[发明专利]一种基于单沿提取的动态光谱数据处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及光谱分析技术领域，特别涉及一种能提高动态光谱分析精度及效率的基于单沿提取的动态光谱数据处理方法。

背景技术

动态光谱的原理为采用一定波长范围内的光照射指尖部位，获得含有脉动部分动脉血液信息的光电容积脉搏波。理论上可以证明，透射光强的变化仅和脉动部分动脉血的充盈和收缩有关，而对不同波长光的吸光度差异则会反映在对应波长的光电容积脉搏波的幅值上。因此，动态光谱可以消除角质层、皮下脂肪、静脉及其血液等容(体)积不变的组分对测量脉动部分动脉血光谱的影响。各个波长光电容积脉搏波取对数后，其峰值即为组成动态光谱的吸光度幅值。

为了消除时域提取光电脉搏容积波的峰峰值难度和误差较大的问题，现有技术中通常采用频域提取法，例如：傅立叶变换方法。傅立叶变换具有线性特征且在理想情况下不同波长所对应的光电容积脉搏波是相似的，因而可以用傅里叶变换后的最大幅值的谐波幅值替代吸光度的峰峰值，即提取各波长下对数光电脉搏容积波的频谱中第一个能量集中频率点k_λ处的幅值X(k_λ)替代脉搏波的峰峰值，将X(k_λ)按波长λ排列后组成动态光谱。用公式表示如下：

Σi=1naicid=Aλ=lnIminλImaxλ=lnIλmin-lnImaxλ≈X(kλ)]]>

式中a_i为各组分吸光度系数，c_i为各组分浓度，d为等效光程长，A^λ为脉动动脉血液的吸光度，I^λ_max、I^λ_min为入射光强和出射光强。根据动态光谱的理论，频域提取法比直接提取时域信号的峰峰值精度有所提高，但所需采样时间较长。在长时间测量情况下，人体正常生理活动可导致脉搏波的周期、幅值和基线的不稳定，从而使各个脉搏周期波形之间存在一定的差异。频域提取法难以避免这些异常波形和瞬时干扰的影响，只能在全部测量结束之后，对数据质量进行评价，影响了测量效率。现有的数据质量评价标准虽能发现光谱数据存在的问题，但无法改善光谱数据质量，同时光谱数据的精度也受数据质量评价标准的影响。

发明内容

为了解决目前动态光谱频域提取法带来的影响，本发明提供了一种基于单沿提取的动态光谱数据处理方法，所述方法包括以下步骤：

(1)获取全波段光电容积脉搏波，利用所述全波段光电容积脉搏波构成全波段光电容积脉搏波模板，并以此来校正各个波长光电容积脉搏波波形，消除各个波长光电容积脉搏波波形不稳定引入的误差；

(2)根据3σ准则，利用各个脉搏周期前沿和后沿对应的单沿动态光谱的平均效应去除含有粗大误差的单沿动态光谱，将去除粗大误差后剩余的单沿动态光谱叠加平均得到的动态光谱输出。