基于腕部脉搏波的脉率变异性检测系统

脉率变异性可通过监测光电容积脉搏波的连续波峰间隔时间得到,设计一种基于腕部脉搏波的脉率变异性检测系统。单片机通过光电检测法采集手腕处脉搏波,经无线通信传输到智能终端进行脉搏实时显示与脉率变异性指标分析,终端界面给用户提供心理状况分析报告和反馈建议。选取10名成年样本对系统进行功能测试,系统测量得到SDNN和LF/HF误差率分别为4. 2%,6. 8%。系统成本低、体积小、交互性强,非常适用于日常家庭心理健康监护。     

基于卡尔曼滤波的动态脉搏波处理和脉率提取

在脉搏的动态检测中,由于被测体运动等因素的干扰,由压阻式脉搏传感器得到的脉搏波会发生形变甚至波峰丢失,最终影响到脉率的提取。本文采用动态阈值结合波峰位置估计的方法识别脉搏波峰,并计算瞬时脉率;利用加速度计实时检测被测体的运动情况并动态调整瞬时脉率的置信度,进而引入Kalman滤波器,实现基于运动测量的自适应滤波。实验结果表明,该方法有效地消除了运动噪声,最终实现准确实时监测脉率。     

运动前后心率变异性的高维时间不可逆性分析

对心率变异性的分析已经广泛应用于心血管疾病临床实践和基础研究中,并逐渐开始在运动领域中流行起来.本文利用时间序列的高维时间不可逆性(High-dimensional time irreversibility,HDTI)分析方法,研究受试者在跳绳运动前、中、后不同状态下短时心率变异信号的时间不可逆特性.结果表明,高维的时间不可逆性分析特征参量的变化正好反映了运动前、中、后交感-迷走神经之间从平衡态到非平衡态、再从非平衡态逐渐恢复到平衡态的过程;在分析快速变化的心电数据时,该特征参量与心率变化的趋势密切相关.研究结果显示HDTI分析方法有望在运动领域中得到进一步的应用.     

可穿戴的心率和血氧监测耳机设计

设计一款穿戴式的心率血氧健康监测耳机系统,完成了硬件设计和软件设计,并实现三个主要功能:信号采集;计算脉搏波输出波形数据以及实时的心率和血氧值;并将数据通过蓝牙模块发送到上位机。测试者通过上位机软件输出的结果,实现对自身健康的实时监测。对比设计的穿戴式健康监测耳机与标准的心率血氧监测仪测试结果,误差在允许范围内,验证了该设计的准确性。     

自适应人脸多区域分析的视频心率检测

心率是衡量人体心血管健康状况和情绪压力的重要生理参数.然而,基于视频的非接触式心率检测技术在真实场景中,会由于人脸运动和光照变化等导致检测准确性的降低.为了解决上述问题,考虑到心率检测算法中感兴趣区域(region of interest, ROI)的选取与检测准确度高度相关.故提出一种自适应超像素分割多区域综合分析的心率检测新方法.首先利用人脸检测和追踪算法,裁切获得人脸图像;之后采用自适应超像素分割算法将ROI划分成互不重叠的子块;再通过色度特征提取构建各子块原始血液容积脉搏矩阵;最后对脉搏矩阵使用多指标综合分析并挑选出最佳区域进行心率估计.实验结果表明,通过自适应超像素分割和多区域分析优选可以有效提升心率检测准确性.在静止状态下和运动干扰条件下准确性分别达到99.1%和95.6%,光照干扰条件下准确性相对传统方法最高提升8.2%.增强了真实场景下心率检测的鲁棒性.     

一种头戴式血压测量改进方法的研究

为了提高无创血压连续测量的便捷性和准确度,提出了一种基于脉搏波传导时间(PTT)的头戴式血压测量方法,该方法将光电容积脉搏波(PPG)信号和心电(ECG)信号的采集集中在头部,将PPG信号一阶微分最大点与ECG信号R波峰的时间差值作为脉搏波传导时间,并在血压的计算中加入了卡尔曼滤波器。实验结果表明,利用改进方法计算出的血压值平均误差率在5%以内,数据误差均在10 mm Hg以内,能够满足连续血压测量误差的要求;与传统方法相比,稳定性更好,误差率更小,最大误差更小。     

基于脉搏波传导时间的血压监测方法

目前血压测量在临床上采用袖带充放气的方法,不能连续测量.研究了基于脉搏波传导时间的连续血压监测方法,解决了心电R波顶点和脉搏波特征点识别问题,通过心电R波顶点和脉搏波特征点之间的时间间隔计算出脉搏波传导时间,用直线拟合的方法建立脉搏波传导时间和血压之间的个性化模型,开发了基于脉搏波连续测量血压的仪器.对13名18 ～40岁的健康人进行测试表明,该方法与水银血压计的测量结果的误差在(5±8) mmHg以内.     

基于多孔算法的心电图QRS波检测

关于心电图检测,由于受到噪声干扰影响,检测不准确.针对目前对QRS波群的起止点和R波峰值点检测定位不精确问题,提出一种多孔算法的特征点定位检测法.通过利用三次B样条小波的高阶平滑特性最大限度的去除噪声干扰,提取准确波形;利用多孔算法对不规则离散信号的无抽取平移不变性保证采样信号的完整性,在小波变换的过程中精确定位QRS波群的起止点和R波峰值点,实验结果表明,准确率达到99.80％.算法增强了对复杂突变心电信号的检测结果,对QRS波群的起止点和R波峰值点检测定位的准确性.     

基于普通摄像头的心率测量方法研究

心率测量是一种监测人体生理状态和身体状态的重要手段。提出了一种基于摄像头的非接触式心率测量方法。基于光电容积描记原理（PPG）,从普通摄像头拍摄到的人脸彩色图像序列中提取出含有脉搏成分的信号,并利用小波滤波得到血液容积脉搏波;用傅里叶变换进行能量谱分析并计算心率值。实验结果证明该方法测量准确度高且能够满足医药行业标准要求。由于无创,非接触,操作方便,成本低,该方法在家庭保健的普及方面有着了巨大的应用前景,也为生物医学实验提供了一项有利的工具。     

心率变异时间序列的预处理算法

心率变异性(Heart rate variability,HRV)是近年来备受关注的无创性心电检测指标之一,但是HRV分析采用的心率变异时间序列(RR间期序列)由于受各类复杂因素的影响,会产生异常脉冲干扰及非平稳趋势波动,对后续的数据分析及有效信息提取产生很大的影响.针对该问题,本文提出一套用于心率变异时间序列预处理的算法,综合采用基于小波分解的去趋势方法和基于脉冲抑制滤波器、差分阈值滤波的方法去除原始间期序列中的非平稳趋势和异常脉冲干扰.通过时域频域对照分析及常用HRV统计指标的评估,结果表明,经本文所述预处理算法处理后的数据,有效抑制了脉冲干扰及非平稳趋势的影响,且主要信息无明显损失,各项常用HRV统计指标的诊断价值均得到了不同程度的提升.     

心率变异性的自回归模型功率谱分析

功率谱分析是目前心率变异性分析的主要方法。文中对比周期图法简要介绍了自回归模型（Ａｕｔｏｒｅｇｒｅｓｓｉｖｅ ｍｏｄｅｌｓ）功率谱估计的原理,并由此出发对心率变异信号进行功率谱分析。心率变异信号功率可划分为代表不同生理意义的特征谱段。医学上通常采用这些谱段中的所谓低频谱段与高频谱段的比值ＬＦ／ＨＦ作为衡量心脏生理功能的一项有效指标。文中探讨了根据当前心率变异功率谱特征谱段划分方案得出的ＬＦ／ＨＦ指     

基于心冲击图和BP神经网络的心率异常分类研究

心率变异性(Heart rate variability,HRV)被广泛用于临床自主神经系统评估和心率异常分类,传统的HRV分析基于心电图(Electrocardiogram,ECG)、光容积图(Photoplethysmography,PPG)和远程光容积图(Remote PPG,RPPG),这些方法存在诸多不足:(...     

非接触式胎儿心率检测

胎儿心率检测是围产期常规检测,是评估孕妇和胎儿健康的主要生理指标.相对现有的接触式胎心检测技术,本文提出一种更为便捷,成本低廉的非接触式胎儿心率提取算法.首先基于欧拉视频颜色放大技术,对视频中颜色信号放大.其次,利用光电容积脉搏波描记法提取血液容积脉冲信号,并对母体噪声进行分离,计算功率谱密度提取.将采集到的胎心率,与医院专用胎心设备检测的结果进行定量分析,数据表明可以达到96%的准确度.     

神经网络心率预测器

日常物理活动（Physical activities,PA）被普遍认为对心率（Heart rate,HR）的变化有着极大的影响。文章提出了一种采用前馈神经网络（Feed-forward Neural Network,FFNN）的具有心率预测功能的模型。该模型反映了日常物理活动对心率变化的影响。相关结果表明,该方法预测的心率平均绝对误差相对较小。     

便携式自动心率检测仪的设计

详细论述了便携式自动心率检测仪的设计原理及软、硬件设计要点。便携式自动心率检测仪是一种可随身携带，可记录、显示和存贮心率、可与微型计算机通讯并具有很强的抗干扰能力的新型的心率测定仪。该心率仪适用于体力劳动强度测定、脑力劳动强度测定以及其他的动态生理测定。     

Effect of measurement duration on accuracy of pulse-counting

In this study, the relation between the measurement duration and accuracy of pulse-counting was quantitatively examined with special reference to low-frequency fluctuations in heart rate variability. The interbeat intervals of 70 healthy male subjects were measured in standing, sitting and supine positions. Pulse rates for various durations were calculated by objective-scoring simulation based on the heartbeat recordings of the subjects. The duration of pulse-counting continuously varied from 6 to 60 s in the simulation. Simulated pulse rates were compared with the rate calculated from the 60 s that includes the given duration, and the absolute difference between the two rates was defined as the error. Average errors of pulse-counting for 15 s were 1.89, 1.89 and 1.80 bpm for standing, sitting and supine positions, respectively. No difference in error was observed between standing and sitting positions; however, smaller errors were observed in the supine position.     

基于MEMS传感器的胎儿心率检测仪

对胎儿心率的监护,能够监测出胎儿在母体的突发情况,并及时进行救治,可有效预防围产期胎儿死亡.本文运用一种新型MEMS加速度传感器,设计制作出一个小型化、便携式的胎儿心率监护仪.据有体积小、重量轻、功耗低的特点,便于在日常生活中随身携带,方便实用.     

基于心率的上肢康复机器人的开发

针对上肢损伤患者,设计了一种基于力反馈+心率实时监测的双臂6自由度上肢康复训练机器人。该机器人能够通过力反馈传感器采集患者和机器人之间的相互作用力,并通过心率传感器采集患者的心率数据。MCU对这些信息通过A/D采集的方式进行处理,并将数据存档。医生对这些数据进行分析后,制定出更加适合患者的康复方案并下发到MCU。MCU接收到信息后会执行医生制定的康复方案。如果患者再次出现损伤,医生还可以通过分析患者的档案信息来制定更加科学有效的康复方案。实验验证开发的康复机器人对于上肢损伤患者具有良好的康复训练效果。