[發明專利]一種脈率搜索和計算方法

有效

• 申請號: 200910169674.3
• 申請日: 2009-08-31
• 公開（公告）號: CN101991410A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 陳斌;秦釗;謝錫城
• 申請（專利權）人: 深圳市理邦精密儀器股份有限公司
• 主分類號: A61B5/024
• 分類號: A61B5/024;A61B5/0205
• 代理公司: 深圳市港灣知識產權代理有限公司 44258
• 代理人: 張雄哲

技術領域

本發明涉及一種針對脈搏信號中脈率的處理方法，尤其涉及的是脈率搜索和計算的方法，特別適合血氧飽和度測試儀中的脈率搜索和計算方法。

背景技術

脈搏信號是生物醫學測量中重要的生理信號，其中包含有豐富的生理信息，脈率的大小可以反映患者的身體狀況，該參數常被用于對患者的診斷。現有脈搏血氧儀一般采用多波段光電感應技術，通過被手指或其它部位吸收的光信號所含有的脈搏信息進行數據處理和分析，計算出脈率和血氧飽和度等生理參數。

人體脈搏的頻率范圍一般在0.5-5Hz以內，在進行脈率和血氧飽和度計算前，一般先對數據進行預處理，濾除一些高頻噪聲以及一些低頻干擾；但是對于諸如手的運動造成的干擾，一般都在脈搏有效頻帶內，因此就無法通過濾波去除，這給脈率的計算增加了難度。

于是提出了不同的脈搏搜索和計算方法。常見的方法一般有三種：第一種方法是采用搜索極值點找出脈搏信號的極大值和極小值，通過對極值點的篩選找出脈搏波的波峰和波谷，然后再計算脈率值。閾值篩選法常被用于極值點的選取，通過對采樣的信號與設定的閾值比較可以篩選出可能的波峰和波谷，再通過一些相應的處理方法搜索出脈搏信號的波峰、波谷，由此計算脈率。這種方法簡單明了，易于實現，對于較平穩的信號能得到較準確的結果，但是如果信號發生基線漂移，往往會產生較大的計算誤差。

第二種方法是差分法，它通過信號差分值的變化來確定波峰波谷的位置，但該方法對受到干擾的信號容易搜索到錯誤的脈率值。

第三種方法是頻譜法，它能一定程度改善上述問題，但能量泄露是頻譜計算的固有缺陷，在低頻漂移或者信號突變等干擾出現時，頻譜算法也是無能為力，而且頻譜算法需要一定量的數據，會造成延遲，計算量大，增大了硬件需求，在某些場合其使用往往受到限制。

綜上，目前對脈率處理中搜索和計算方法還存在不足。

發明內容

目前針對脈搏信號進行脈率搜索計算的一些常規方法中，不能很好地解決脈搏信號受到干擾特別是運動干擾時，脈率計算的準確性和保持數值的穩定性等問題，本發明能有效解決上述問題，改善了脈率計算的抗干擾性能，提高了脈率計算的準確性、實時性和穩定性。本發明的干擾識別算法能準確地識別脈搏信號是否受到較大干擾的影響，從而改善了在大幅干擾下脈率計算的問題。

為了實現上述思想，本發明的具體技術方案如下：

一種脈率的搜索和計算方法，其包括以下步驟：

a、采集脈搏波信號；

b、對采集到的脈搏波信號進行預處理，獲得脈搏信號中的交流成分；

c、對所獲得的一段交流信號進行脈率搜索，獲得脈搏波信號的脈率；

d、根據獲得的脈率的計算結果進行脈率跟蹤，對脈率進行實時更新和修正；

e、在對脈率進行實時更新和修正同時也采用干擾識別算法對脈搏信號進行干擾識別，對干擾較大的信號進行相應處理，保持脈率的穩定。

對所獲得交流信號進行脈率搜索時，是對極值點進行多次搜索，將極值點歸類為對應于不同頻率的本征極值點類，對極值點類進行分析來判斷該類極值點類是否是脈搏波的波峰和波谷，并依此計算出脈率。

如果找到波峰或波谷或剩下的極值點數少于設定值則搜索結束。

波峰或者波谷判斷為極值點間距是均勻的，存在某些極值點的間距值，它們的均方差較小；且極值點間距是連續的，相鄰極值點的間距值的均方差較小。

如果搜索終止而仍沒有搜索到波峰或波谷，則重新采集一段數據，并重復脈率搜索步驟。

根據獲得的脈率的計算結果進行脈率跟蹤，包括，

1、對所獲得的一段交流信號進行脈率搜索，獲得脈搏波信號的脈率，預測下一個波峰和波谷的位置；

2、在當前波峰和下個波峰之間搜索出最小值，并以此點作為實際的波谷值，在當前波谷和下個波谷之間搜索出最大值，并以此點作為實際的波峰值；

3、根據所搜索出的實際波峰和波谷值對間距及脈率值進行修正和更新或否定。

對脈率進行修正和更新或否定，主要是根據當前計算的波峰或波谷間距值與先前計算出的歷史間距值進行比較，當前計算出的間距值在歷史值的某個臨近范圍之內，則認為是穩定信號，對脈率值進行適當的修正并更新。

對信號變化值進行記錄并比較，如果發生持續穩定的變化，則認為信號確實發生了變化，對脈率值進行修正并更新。

對信號變化值進行記錄并比較，如果變化毫無規律，差異較大，則認為信號確實異常，則采樣一段脈搏信號重新進行脈率搜索。