脉搏波信号的信噪比优化方法、装置、介质和设备与流程

本发明涉及脉搏血氧仪，尤其是涉及一种脉搏波信号的信噪比优化方法、装置、介质和设备。

背景技术：

1、脉搏血氧仪主要是用来无创监测人体血液中的血氧浓度，使用血氧饱和度(spo2)和脉率(pr)来度量，它反映了人体内携带氧的能力，是呼吸循环中的一个非常重要的参数，其原理主要是利用动脉血中的还原血红蛋白和氧合血红蛋白对探头发射的红光与红外光的吸收差异性，从而通过检测透过人体组织后的两种信号来计算血氧饱和度(spo2)和脉率(pr)。

2、当环境温度较低或肌肉紧张时人体容易出现血流减少的情况，此时通过脉搏血氧仪监测人体血液中的血氧浓度，会提示弱灌注，即血流流动不太通畅。在弱灌注的情况下，脉搏血氧仪获取到的光电容积脉搏波的交流分量较小，此时所需的脉搏波周期信号容易被淹没于各类噪声之中，具有极低的信噪比，难以在后续正确评估血氧饱和度(spo2)和脉率(pr)。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供脉搏波信号的信噪比优化方法、装置、介质和设备，以解决弱灌注条件下难以正确评估血氧饱和度和脉率的问题。

2、一种脉搏波信号的信噪比优化方法，所述方法包括：

3、在获取到的脉搏波信号呈现弱灌注条件的前提下，基于所述脉搏波信号的局部极大值点和局部极小值点对所述脉搏波信号进行分解，以得到多个分解信号；

4、计算所述多个分解信号的信噪比，并保留信噪比大于预设信噪比阈值的分解信号；

5、将保留的分解信号通过自相关运算进行滤波，以滤波得到周期脉搏波信号；

6、提取所述周期脉搏波信号的特征值，并基于所述周期脉搏波信号的特征值计算所述脉搏波信号的目标脉率和目标血氧值。

7、在其中一个实施例中，所述基于所述脉搏波信号的局部极大值点和局部极小值点对所述脉搏波信号进行分解，以得到多个分解信号，包括：

8、获取第i个待分解信号；其中，i的初始值为1，当i＝1时，所述待分解信号为所述脉搏波信号；

9、判断所述第i个待分解信号是否满足预设分解条件；

10、若所述第i个待分解信号满足预设分解条件，则获取所述第i个待分解信号的局部极大值点与局部极小值点；

11、使用三次样条插值创建所有局部极大值点的第一包络线，及使用三次样条插值创建所有局部极小值点的第二包络线；

12、根据所述第一包络线和所述第二包络线创建均值信号，并在相同时刻下，将所述第i个待分解信号的幅值减去所述均值信号的幅值，以得到第i个分解信号；其中，在相同时刻下，所述均值信号的幅值为所述第一包络线的幅值和所述第二包络线的幅值之间的均值；

13、将所述第i个分解信号作为第i+1个待分解信号，令i＝i+1,返回执行所述判断所述第i个待分解信号是否满足预设分解条件的步骤及后续步骤，直至所述第i个待分解信号的极值点的数量小于预设的数量阈值。

14、在其中一个实施例中，所述判断所述第i个待分解信号是否满足预设分解条件，包括：

15、在采样周期内，若所述第i个待分解信号的过零点数与极值点数之间的差值小于或等于预设的差值阈值；

16、且任意时刻，所述第i个待分解信号局部极大值点的包络线与局部极小值点的包络线之间的均值为零，则确定所述第i个待分解信号满足预设分解条件。

17、在其中一个实施例中，所述将保留的分解信号通过自相关运算进行滤波，以滤波得到周期脉搏波信号，包括：

18、将每个保留的分解信号进行归一化处理并复制为两份,以得到多组复制信号组；其中,每组复制信号组包括相同的初始信号和待处理信号；

19、在每一复制信号组内，将所述待处理信号翻转并基于所述初始信号进行逐点滑动,同时将逐点滑动过程中确定的重合点的幅值进行相乘,并将得到乘积累加后除以所述重合点的总数,以得到每个分解信号的周期脉搏波信号。

20、在其中一个实施例中，所述提取所述周期脉搏波信号的特征值，并基于周期脉搏波信号的特征值计算所述脉搏波信号的目标脉率和目标血氧值，包括：

21、搜寻所述周期脉搏波信号中的波峰点和波谷点，基于搜寻到的波峰点的坐标和波谷点的坐标计算所述周期脉搏波信号中每个脉搏波的脉搏面积，并保留脉搏波面积大于预设的面积阈值的脉搏波为有效脉搏波；

22、基于有效脉搏波之间波峰点的间期或波谷点的间期计算时域上的脉率；

23、将红光对应的周期脉搏波信号逐点除以红外光对应的周期脉搏波信号，并取平均，以计算得到时域血氧比例系数；

24、根据所述时域血氧比例系数和预先拟合得到的血氧曲线计算时域血氧值；

25、将时域上的周期脉搏波信号转换为频域上的频域脉搏波信号，获取所述频域脉搏波信号的基频作为频域上的脉率；

26、将红光对应的频域脉搏波信号逐点除以红外光对应的频域脉搏波信号，并取平均，以计算得到频域血氧比例系数；

27、根据所述频域血氧比例系数和预先拟合得到的血氧曲线计算频域血氧值；

28、基于时域上的脉率和频域上的脉率之间的差异情况，计算所述目标脉率，及基于所述时域血氧值和所述频域血氧值之间的差异情况，计算所述目标血氧值。

29、在其中一个实施例中，所述方法，还包括：

30、获取红光对应的第一脉搏波信号和红外光对应的第二脉搏波信号，对所述第一脉搏波信号和所述第二脉搏波信号进行低通滤波，并提取低通滤波后的第一脉搏波信号和第二脉搏波信号的直流分量；

31、对低通滤波后的第一脉搏波信号和第二脉搏波信号进行高通滤波，并提取高通滤波后的第一脉搏波信号和第二脉搏波信号的交流分量；

32、根据所述直流分量和所述交流分量计算灌注指数；

33、若所述灌注指数小于或等于预设的灌注阈值，则确定获取到的脉搏波信号呈现弱灌注条件。

34、在其中一个实施例中，所述方法，还包括：

35、若所述灌注指数大于预设的灌注阈值，则确定获取到的脉搏波信号呈现非弱灌注条件，提取获取到的脉搏波信号的特征值，并基于获取到的脉搏波信号的特征值计算所述脉搏波信号的目标脉率和目标血氧值。

36、一种脉搏波信号的信噪比优化装置，所述装置包括：

37、分解优化模块，用于在获取到的脉搏波信号呈现弱灌注条件的前提下，基于所述脉搏波信号的局部极大值点和局部极小值点对所述脉搏波信号进行分解，以得到多个分解信号；

38、信噪比优化模块，用于计算所述多个分解信号的信噪比，并保留信噪比大于预设信噪比阈值的分解信号；

39、自相关分析优化模块，用于将保留的分解信号通过自相关运算进行滤波，以滤波得到周期脉搏波信号；

40、目标值计算模块，用于提取所述周期脉搏波信号的特征值，并基于所述周期脉搏波信号的特征值计算所述脉搏波信号的目标脉率和目标血氧值。

41、一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行上述脉搏波信号的信噪比优化方法的步骤。

42、一种脉搏波信号的信噪比优化设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行上述脉搏波信号的信噪比优化方法的步骤。

43、本发明提供了脉搏波信号的信噪比优化方法、装置、介质和设备，在获取到的脉搏波信号呈现弱灌注条件的前提下，进行多重的信噪比优化，包括基于所述脉搏波信号的局部极大值点和局部极小值点对所述脉搏波信号进行分解，以得到多个分解信号；计算所述多个分解信号的信噪比，并保留信噪比大于预设信噪比阈值的分解信号；将保留的分解信号通过自相关运算进行滤波，以滤波得到周期脉搏波信号。以上优化方法能使得信号更为平稳，能有效提取被噪声掩盖的周期信号或识别隐含在信号谐波频率中消失的基频，从而提高后续基于周期脉搏波信号的特征值计算血氧信号脉率及血氧值的准确率。