基于Blinn-Phong技术的颈部弱脉搏振动连续拍照法获取脉搏波信号

目的颈动脉在振动较弱情况下仍保留大多数的主波、潮波、重搏波等完整信息。本文提出通过Blinn-Phong模型放大颈动脉皮肤表面振动的原始信号来获取颈动脉脉搏波。方法在近红外光照明环境中,在颈动脉皮肤上静电吸附一张光滑圆形薄膜片,建立一个局部Blinn-Phong模型。使用相机连续拍摄颈动脉处皮肤振动的图像序列,再通过对图像序列选取感兴趣区域(region of interest,ROI)的像素变化获取脉搏波原始信号。采用带通滤波和经验模态分解与重构算法,最后得到特征点保留完整及周期状态稳定的脉搏波信号。在采集颈动脉脉搏波信号时,同时用一款目前临床使用的接触式动脉血压及血流动力学检测设备TL-400,测量桡动脉脉搏波及心率等生理参数并与实验数据对比。结果在获取的15名弱脉搏受试者的颈部脉搏波信号中,其中13名受试者主波信号可以完全测得,信号周期稳定且特征点明显,潮波和重搏波信号的获取率分别为81%和72%。2名受试者由于体脂过高,获取了较少完整周期的脉搏波。与TL-400设备获取的心率具有一致性,且获取的脉搏波波形与TL-400所获取的波形特征细节及趋势一致。结论本文提出的方法可以获取颈动脉弱振动下,周期稳定并保留大多数潮波和重搏波等特征的完整脉搏波信号,为后续的心率、心率变异性、血氧甚至血压等生理参数的测量提供稳定和可靠的信号源。

基于多区域主频增强方法获取颈部的弱脉搏信号

基于图像的非接触式获取脉搏波的方法具有重要的临床实用价值。在正常情况下,人体颈动脉的搏动会引起颈部皮肤肉眼可见的微小振动,通过振动图像的获取及信号处理可以得到脉搏波。然而,临床中部分患者存在颈动脉搏动较为微弱的情况,此时需要有针对性的图像和信号处理方法。本课题组提出了在弱脉搏情况下获取脉搏波的方法,即:在近红外光源的照明环境中,用近红外相机连续拍摄颈部皮肤得到其振动的图像序列;然后从图像序列的感兴趣区域内得到原始信号,再用滤波和多区域主频增强方法对信号进行处理,最终得到期望的脉搏波信号。实验结果表明,所提方法获得的脉搏波周期状态稳定,并且保留了70%左右的潮波特征和50%以上的重搏波特征。本文所提方法可以在人体颈部微弱振动状态下获得保留细节的完整的脉搏波信号。