[發明專利]一種光電容積波信號的仿真合成方法與裝置

有效

• 申請號: 201910995330.1
• 申請日: 2019-10-18
• 公開（公告）號: CN110811572B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 陳翔;楊釩;李津;金華;閆相國;王玨
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: A61B5/0205
• 分類號: A61B5/0205;A61B5/1455
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陳翠蘭

本發明在信號仿真合成方法中，通過將三個高斯信號相互疊加以擬合實際的單心動周期光電容積波波形，然后將仿真的單心動周期光電容積波延拓至多心動周期；通過將兩個半正弦信號疊加擬合實際的單呼吸周期呼吸波，以擬合所得的兩個半正弦信號仿真單呼吸周期呼吸波；建立呼吸誘發光電容積波幅度、頻率以及強度變化的數學模型，通過對實際光電容積波波形的擬合求解呼吸誘發光電容積波幅度、頻率以及強度變化的比例系數與相位差，并將血氧飽和度以及脈率變異性信號以接近于生理的方式有機地合成到仿真光電容積波信號中，從而合成產生蘊含標準脈率、呼吸、血氧飽和度以及脈率變異性的光電容積波仿真信號，實現了一種光電容積波信號的仿真合成方法和裝置。

技術領域

本發明屬于生物醫學工程領域，涉及一種光電容積波信號的仿真合成方法與裝置。

背景技術

光電容積波中蘊含包括脈率、呼吸、血氧飽和度以及脈率變異性等在內的豐富的生理信號，是常規醫療監護的重要檢測對象，其相關生理信息檢測結果的準確與否直接關系臨床診斷與治療效果。然而現有的用于提供模擬光電容積波的光電容積波信號發生裝置，僅能單獨產生固定脈率或血氧飽和度的信號，尚不能同時產生參數動態可調且包含脈率、呼吸、血氧飽和度以及脈率變異性等生理信息的仿真光電容積波，從而無法對實際采集到的光電容積波進行模擬和仿真，給光電容積波的相關臨床校準與工程檢測研究帶來諸多的不便。因此，急需一種光電容積波信號的仿真合成方法及光電容積波信號發生裝置，將標準脈率、呼吸、血氧飽和度以及脈率變異性等信號以接近于生理的方式有機地合成到仿真光電容積波信號中，并真實地復現出來，供光電容積波的相關臨床校準與工程檢測研究使用。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明提供一種光電容積波信號的仿真合成方法與裝置，設計合理，方法簡單，能夠準確的對實際的光電容積波進行仿真合成。

本發明通過以下技術方案來實現：

一種光電容積波信號的仿真合成方法，包括下述步驟：

步驟1，仿真合成單心動周期光電容積波紅外光波形；

通過將三個高斯信號疊加，擬合實際的單心動周期光電容積波紅外光波形，從而得到合成單心動周期光電容積波紅外光波形所需的三個基準高斯信號，然后由三個基準高斯信號合成得到單心動周期光電容積波紅外光波形；

將單心動周期光電容積波紅外光波形延拓多個心動周期，至少延拓至一個完整的呼吸周期，構成單呼吸周期固定參數光電容積波紅外光波形；

步驟2，仿真合成單呼吸周期呼吸波形；

通過將兩個半正弦信號疊加，擬合實際的單呼吸周期呼吸波形，從而得到合成仿真單呼吸周期呼吸波形的兩個基準半正弦信號；根據得到的兩個基準半正弦信號仿真合成單呼吸周期呼吸波形；

步驟3，仿真合成單呼吸周期呼吸調制參數光電容積波紅外光波形；

通過步驟1合成的仿真單呼吸周期固定參數光電容積波紅外光波形和步驟2合成的仿真單呼吸周期呼吸波形疊加，擬合實際的單呼吸周期呼吸調制參數光電容積波紅外光波形，從而得到仿真單呼吸周期呼吸調制參數光電容積波紅外光波形中呼吸誘發幅度變化、呼吸誘發頻率變化以及呼吸誘發強度變化的比例系數與相位差；

根據得到的呼吸誘發幅度變化、呼吸誘發頻率變化以及呼吸誘發強度變化的比例系數與相位差，由仿真單呼吸周期固定參數光電容積波紅外光波形和仿真單呼吸周期呼吸波形合成的仿真單呼吸周期呼吸調制參數光電容積波紅外光波形；

步驟4，心率變異性信息的合成；

將合成的仿真單呼吸周期呼吸調制參數光電容積波紅外光波形延拓至多呼吸周期；通過對所得多呼吸周期中單個心動周期的時長調整，在多呼吸周期光電容積波紅外光波形中合成心率變異性信息，得到包含心率變異性的多參數動態調整光電容積波紅外光波形IR(t)，即單呼吸周期呼吸調制參數光電容積波紅外光波形的呼吸周期延拓函數；