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利用光电容积描记法进行机械性交替的无创检测
摘要： 背景与意义：机械交替现象（MA）是与心力衰竭患者死亡率和致命性心律失常相关的生物标志物。尽管具有预后价值，但其应用受限于需要持续测量血压（BP），该方法成本高昂且不切实际。 目的：首次开发并测试基于光电容积图（PPG）的非侵入性MA替代指标。 方法：在35例患者的临床操作和检测过程中记录连续血压及PPG数据。通过心室起搏（A组，N=19）或运动（B组，N=16）诱发MA。若MA发作见于至少20个连续心搏则归类为持续性，见于12-20个连续心搏则归类为间歇性。从PPG中提取8项脉搏形态特征并评估MA替代指标。 结果：A组9例患者（47%）出现持续性交替，A组13例（68%）和B组10例（63%）出现间歇性交替。基于PPG的MA替代指标V'M（基于PPG脉冲一阶导数最大值）准确率最高，在A组对持续性和间歇性MA均达到100%敏感性与特异性，在B组对间歇性MA达100%敏感性与83%特异性。此外，MA幅度与其PPG替代指标呈线性相关（R2=0.83，p<0.001）。 结论：通过PPG分析可无创精准识别MA，这对风险分层和远程监测具有重要临床意义。
关键词： 血压（BP）、心脏交替现象、光电容积描记法（PPG）、血流动力学不稳定、机械性交替现象（MA）
更新于2025-09-23 15:21:21
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透射式与反射式光电容积脉搏波信号的比较及噪声抑制
摘要： 无论采用透射式还是反射式采集模式，光电容积脉搏波描记法（PPG）信号都不可避免地受到多种噪声干扰。为提升PPG信号质量，现有研究通过增设额外传感器和开发复杂算法在信号去噪领域取得显著进展。本研究基于合理成本、紧凑体积及实时易实现等考量，提出一种无需附加硬件的简易实时双中值滤波去噪方法，可直接集成于商用或便携式脉搏血氧仪的微控制器中。首先采用边界延拓技术防止信号边界失真，设计时间窗约78毫秒的首级中值滤波器消除高频成分；继而通过时间窗约780毫秒的次级中值滤波器估算低频成分；最后从原信号中剔除估算的低频成分获得去噪信号。通过对比静坐与轻微活动状态下多组透射/反射模式采集的PPG信号，证实其均存在噪声干扰。为验证方法有效性，我们开展了实测实验、模拟实验及强噪声环境测试。通过形态畸变度、频谱特征及信噪比（SNR）的对比分析表明，该方法能有效抑制噪声并保留PPG信号的关键形态特征，从而提升信号质量并提高后续生理参数计算的准确性。此外，本方法可为便携式PPG测量仪器的实时降噪提供优质解决方案。
关键词： 中值滤波器、光电容积描记法、PPG、信噪比、运动伪影、去噪
更新于2025-09-23 15:21:01
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[IEEE ICASSP 2018 - 2018年IEEE声学、语音与信号处理国际会议（ICASSP） - 加拿大卡尔加里（2018.4.15-2018.4.20）] 2018年IEEE声学、语音与信号处理国际会议（ICASSP） - 基于腕部光电容积脉搏波信号的鲁棒逐搏检测算法用于心率变异性分析
摘要： 通过心电图（ECG）获取的心率变异性（HRV）是评估心脏自主神经功能的经典诊断方法。更便捷的评估方式是采用光电容积脉搏波（PPG）波形，以脉率变异性（PRV）替代HRV。然而，由于缺乏稳健的PPG信号检测算法，医疗市场尚未能利用PRV进行临床诊断，也未能测量用于健康监测的生物信息（如睡眠阶段、压力状态和疲劳程度）。本文提出了一种基于PPG信号的稳健峰谷检测算法，用于逐搏（B2B）脉搏间隔分析。我们通过使用Analog Devices（ADI）多传感器手表平台进行大规模数据采集验证了该方法，在高覆盖率、灵敏度以及与心电图逐搏结果相比具有较低连续差值均方根（RMSSD）等方面展示了本方法的性能。
关键词： 描记、脉搏率变异性（PRV）、心率变异性、逐搏、光电容积描记法（PPG）
更新于2025-09-10 09:29:36
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[IEEE 2018年第24届国际模式识别会议(ICPR) - 中国北京(2018年8月20日至24日)] 2018年第24届国际模式识别会议(ICPR) - 基于变分模态分解的体育锻炼中腕部光电容积图心率估计方法
摘要： 基于光电容积描记法（PPG）的心率（HR）监测因其硬件实现简单、成本低廉，在现代可穿戴设备中受到日益关注。本研究提出一种利用运动状态下腕部PPG信号进行心率估算的变分模态分解（VMD）方法。为消除运动伪影（MA），首先采用VMD处理，随后提出VMD后处理方法以保证伪影去除的鲁棒性。通过在2015年IEEE信号处理杯使用的两个PPG数据集验证，实验结果表明：该方法在12组训练集上平均绝对误差为1.45次/分钟（BPM），在10组测试集上为3.19 BPM。
关键词： 光电容积描记法（PPG）、心率监测、变分模态分解、运动伪影、可穿戴设备
更新于2025-09-09 09:28:46
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可穿戴光体积描记生物传感器的双管齐下降噪运动伪影方法
摘要： 运动伪影给光电容积描记法（PPG）带来了巨大挑战，因为它极大地增加了准确可靠提取目标信号的难度。过去已提出多种技术来解决这一问题。这些技术都专注于伪影消除，而我们从两个方向着手解决该问题。通过集成辅助传感器并利用其与光学PPG传感器的相关性，我们不仅消除了伪影，同时还增强了目标信号。增强目标信号等同于提升了伪影消除效果。实验表明，这一策略相当有效：伪影消除后的95%一致性界限（LOA）降至伪影消除前的三分之一以下，仅为无伪影PPG的75%。
关键词： 生物传感器、传感器系统、光电容积描记法（PPG）、运动伪影
更新于2025-09-09 09:28:46
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基于光电容积脉搏波信号的运动中心率精准监测方法
摘要： 光电容积描记法（PPG）主要用于检测皮肤血流。由于血流体积变化反映心律特征，因此可通过PPG信号监测心率（HR）。PPG传感器可集成于腕带或智能手表中。运动时的心率监测能为健身追踪功能（如卡路里测量、睡眠追踪、步数统计等）提供有效数据，帮助使用者达成训练目标。但运动产生的身体动作会在PPG信号中形成噪声干扰，这类噪声通常称为运动伪影（MA）。从PPG信号中精准监测心率具有挑战性。目前已有多种方法被提出以改进PPG心率监测效果。本研究旨在开发一种无需复杂操作即可精确检测心率的方法，包含两个步骤：(i)通过稀疏法从观测PPG信号中提取有效成分；(ii)心率估算。稀疏法的核心优势在于能通过少量高噪声基础信号实现信号精确重构，该方法无需加速度计读数，仅需两个PPG信号即可降低系统复杂度。通过PPG信号极坐标表示提供的相位信息进行心率估算，相比现有方法，本方案使用双PPG信号时平均绝对误差为1.00次/分钟，平均相对误差为0.85次/分钟。
关键词： 光电容积描记法（PPG）、运动伪影（MA）、心率（HR）、稀疏信号提取
更新于2025-09-04 15:30:14
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一种用于智能手机光电容积图（PPG）信号的新型个性化运动与噪声伪影（MNA）检测方法
摘要： 光体积描记法（PPG）是一种通过光学方式检测血容量变化的技术。其典型应用包括测量血氧饱和度、心率和呼吸频率。然而PPG信号对运动和噪声伪影（MNA）非常敏感，尤其是通过智能手机摄像头获取时。此外，不同用户的PPG信号存在差异，每个人的PPG信号都具有独特特征。因此，亟需一种能针对个体用户进行个性化自适应的智能手机PPG信号MNA检测与降噪方法。 本文引入概率神经网络概念，并结合提出的参数提取方案：采用信号振幅、峰峰值时间间隔与振幅的标准差、移动标准差的均值、信号斜率变化以及最优自回归模型阶数来实现高效MNA检测。随后将所提个性化算法与传统MNA检测算法进行性能对比，评估指标包括准确率、灵敏度和特异度。结果表明，个性化MNA检测的整体性能优于通用算法——其准确率、灵敏度和特异度的平均值分别为98.07%、92.6%和99.78%，而通用算法对应数值为89.92%、84.21%和93.63%。
关键词： 光电容积描记法（PPG）、个性化、运动噪声伪影、信号质量指数
更新于2025-09-04 15:30:14