雙波長光電容積脈搏波特徵量的動脈血氧飽和度計算方法
2023-06-11 13:16:51 4
雙波長光電容積脈搏波特徵量的動脈血氧飽和度計算方法
【專利摘要】本發明公開了一種雙波長光電容積脈搏波特徵量的動脈血氧飽和度計算方法，同步採集一段時間內兩個不同波長的光源下的光電容積脈搏波並取對數，得到兩個波長下的對數光電容積脈搏波；利用時域或頻域的雙波長直流特徵量和交流特徵量的提取方法，提取雙波長的特徵量；根據3σ準則，剔除含有粗大誤差的直流特徵量和交流特徵量，將剔除粗大噪聲後的直流特徵量和交流特徵量的均值作為最終的光電容積脈搏波的特徵量；提取一定數量實驗對象的光電容積脈搏波特徵量樣本，同時使用血氣分析儀測量動脈血氧飽和度的真值，建立動脈血氧飽和度的真值與光電容積脈搏波特徵量的校正模型；提取被測對象的光電容積脈搏波特徵量，利用校正模型計算動脈血氧飽和度。
【專利說明】雙波長光電容積脈搏波特徵量的動脈血氧飽和度計算方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及動脈血氧飽和度計算領域，尤其涉及一種雙波長光電容積脈搏波特徵 量的動脈血氧飽和度計算方法。
【背景技術】
[0002] 現有的無創脈搏血氧儀存在測量精度不高的問題，並且在血氧濃度較低時，測量 結果誤差明顯增大。其根本原因是，現有的脈搏血氧儀是基於朗伯-比爾定律的血氧飽和 度測量原理，沒有考慮散射的影響，從原理上引入了測量誤差。
[0003] 在使用朗伯-比爾定律推導血氧飽和度公式時，通常做了如下假設：
[0004] (1)不考慮人體組織及血液成分對光的散射效應。
[0005] (2)假設手指為簡單的兩層模型，且各層組織分布均勻。靜態組織層；皮膚、肌肉、 骨骼和靜脈血等組織對光的吸收不隨脈搏的搏動而改變；動脈血層；光吸收隨脈搏搏動而 改變，且假設動脈血中只含有氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白兩種物質。
[0006] 基於上面兩個假設條件，推導出現有使用紅光（入1為660皿附近）和紅外光（入2 為805nm附近）兩種光源下的脈搏血氧儀的計算公式為
【權利要求】
1. 一種雙波長光電容積脈搏波特徵量的動脈血氧飽和度計算方法，其特徵在於，所述 方法包括以下步驟： 同步採集一段時間內兩個不同波長的光源下的光電容積脈搏波並取對數，得到兩個波 長下的對數光電容積脈搏波； 利用時域或頻域的雙波長直流特徵量和交流特徵量的提取方法，提取雙波長的特徵 量； 根據3 σ準則，剔除含有粗大誤差的直流特徵量和交流特徵量，將剔除粗大噪聲後的 直流特徵量和交流特徵量的均值作為最終的光電容積脈搏波的特徵量； 提取一定數量實驗對象的光電容積脈搏波特徵量樣本，同時使用血氣分析儀測量動脈 血氧飽和度的真值，建立動脈血氧飽和度的真值與光電容積脈搏波特徵量的校正模型； 提取被測對象的光電容積脈搏波特徵量，利用校正模型計算動脈血氧飽和度。
2. 根據權利要求1所述的一種雙波長光電容積脈搏波特徵量的動脈血氧飽和度計算 方法，其特徵在於，所述時域雙波長直流特徵量和交流特徵量的提取方法具體為： 在時域中，將對數光電容積脈搏波按照脈搏周期進行劃分區段，提取出每個脈搏周期 中對數光電容積脈搏波的峰值和谷值，將峰值或者峰值和谷值的平均值作為光電容積脈搏 波的直流特徵量，將峰值和谷值的差值作為光電容積脈搏波的交流特徵量。
3. 根據權利要求1所述的一種雙波長光電容積脈搏波特徵量的動脈血氧飽和度計算 方法，其特徵在於，所述頻域的雙波長直流特徵量和交流特徵量的提取方法具體為： 在頻域中，取一定時間內連續採集的對數光電容積脈搏波，採用動態光譜的頻域提取 法，對對數光電容積脈搏波做傅立葉變換，將對數脈搏波頻譜中的直流分量作為光電容積 脈搏波的直流特徵量，將頻譜中的基波分量作為光電容積脈搏波的交流特徵量。
4. 根據權利要求1所述的一種雙波長光電容積脈搏波特徵量的動脈血氧飽和度計算 方法，其特徵在於，所述提取一定數量實驗對象的光電容積脈搏波特徵量樣本，同時使用血 氣分析儀測量動脈血氧飽和度的真值，建立動脈血氧飽和度的真值與光電容積脈搏波特徵 量的校正模型具體為： 對每個實驗對象進行光波長光電脈搏波的採集，同時採集實驗對象的動脈血，進行血 氣分析，記錄動脈血氧飽和度的真值； 提取每個實驗對象的雙波長光電容積脈搏波的特徵量； 將每個實驗對象的雙波長光電容積脈搏波的特徵量及其高次項作為自變量，血氣分析 結果中得到的動脈血氧飽和度的真值作為因變量，建立動脈血氧飽和度的真值與光電容積 脈搏波特徵量的校正模型。
【文檔編號】A61B5/1455GK104224197SQ201410494187
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月24日 優先權日:2014年9月24日
【發明者】李剛, 包磊, 周梅, 張盛昭, 林凌 申請人:天津大學