双波长光电容积脉搏波特征量的动脉血氧饱和度计算方法
【专利摘要】本发明公开了一种双波长光电容积脉搏波特征量的动脉血氧饱和度计算方法，同步采集一段时间内两个不同波长的光源下的光电容积脉搏波并取对数，得到两个波长下的对数光电容积脉搏波；利用时域或频域的双波长直流特征量和交流特征量的提取方法，提取双波长的特征量；根据3σ准则，剔除含有粗大误差的直流特征量和交流特征量，将剔除粗大噪声后的直流特征量和交流特征量的均值作为最终的光电容积脉搏波的特征量；提取一定数量实验对象的光电容积脉搏波特征量样本，同时使用血气分析仪测量动脉血氧饱和度的真值，建立动脉血氧饱和度的真值与光电容积脉搏波特征量的校正模型；提取被测对象的光电容积脉搏波特征量，利用校正模型计算动脉血氧饱和度。
【专利说明】双波长光电容积脉搏波特征量的动脉血氧饱和度计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及动脉血氧饱和度计算领域，尤其涉及一种双波长光电容积脉搏波特征 量的动脉血氧饱和度计算方法。
【背景技术】
[0002] 现有的无创脉搏血氧仪存在测量精度不高的问题，并且在血氧浓度较低时，测量 结果误差明显增大。其根本原因是，现有的脉搏血氧仪是基于朗伯-比尔定律的血氧饱和 度测量原理，没有考虑散射的影响，从原理上引入了测量误差。
[0003] 在使用朗伯-比尔定律推导血氧饱和度公式时，通常做了如下假设：
[0004] (1)不考虑人体组织及血液成分对光的散射效应。
[0005] (2)假设手指为简单的两层模型，且各层组织分布均匀。静态组织层；皮肤、肌肉、 骨骼和静脉血等组织对光的吸收不随脉搏的搏动而改变；动脉血层；光吸收随脉搏搏动而 改变，且假设动脉血中只含有氧合血红蛋白和还原血红蛋白两种物质。
[0006] 基于上面两个假设条件，推导出现有使用红光（入1为660皿附近）和红外光（入2 为805nm附近）两种光源下的脉搏血氧仪的计算公式为
【权利要求】
1. 一种双波长光电容积脉搏波特征量的动脉血氧饱和度计算方法，其特征在于，所述 方法包括以下步骤： 同步采集一段时间内两个不同波长的光源下的光电容积脉搏波并取对数，得到两个波 长下的对数光电容积脉搏波； 利用时域或频域的双波长直流特征量和交流特征量的提取方法，提取双波长的特征 量； 根据3 σ准则，剔除含有粗大误差的直流特征量和交流特征量，将剔除粗大噪声后的 直流特征量和交流特征量的均值作为最终的光电容积脉搏波的特征量； 提取一定数量实验对象的光电容积脉搏波特征量样本，同时使用血气分析仪测量动脉 血氧饱和度的真值，建立动脉血氧饱和度的真值与光电容积脉搏波特征量的校正模型； 提取被测对象的光电容积脉搏波特征量，利用校正模型计算动脉血氧饱和度。
2. 根据权利要求1所述的一种双波长光电容积脉搏波特征量的动脉血氧饱和度计算 方法，其特征在于，所述时域双波长直流特征量和交流特征量的提取方法具体为： 在时域中，将对数光电容积脉搏波按照脉搏周期进行划分区段，提取出每个脉搏周期 中对数光电容积脉搏波的峰值和谷值，将峰值或者峰值和谷值的平均值作为光电容积脉搏 波的直流特征量，将峰值和谷值的差值作为光电容积脉搏波的交流特征量。
3. 根据权利要求1所述的一种双波长光电容积脉搏波特征量的动脉血氧饱和度计算 方法，其特征在于，所述频域的双波长直流特征量和交流特征量的提取方法具体为： 在频域中，取一定时间内连续采集的对数光电容积脉搏波，采用动态光谱的频域提取 法，对对数光电容积脉搏波做傅里叶变换，将对数脉搏波频谱中的直流分量作为光电容积 脉搏波的直流特征量，将频谱中的基波分量作为光电容积脉搏波的交流特征量。
4. 根据权利要求1所述的一种双波长光电容积脉搏波特征量的动脉血氧饱和度计算 方法，其特征在于，所述提取一定数量实验对象的光电容积脉搏波特征量样本，同时使用血 气分析仪测量动脉血氧饱和度的真值，建立动脉血氧饱和度的真值与光电容积脉搏波特征 量的校正模型具体为： 对每个实验对象进行光波长光电脉搏波的采集，同时采集实验对象的动脉血，进行血 气分析，记录动脉血氧饱和度的真值； 提取每个实验对象的双波长光电容积脉搏波的特征量； 将每个实验对象的双波长光电容积脉搏波的特征量及其高次项作为自变量，血气分析 结果中得到的动脉血氧饱和度的真值作为因变量，建立动脉血氧饱和度的真值与光电容积 脉搏波特征量的校正模型。
【文档编号】A61B5/1455GK104224197SQ201410494187
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月24日 优先权日:2014年9月24日
【发明者】李刚, 包磊, 周梅, 张盛昭, 林凌 申请人:天津大学