脈搏波信號的去噪處理方法和裝置及脈搏式血氧儀的製作方法

2023-04-23 20:29:56

脈搏波信號的去噪處理方法和裝置及脈搏式血氧儀的製作方法
【專利摘要】本申請公開一種脈搏波信號的去噪處理方法和裝置及脈搏式血氧儀，該方法包括如下步驟：a．將通過對生物體組織透射光後得到的脈搏波時域信號進行歸一化；b．利用歸一化後的脈搏波時域信號的平均梯度來估算心率；c．根據所估算的心率對脈搏波時域信號進行去噪處理。本申請的脈搏波信號的去噪處理方法和裝置及脈搏式血氧儀具有算法簡單同時能在低灌注度情況下實現準確測量的優點。
【專利說明】脈搏波信號的去噪處理方法和裝置及脈搏式血氧儀

【技術領域】
[0001] 本發明涉及醫療器械領域，尤其涉及一種在低灌注情況下脈搏波信號的去噪處理 方法和裝置及脈搏式血氧儀。

【背景技術】
[0002] 目前，通過光學方法實現無創檢測血氧飽和度及心率的技術在醫療領域已得到廣 泛使用。隨著技術的不斷進步及發展，這種檢測血氧飽和度的設備不斷小型化，可攜式的血 氧儀正得到越來越廣泛的應用。
[0003] 現有的脈搏式血氧儀所採用的計算方法很多，例如採用紅外光譜光電法等。但無 論採用何種計算方法來獲得血氧飽和度和心率，其最基本的問題是脈搏波信號的噪聲去 除。
[0004] 關於脈搏波信號的噪聲去除，目前主要採用以下兩類方法：1.僅在時域內進行簡 單降噪處理，即採用低通、帶通、高通等常規的濾波方法對脈搏波信號進行濾波去噪，這類 方法處理比較簡單，運算量較小，對硬體平臺要求較低。2.利用傅立葉變換、小波變換、自 適應濾波等相對較為複雜的算法進行去噪處理，這類方法運算量較大，對硬體平臺要求相 對較高。目前，由於血氧儀小型化的需求，同時還要保證性能規格保持較高水準，因此對算 法提出了較高要求，即，要求算法簡捷同時又能實現較高的性能規格。而對於上述第1類方 法，由於其沒有針對不同心率進行針對性的濾波去噪，因而難以實現低灌注(脈搏搏動比較 弱)下血氧飽和度和心率的準確測量。此外，對於上述第2類方法，其算法相對比較複雜，即 使實現了低灌注下血氧飽和度和心率的較準確測量，但由於其對硬體平臺的要求較高，故 血氧儀小型化存在很大難度。
[0005] 因此，目前亟須一種算法簡單同時能在低灌注度情況下實現準確測量的小型血氧 儀(譬如指夾式血氧儀)。


【發明內容】

[0006] 本申請的一目的在於提供一種算法簡單同時能在低灌注度情況下實現準確測量 的脈搏波信號的去噪處理方法和裝置及脈搏式血氧儀。
[0007] 為了實現上述目的，本申請提供一種脈搏波信號的去噪處理方法，包括如下步驟： a.將通過對生物體組織透射光後得到的脈搏波時域信號進行歸一化；b.利用歸一化後的 脈搏波時域信號的平均梯度來估算心率；c.根據所估算的心率對脈搏波時域信號進行去噪 處理。
[0008] 優選地，在步驟b中，可以在歸一化後的脈搏波時域信號的波形內任意採樣多個 脈搏波數據點，並可以利用如下公式來估算心率PR :
[0009]

【權利要求】
1. 一種脈搏波信號的去噪處理方法，其特徵在於，包括如下步驟： a. 將通過對生物體組織透射光後得到的脈搏波時域信號進行歸一化； b. 利用歸一化後的脈搏波時域信號的平均梯度來估算心率； c. 根據所估算的心率對脈搏波時域信號進行去噪處理。
2. 根據權利要求1所述的去噪處理方法，其特徵在於，在步驟b中，在歸一化後的脈搏 波時域信號的波形內任意採樣多個脈搏波數據點，並利用如下公式來估算心率PR :
其中，t為脈搏波數據點的採樣周期，單位為毫秒，Nl、N2分別為歸一化後的脈搏波時 域波形的幅值的最小值和最大值，&為脈搏波數據點的平均梯度。
3. 根據權利要求2所述的去噪處理方法，其特徵在於，利用如下公式來計算平均梯度
其中，Μ為所採樣的脈搏波數據點的數目，\為第i個脈搏波數據點的值，i為大於零 小於等於Μ的整數。
4. 根據權利要求1所述的去噪處理方法，其特徵在於，在步驟a之前還包括對脈搏波時 域信號進行低通或帶通濾波處理和基線漂移處理的步驟。
5. 根據權利要求1所述的去噪處理方法，其特徵在於，步驟c中的去噪處理包括對脈搏 波時域信號進行低通或帶通濾波處理。
6. -種脈搏波信號的去噪處理裝置，其特徵在於，包括： 歸一化模塊，對通過對生物體組織透射光後得到的脈搏波時域信號進行歸一化； 心率估算模塊，利用歸一化後的脈搏波時域信號的平均梯度來估算心率；以及 去噪處理模塊，根據所估算的心率對脈搏波時域信號進行去噪處理。
7. 根據權利要求6所述的去噪處理裝置，其特徵在於，該心率估算模塊在歸一化後的 脈搏波時域信號的波形內任意採樣多個脈搏波數據點，並利用如下公式來估算心率PR :
其中，t為脈搏波數據點的採樣周期，單位為毫秒，Nl、N2分別為歸一化後的脈搏波時 域波形的幅值的最小值和最大值，互為脈搏波數據點的平均梯度。
8. 根據權利要求7所述的去噪處理裝置，其特徵在於，該平均梯度I利用如下公式來 計算：
其中，Μ為所採樣的脈搏波數據點的數目，\為第i個脈搏波數據點的值，i為大於零 小於等於Μ的整數。
9. 根據權利要求6所述的去噪處理裝置，其特徵在於，還包括在歸一化之前對脈搏波 時域信號進行低通或帶通濾波處理和基線漂移處理的預處理模塊。
10. 根據權利要求6所述的去噪處理裝置，其特徵在於，該去噪處理模塊對脈搏波時域 信號進行低通或帶通濾波處理。
11. 一種脈搏式血氧儀，其特徵在於，包括： 光電傳感器，向生物體組織發射光，接收透射過該生物體組織後的光強，並將接收的光 強轉換為電信號； A/D轉換器，將該電信號轉換為數位化的脈搏波時域信號；以及 數據處理模塊，從該A/D轉換器接收該脈搏波時域信號，並對該脈搏波時域信號進行 處理以得到血氧飽和度和心率， 其中該數據處理模塊包括：如權利要求6-10中任一項所述的脈搏波信號的去噪處理 裝直。
【文檔編號】A61B5/0245GK104107038SQ201310131413
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年4月16日 優先權日:2013年4月16日
【發明者】席再軍, 王程, 蔡曉慧, 解亞平 申請人:達爾生技股份有限公司