一种血氧饱和度检测方法及系统的制作方法

专利名称：一种血氧饱和度检测方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及血氧饱和度检测技术，特别涉及一种血 氧饱和度检测方法及系统。
背景技术：
无创血氧饱和度检测是基于动脉血液对光的吸收量随动脉波动而变化的原理。透 射式血氧饱和度检测中，当透光区域动脉血管搏动时，动脉血液对光的吸收量将随之变化， 称为脉动分量或交流量(AC)；而皮肤、肌肉、骨骼和静脉血等其他组织对光的吸收是恒定 不变的，称为直流量(DC)。如果忽略由于散射、反射等因素造成的衰减。根据比尔-朗伯定 律(Beer-Lambert Law)可以知道，
权利要求
一种血氧饱和度检测系统，包括中央处理器，所述中央处理器包括数据处理单元，其特征在于，所述数据处理单元包括顺序设置的预处理装置、建立标准模型装置、SSF处理装置、波形特征判断装置、逐个提取脉搏波形装置、计算R值装置、计算血氧饱和度装置；所述预处理装置用于对输入中央处理器的采集数据进行预处理；所述标准模型建立装置用于对脉搏波形建立标准模型；所述SSF处理装置用于利用SSF算法求得波形的斜率和数据；；所述波形特征判断装置用于进行波形特征判断；所述血氧饱和度计算装置用于计算出R值，并最终根据R值计算对应的血氧饱和度；所述R值的计算公式为 <mrow><mi>R</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi></munderover><mrow> <mo>(</mo> <mfrac><mrow> <msubsup><mi>dI</mi><mi>rac</mi><mi>i</mi> </msubsup> <msub><mi>&lambda;</mi><mn>2</mn> </msub></mrow><mi>dt</mi> </mfrac> <mo>/</mo> <msub><mi>I</mi><mi>rdc</mi> </msub> <mi>&Delta;t</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi></munderover><mrow> <mo>(</mo> <mfrac><mrow> <msubsup><mi>dI</mi><mi>irac</mi><mi>i</mi> </msubsup> <msub><mi>&lambda;</mi><mn>1</mn> </msub></mrow><mi>dt</mi> </mfrac> <mo>/</mo> <msub><mi>I</mi><mi>irdc</mi> </msub> <mi>&Delta;t</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac> <msub><mi>I</mi><mi>irdc</mi> </msub> <msub><mi>I</mi><mi>rdc</mi> </msub></mfrac><mo>*</mo><mfrac> <mrow><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi></munderover><msubsup> <mi>I</mi> <mi>rac</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>+</mo><mn>1</mn> </mrow></msubsup><mo>-</mo><msubsup> <mi>I</mi> <mi>rac</mi> <mi>i</mi></msubsup> </mrow> <mrow><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi></munderover><msubsup> <mi>I</mi> <mi>irac</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>+</mo><mn>1</mn> </mrow></msubsup><mo>-</mo><msubsup> <mi>I</mi> <mi>irac</mi> <mi>i</mi></msubsup> </mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>I</mi> <mi>irdc</mi></msub><mo>*</mo><mrow> <mo>(</mo> <msubsup><mi>I</mi><mi>rac</mi><mi>n</mi> </msubsup> <mo>-</mo> <msubsup><mi>I</mi><mi>rac</mi><mn>1</mn> </msubsup> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><msub> <mi>I</mi> <mi>rdc</mi></msub><mo>*</mo><mrow> <mo>(</mo> <msubsup><mi>I</mi><mi>irac</mi><mi>n</mi> </msubsup> <mo>-</mo> <msubsup><mi>I</mi><mi>irac</mi><mn>1</mn> </msubsup> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac> </mrow>其中λ1为红外光，λ2为红光，t为时间，表示第i点的红光交流量，表示第i点的红外光交流量，Irdc表示红光的直流量，Iirdc表示红外光的直流量。FSA00000257639300012.tif,FSA00000257639300013.tif
2.如权利要求1所述的一种血氧饱和度检测系统，其特征在于，所述预处理装置和标 准模型建立装置之间还包括ICA算法处理装置，所述ICA算法处理装置用于利用ICA算法 对数据进行处理。
3.如权利要求1或2所述的一种血氧饱和度检测系统，其特征在于，所述波形提取装置 和计算R值装置之间还设有信号质量指数计算装置，所述计算信号质量指数装置用于计算 波形提取装置所提出的波形的信号质量指数，所述信号质量指数计算的公式为SQI (k) i = max (Nmatch (k，w) /Nall (k，w))其中，Nmateh表示PlethR和PlethIR信号互相匹配的脉搏波个数，Nall表示PlethR和 PlethIR信号找到的脉搏波个数的和减去匹配个数，即Nall = NreJNh-Nmatc^k表示当前分析 的采样点数，w表示滑动分析窗口宽度。
4.如权利要求1或2或3所述的一种血氧饱和度检测系统，其特征在于，所述血氧饱和 度检测系统还包括R值卡尔曼滤波装置，所述R值卡尔曼装置设置在计算R值装置和计算 血氧饱和度装置之间，用于获得更加可信的R值。
5.如权利要求1或2所述的一种血氧饱和度检测系统，其特征在于，所述血氧饱和度检 测系统还包括脉率计算装置，所述脉率计算装置设置在计算信号质量指数装置之后，用于 计算脉率冊，脉率的计算公式为PR = ^—^其中f是采样频率，nl、n2分别是波形的斜率数据中相邻两斜率和最大点的位置。
6.如权利要求5所述的一种血氧饱和度和脉率的检测系统，其特征在于，所述计算信 号质量指数装置和计算脉率装置之间还设有计算脉搏相邻峰峰间距装置和间距卡尔曼滤 波装置；所述间距卡尔曼滤波装置用于用于获得更加可信的间距。
7.一种血氧饱和度检测方法，其包括运算处理的步骤，其特征在于，所述运算处埋具体 包括如下步骤51)、对采集数据进行预处理，即对AD采样电路采集到的检测数据进行预处理，消除工 频干扰以及其它的高频干扰；52)、标准模型建立，建立一个标准模型，用于后面的波形特征判断；53)、利用SSF算法求得斜率和数据，即利用SSF算法求得斜率和数据，得到波形斜率和 最大点的值和该点的位置；54)、波形特征判断，根据脉搏波形的特征，判断该波形是否为合格的脉搏波形；55)、逐个提取脉搏波形，即逐个提取通过波形特征判断的各个脉搏波形，以便进行后 续的计算；56)、血氧饱和度计算，即计算出R值之后，再根据R值计算血氧饱和度值；计算R值的 公式为
8.如权利要求7所述的一种血氧饱和度和脉率的检测方法，其特征在于，所述步骤Si) 和步骤S2)之间还包括利用ICA算法处理数据的步骤，即利用ICA算法处理检测数据，将 多种相互独立的信号分离，得到干净的脉搏波形。
9.如权利要求7或8所述的一种血氧饱和度检测方法，其特征在于，所述步骤S5)和步 骤S6)之间还包括信号质量指数计算和R值卡尔曼滤波的步骤；所述信号质量指数计算 的公式为 其中，Nmateh表示PlethR和PlethIR信号互相匹配的脉搏波个数，Nall表示PlethR和 PlethIR信号找到的脉搏波个数的和减去匹配个数，即Nall = NreJNh-Nmatc^k表示当前分析 的采样点数，w表示滑动分析窗口宽度。
10.如权利要求9所述的一种血氧饱和度和脉率的检测方法，其特征在于，所述计算 信号质量指数装置之后还包括脉率计算的步骤，所述脉率计算用于计算出脉率冊，其公式 为η2~ηλ其中f是采样频率，nl、n2分别是波形的斜率数据中相邻两斜率和最大点的位置。
11.如权利要求10所述的一种血氧饱和度检测方法，其特征在于，所述计算信号质量 指数和脉率计算的步骤之间还包括计算脉搏相邻峰峰间距和间距卡尔曼滤波的步骤。
全文摘要
本发明公开了一种血氧饱和度测量方法及系统，该血氧饱和度检测方法具体包括预处理装置、建立标准模型装置、SSF处理装置、波形特征判断装置、逐个提取脉搏波形装置、计算信号质量指数装置、计算脉搏信号相邻峰峰间的距离装置、计算出R值装置、R值卡尔曼滤波装置、计算血氧饱和度装置。采用了本发明技术方案血氧饱和度测量方法的系统，由于在计算中选择脉搏波形中斜率和最大值点附近的采样数据作为计算血氧饱和度的样本点，因而更加能够代表人体中血液饱和度的含量，避免了峰值点/谷值点作为特征值点提取时由于噪声干扰带来的计算误差，从而可以有效地降低噪声干扰，提高血氧饱和度的信噪比，从而提高血氧饱和度的检测精度。
文档编号A61B5/1455GK101933811SQ20101027291
公开日2011年1月5日 申请日期2010年9月3日 优先权日2010年9月3日
发明者杨晓波, 王干兵, 胡丽丹 申请人:深圳市纽泰克电子有限公司