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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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犬猫光电容积描记法：宠物监护仪的替代测量部位选择
摘要： 目标：光电容积描记法（PPG）是日益流行的健康监测工具，用于追踪心率和血氧饱和度。由于犬猫的皮肤色素沉着和毛发特性，脉搏血氧仪通常仅置于舌下使用。鉴于该方式仅适用于术中宠物监护，我们研究了清醒动物更易耐受的其他测量部位的PPG信号质量。 方法：通过四个信号质量指标（SQI）分析采集的PPG信号：基线均值、信号功率、峰度和耐受评分。 主要结果：犬类前肢跖骨部位与尾部可作为口腔测量的替代位点——这两个部位均呈现高PPG信号峰度且耐受性良好；猫类足趾部位在有限条件下亦可使用。 意义：将脉搏血氧探头适配至优选测量部位的宠物监护设备，可使兽医和主人在动物完全清醒状态下实施监测。
关键词： 宠物监护仪、运动伪影、兽医学、血氧饱和度、心率、脉搏血氧仪、信号质量指数、光电容积描记法
更新于2025-09-09 09:28:46
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皮肤表面温度对光电容积图的影响
摘要： 光电容积图（PPG）已被广泛应用于研究各类心血管状况。先前研究表明测量环境温度会产生影响；但在空气温度渐变环境中尚未建立综合评估体系。本研究旨在通过改变皮肤表面温度（SST），探究血压（BP）、PPG及心率（HR）、每搏输出量（SV）、心输出量（CO）和总外周阻力（TPR）等心血管参数的变化与关联。对16名健康受试者进行局部温和冷热刺激，结果显示局部SST变化会影响Finometer血压（指尖血压）、PPG成分及TPR，但不影响示波法血压（中心血压）、HR、SV和CO，表明在温度变化环境中必须维持并监测温度才能可靠评估心血管状况。
关键词： 皮肤表面温度、光电容积描记法、血管舒张、局部冷却与加热、血管收缩、心血管状态
更新于2025-09-09 09:28:46
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植入心脏起搏器受试者心率增加对手指光体积描记健身指数（PPGF）的影响
摘要： 手指光体积描记法（PPG）是一种无创测量手指血容量变化的技术。PPG健康指数（PPGF）被提出作为血管风险和血管老化的评估指标。本研究旨在确定心率（HR）对PPGF的影响，并探究PPGF是否受血压（BP）变化影响。研究前瞻性招募了20名植入永久性心脏起搏器或除颤器的受试者（平均年龄78±8岁，女性3例）。通过起搏器以60至100次/分钟、每次递增10次的随机顺序调节心率。在每个起搏心率下，从手指光体积描记图获取PPGF数据。心输出量（CO）、每搏输出量（SV）和外周总阻力（TPR）从手指动脉压波形推导得出。肱动脉血压（BP）采用示波法测量。研究发现：当心率从60提升至100次/分钟时，肱动脉舒张压、平均压及心输出量显著升高（p<0.01），而PPGF和每搏输出量显著降低（p<0.001）。心率对PPGF的影响受血压调节——较高血压会减弱心率对PPGF的效应。结论表明：当存在显著心率变化或差异时，心率是PPGF的重要混杂因素，分析PPGF时必须考虑该因素。这种影响的程度具有血压依赖性。
关键词： 血压、血管衰老、光电容积描记法、心率、PPG健康指数
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