基于多波长无创血红蛋白检测系统研究

基于多波长无创血红蛋白检测系统研究

论文摘要

目的研究开发一种便携式无创血红蛋白检测系统,实现人体总血红蛋白浓度的连续、实时监测。方法系统采用8个波长发光二极管(LED)作为光电容积脉搏波描记法(PPG)信号光源,联合约束独立成分分析和自适应滤波新方法消除PPG源信号的运动伪迹,应用主成分分析(PCA)和后向反馈人工神经网络(BP-ANN)相结合的新方法对PPG信号特征进行提取并利用十折交叉验证方法建立血红蛋白浓度的预测模型,无创系统样机和传统有创血液分析仪同步检测106例志愿者血红蛋白浓度。结果无创检测结果(SpHbBP)和传统有创检测结果(LabtHb)的均方根误差为1.02g/dL,相关系数为0.73(P<0.001);Bland-Altman图显示SpHbBP与LabtHb平均偏倚绝对值为0.05g/dL,99.1%(105/106)的点在95%一致性界限内。结论基于8波长PPG信号实现了无创血红蛋白检测系统研制,系统与临床有创血红蛋白浓度检测结果具有较好的一致性。

论文目录

  • 1 系统方案设计
  •   1.1 主要技术指标及要求
  •   1.2 算法原理
  •     1.2.1 Lambert-Beer定律
  •     1.2.2 修正的Lam bert-Beer定律
  •     1.2.3 多路PPG信号的血红蛋白浓度检测模型
  •   1.3 系统测量部位
  •   1.4 系统框架结构与特征
  • 2 关键技术及解决方法
  •   2.1 8波长光源设计
  •   2.2 光电探测器选择
  •   2.3 光源驱动模块
  •     2.3.1 光强校准
  •     2.3.2 发光时序调制
  •     2.3.3 信号调理模块
  •   2.4 PPG信号预处理
  •     2.4.1 高频噪声滤波
  •     2.4.2 运动伪迹滤除
  •     2.4.3 基线漂移滤除
  •   2.5 信号质量实时筛查
  •   2.6 血红蛋白浓度预测模型
  •     2.6.1 特征信息提取
  •     2.6.2 PCA-BP预测模型
  • 3 系统验证
  •   3.1 方法
  •   3.2 结果
  • 4 讨论
  • 5 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 艾海明,彭福来,刘洪运,王国静,胡敏露,王卫东

    关键词: 血红蛋白浓度,光电容积脉搏波描记法,后向反馈人工神经网络,朗伯比尔定律

    来源: 航天医学与医学工程 2019年06期

    年度: 2019

    分类: 医药卫生科技,工程科技Ⅱ辑,信息科技

    专业: 临床医学,自动化技术

    单位: 北京开放大学科学技术学院,山东中科先进技术研究院有限公司,中国人民解放军总医院医疗器械研发与临床评价中心

    基金: 国家科技部重点研发计划(2013BAI03B03,2015BAI01B08),国家自然科学基金(61372047,61701540),北京市教委科技项目(KM201951160001)

    分类号: TP274;R446.1

    DOI: 10.16289/j.cnki.1002-0837.2019.06.007

    页码: 508-516

    总页数: 9

    文件大小: 9815K

    下载量: 63

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