[发明专利]一种基于光电容积波的呼吸率监测方法有效

专利信息
申请号: 200910219325.8 申请日: 2009-12-04
公开(公告)号: CN101732050A 公开(公告)日: 2010-06-16
发明(设计)人: 李津;金捷;陈翔;孙卫新;郭萍;孔澍 申请(专利权)人: 西安交通大学
主分类号: A61B5/08 分类号: A61B5/08
代理公司: 西安通大专利代理有限责任公司 61200 代理人: 朱海临
地址: 710049*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 光电 容积 呼吸 监测 方法
【权利要求书】:

1.一种基于光电容积波的呼吸率监测方法,其特征在于,包括下述步骤:

步骤1,采集被测部位皮肤表层微血管床血液容积变化的光电容积波数 字信号,该信号是未经滤波处理、包含呼吸信息的、采样频率在500Hz及以 上的原始光电容积波信号;

步骤2:对步骤1采集得到的光电容积波进行预处理,包括采用数学形 态学方法分别获取原始光电容积波信号的上下包络,对所得的上下包络求均 值,并从原始光电容积波信号中减去该均值;

步骤3:对步骤2所得的预处理信号,采用特征点定位方法检测容积脉 搏波每拍的峰值点和谷值点;

步骤4:根据步骤3得到的峰值点和谷值点,计算每拍的时间间期变量 和每拍峰值点与谷值点强度的差值变量,即幅度变量;

步骤5:对步骤4得到的时间间期变量和幅度变量进行呼吸节拍检测, 计算呼吸率;

其中,步骤2中对光电容积波进行预处理的具体方法是:设f(n)和B(m) 分别为待处理的函数以及形态学算子的结构元素,则形态学算子和运算分别 定义为:

侵蚀算子:

(fΘB)(n)=minm=0,...,M-1{f(n-M-12+m)-B(m)},n={M-12,...,N-M+12}---(1)]]>

膨胀算子:

(fB)(n)=maxm=0,...,M-1{f(n-M-12+m)+B(m)},n={M-12,...,N-M+12}---(2)]]>

开运算:

闭运算:f·B=fBΘB---(4)]]>

采用上述算子和运算符,设输入的原始光电容积波信号为SOri(n),第一个 结构元素为B1(m1),第二个结构元素为B2(m2),则光电容积波上包络Sup(n)的 求取方法为:

Sup(n)=SOri(n)·B1(m1)οB2(m2),  (5)

下包络Sdown(n)的求取方法为:

Sdown(n)=SOri(n)οB1(m1)·B2(m2)  (6)

上下包络的均值SAvg(n)表达式为:

SAvg(n)=(Sup(n)+Sdown(n))÷2      (7)

从原始光电容积波信号中减去该均值得预处理的光电容积波SPPG(n)表 达式为:

SPPG(n)=SOri(n)-SAvg(n)           (8);

步骤3中所述特征点定位方法是:先进行峰值点检测:为光电容积波中 每一采样点设置一个标志位,当前采样点较前点小或保持不变时标志位置为 -1,当前采样点较前点大时标志位置为1;找到当前采样点标志位为1而其后 一采样点标志位为-1的点,判断其在局部区域是否为最大值,若是则该点判 定为峰值点;然后进行谷值点检测:相邻峰值点之间最小点所对应的即为谷 值点

步骤5中对呼吸节拍的检测,采用特征点定位法:为每个呼吸节拍点设 置一个标志位,当前节拍点值比前点小或保持不变时标志位置为-1,而当前 节拍点值较前点大时标志位置为1;若当前节拍点值的标志位为1,而其后一 点为-1,且该点为局部最大值,则设定该点为节拍起始点,找到每个呼吸节 拍的起始点,则每个呼吸节拍即可得,呼吸率即为每个呼吸节拍时间间期的 倒数。

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