。结果学院新生异常血压检出率在性别及城乡之间的差异均具有显著性意义。结论学院新生异常血压检出率男生低于女生,男生高血压检出率明显高于女生,而低血压检出率明显低于女生;城市新生异常血压检出率低于农村新生,高血压检出率城市和农村男生都分别高于城市女生与农村女生,低血压检出率城市与农村均为男生检出率明显低于女生,而城市女生低于农村女生。

关键词：检出率新生低血压高血压血压检测女生异常学院男生结论