踝臂指数信号处理

论文摘要

随着人们生活水平的提高和生活方式的改变,血管性疾病已成为威胁全人类生存及生活质量的主要疾病。踝臂指数(ABI)是心血管病变的重要指标,通过对ABI的诊断使得动脉疾病、心脑血管等疾病的早期发现成为可能。因此,对ABI信号采集、处理和分析的研究越来越被世界各国医学界所重视。本课题研究的重点是寻找收缩压对应时刻的脉搏波的起点,难点是脉搏波去噪的信号处理算法,最终用软件实现脉搏波起点的寻找和收缩压的测量,从而为ABI的测量提供可靠的数据。首先,本课题分析了小波变换在生物医学信号处理中的应用,并将该方法引入到脉搏波的去噪。包含收缩压信息的脉搏阻抗信号受到呼吸信号的调制,呈现为不规则波,呼吸所形成的阻抗变化随时妨碍着对脉搏阻抗信号变化的观察。利用小波变换中的Mallat算法与图形显示算法结合的方法,在MATLAB中仿真实现了呼吸信号和包含收缩压信息的脉搏阻抗信号的分离,从而消除呼吸运动对包含收缩压信息的脉搏阻抗信号的干扰。为了实现快速开发实用软件的目的,本文分析了VB调用MATLAB的各种方法的优缺点,重点研究了VB中调用COM组件的方法,以及二者之间的数据交换原理;运用Matlab Builder for .NET功能,将在MATLAB中编制的用于脉搏波的去噪的M文件转换为COM组件;然后利用VB编程并调用该组件,开发出完全脱离MATLAB环境的脉搏波的小波去噪软件。去噪后的信号虽然不受呼吸的调制,但在出现阻抗信号的第一个波谷之前,波形仍然是起伏变化的,采用波形形态识别算法及波形筛选原则,实现了波形起点的搜索,并将该算法添加到小波COM组件中。利用VB编程,最终实现了收缩压的自动测量,为精确测量ABI提供了途径。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 踝臂指数概述
• 1.2.1 踝臂指数测量原理
• 1.2.2 ABI 的临床意义
• 1.2.3 ABI 检测的研究现状
• 1.3 基于生物阻抗状态的血压测量
• 1.3.1 阻抗测量血压原理
• 1.3.2 阻抗测量血压的难点
• 1.4 本课题主要研究内容
• 第2章 基于小波变换的脉搏数据处理
• 2.1 小波变换原理
• 2.1.1 连续小波变换
• 2.1.2 离散小波变换
• 2.1.3 多分辨率分析
• 2.2 Mallat 算法
• 2.2.1 Mallat 分解算法
• 2.2.2 Mallat 重构算法
• 2.2.3 Mallat 算法试验
• 2.2.4 Mallat 算法的不足
• 2.3 图形显示算法的应用
• 2.3.1 图形显示算法
• 2.3.2 Mallat 算法与图形显示算法的结合
• 2.4 Lipschitz 指数与小波变换
• 2.5 仿真脉搏信号的试验
• 2.5.1 仿真信号的设计
• 2.5.2 小波基的确定方法
• 2.5.3 小波基的特性分析
• 2.5.4 小波基提取信号的准确度
• 2.5.5 还原信号与原始信号分析
• 2.6 脉搏阻抗信号的处理与分析
• 2.6.1 MATLAB 读取数据
• 2.6.2 脉搏阻抗信号的小波变换
• 2.6.3 提取信号的进一步分析
• 2.7 本章小结
• 第3章 基于COM 组件的脉搏数据处理
• 3.1 引言
• 3.2 VB 调用MATLAB 的方法
• 3.3 COM 组件技术
• 3.3.1 COM 组件技术的产生
• 3.3.2 COM 的基本特性
• 3.3.3 COM 接口
• 3.3.4 COM 对象
• 3.4 利用 MATLAB Builder for .NET 创建 COM 组件
• 3.4.1 MATLAB Builder for .NET 介绍
• 3.4.2 COM 组件的创建与发布
• 3.5 VB 中调用COM 组件
• 3.5.1 创建类实例
• 3.5.2 调用类实例的方法
• 3.5.3 数据转换
• 3.5.4 VB 中调用COM 组件的实现
• 3.6 本章小结
• 第4章 收缩压的检测
• 4.1 引言
• 4.2 VB 读取数据
• 4.3 波形起点搜索
• 4.3.1 脉搏阻抗信号形态相关系数
• 4.3.2 波形形态筛选
• 4.3.3 波形起点搜索的仿真实现
• 4.3.4 VB 实现波形起点的搜索
• 4.4 收缩压的检测
• 4.4.1 收缩压检测流程
• 4.4.2 收缩压检测的实现
• 4.5 本章小结
• 第5章 实验结果和误差分析
• 5.1 实验数据来源
• 5.2 评价标准
• 5.3 实验的结果分析
• 5.4 实验误差分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介