基于光电容积脉搏波描记法的柔性血压传感器标定方法研究

基于光电容积脉搏波描记法(Photo Plethysmo Graphy,PPG)的柔性传感器可进行心率(Heart Rate,HR)和血压(Blood Pressure,BP)检测,但是对其检测结果的标定报道甚少.据此,本文提出一种基于模拟血液循环的反射式PPG心率检测和血压标定系统.以蠕动泵来产生脉动流,通过调节其转速的大小来控制模拟血液输送的频率和压力,从而引起弹性乳胶管内模拟血液体积的变化,而改变反射光的信号周期与强度,贴近于人体脉搏测量过程的实际场景.该系统心率检测误差均值为0.27778,95%一致性界限为(-2.59562,3.15117),所测收缩压(Systolic Blood Pressure,SBP)和舒张压(Diastolic Blood Pressure,DBP)的拟合优度分别为0.97185和0.98111.经标定后的柔性PPG传感器对4名志愿者检测的SBP和DBP的平均偏差(Mean Deviation,MD)±标准差(Standard Deviation,SD)均值分别为(1.21±2.16)mmHg和(0.76±2.02)mmHg,均符合且远小于美国医疗仪器促进协会(Association for the Advancement of Medical Instrumentation,AAMI)所制定的衡量血压计精度的标准指标(5±8)mmHg.结果表明,该系统能够准确高效地标定柔性PPG传感器,为实现便携式可穿戴设备的精准血压检测提供标定基础.

光电容积脉搏波描记法对重症患者合并阻塞性睡眠呼吸暂停综合征的诊断价值

目的探讨光电容积脉搏波描记法(PPG)对伴有打鼾的呼吸系统疾病或心脑血管疾病重症患者合并阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(OSAS)的诊断价值。方法纳入2019年1月—2023年10月苏北人民医院内科病房收治的伴有打鼾的呼吸系统疾病或心脑血管疾病重症患者91例,经知情同意后行整夜多导睡眠监测(PSG)和PPG,通过计算灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值及受试者工作特征(ROC)曲线的曲线下面积评价2种方法获得睡眠呼吸暂停参数结果的一致性情况。结果PPG所得呼吸暂停低通气指数(AHI)、总睡眠时间、最低血氧饱和度及血氧饱和度低于90%的时间与PSG比较,差异无统计学意义(P>0.05)。当AHI≥5次/h、AHI≥15次/h,本组患者诊断灵敏度分别为94.37%、93.10%,特异度分别为73.68%、90.91%,阳性预测值分别为91.78%、94.74%,阴性预测值分别为77.78%、88.23%,ROC曲线的曲线下面积分别为0.961、0.982;呼吸系统疾病重症患者诊断灵敏度分别为89.29%、87.10%,特异度分别为84.62%、80.00%,阳性预测值分别为92.59%、93.10%,阴性预测值分别为78.57%、72.72%,ROC曲线的曲线下面积分别为0.978、0.987;心脑血管疾病重症患者诊断灵敏度分别为87.18%、90.32%,特异度分别为83.33%、89.47%,阳性预测值分别为91.89%、99.63%,阴性预测值分别为78.57%、85.56%,ROC曲线的曲线下面积分别为0.942、0.986。结论针对合并OSAS的呼吸系统疾病和心脑血管疾病重症患者,PPG监测结果与PSG具有较高一致性。

利用光电容积描记法评估心血管系统功能研究进展

综述国内外有关光电容积描记法(photoplethysmography,PPG)的心血管系统功能评估作用,以期为PPG的医学应用及创新研究提供理论参考与借鉴。现阶段可从PPG信号中解析得到心率、心律、血压、容量等功能评价指标,PPG还可辅助识别诊断血压异常、糖尿病、心律失常、睡眠呼吸暂停综合征、早期缺血性休克等疾病。但PPG精确度与准确性、数据解释及标准化、波形分析和临床应用等方面仍存争议。PPG作为有效评估心血管系统功能状态与辅助诊断各类疾病的工具,已被广泛应用于医疗及科研领域并展现出重要价值,未来其有面朝高精度、多参数、非接触式、远程监护或医疗等方向多路发展的趋势。

一种基于光电容积描记法和深度学习算法的无袖带连续血压测量设备的准确性对比研究

目的在健康人中测试基于光电体积描记法和深度学习算法的无袖带连续血压测量设备的准确性。方法使用经过认证的动态血压设备对健康成年受试者进行24h动态血压监测,同时使用基于光电体积描记法和深度学习算法的无袖带连续血压测量设备进行连续血压监测。使用均数检验、相关分析以及Bland-Altman图评估设备之间的一致性,包括相同时间点(点对点)以及夜间时间段(段对段)的均值比较。结果共获取了36名受试者的有效血压数据。点对点分析中,连续测压组与动态血压测量组收缩压和舒张压的均值分别相差(1.22±8.30)mmHg和(1.61±9.27)mmHg,配对t检验表明两组均值差异均无统计学意义(P>0.05)。Pearson相关分析显示,两组相同时间点上的收缩压(r=0.670,P<0.001)和舒张压(r=0.503,P<0.001)测量值均显著相关。段对段分析中,夜间时间段两种测量方法收缩压的均值(117.15±14.30)mmHg与(114.73±13.35)mmHg(P>0.05)和舒张压的均值(73.50±11.70)mmHg与(69.96±9.64)mmHg(P>0.05)均差异无统计学意义。结论基于光电体积描记法和深度学习算法的指环测量设备提供的连续血压测量结果与动态血压测量结果相当,有助于在未来用于日常血压监测以及血压变异性分析,为高血压的预防和管理提供新的工具。

基于光电容积脉搏波描记法的无创连续血压测量

为了摆脱传统血压计充气袖带的束缚、实现长期连续的血压监测,很多学者开展了基于PPG实现无创、连续血压监测的研究。阐述基于光电容积脉搏波描记法(PPG)实现无创、连续血压测量的基本原理。将当前基于PPG无创血压监测的研究分为3类,分别为心电(ECG)与PPG结合的血压测量技术、两路PPG结合的血压测量技术、脉搏波特征参数血压测量技术,分析这3类技术的基本测量原理、测量精度及其优缺点。在此基础上,论述基于PPG实现无创、连续监测血压的发展方向。

基于示波法和光电容积脉搏波描记法的动脉顺应性动态检测仪

目的针对目前静态检测方法血压依赖性造成的敏感性不足和需要血压校正的问题,找到一种对动脉亚临床病变引起的弹性减退更敏感且无需血压校正的指标,并设计一种适用于家庭和社区诊所的新型动脉顺应性动态检测仪器。方法对动脉加压导致了透壁压减小和顺应性非线性增加,同时也导致了脉搏波传递时间(pulse transit time,PTT)非线性增大。基于示波法血压测量和光电容积脉搏波描记法(photoelectric plethysmography,PPG)设计了检测仪器,实现了对肱动脉加压动态检测,并在不同透壁压下对高血压组和对照组脉搏波传递时间增量进行测量。结果由高到低预设3个透壁压,即8.00、6.67、5.33kPa(60、50、40mmHg),加压所导致的高血压组PTT增量总体均值和标准差分别为(3.7±2.1)、(8.5±3.2)、(13.1±3.5)ms,而对照组相应的总体均值和标准差分别为(5.4±2.2)、(12.5±2.8)、(19.3±3.1)ms。在相同透壁压下,两组之间差异有统计学意义(P<0.01)。实验结果表明,随着透壁压的减小,虽然两组脉搏波传递时间均增加,但两组的差异也越来越大。选择透壁压为5.33kPa(40mmHg)时脉搏波传递时间增量ΔPTT40为更敏感的动脉弹性指标,它与收缩压负相关(r=-0.73,P<0.01),与舒张压负相关(r=-0.54,P<0.01),与脉压负相关(r=-0.49,P<0.01)。结论虽然ΔPTT40具有明显的血压相关性,但它是动态检测的结果,通过对动脉施加外在作用力,拉大了高血压中、低危险患者与健康人之间的组间统计学差异,能够更敏感地分辨动脉亚临床病变引起的动脉弹性减退,比较好地解决了静态检测方法血压依赖性造成的敏感性不足和需要血压校正的问题。所设计的仪器操作简便,有望在早期的动脉亚临床病变的诊断及监测方面发挥作用,并应用于社区和家庭心血管疾病的预防检查。

彩色超声和PPG(光电容积描记)在检查下肢静脉倒流性疾病中的比较

目的 评价彩色超声和PPG(光电容积描述 )检测下肢静脉倒流性疾病中的作用以及相对适应证。方法 对 116例病人 118条下肢血管造影已经确定的病例 ,进行彩色超声和光电容积描记检查 ,对检查结果进行分析。结果 彩色超声与金标准血管造影的结果显示差异无显著 (P >0 .0 5 ) ,光电容积描记的检查结果与彩色超声比较其检测的敏感率为 94.0 3 % ,特异度为 89%、准确度 75 %。结论 光电容积描记由于其方便 ,易于操作可作为初步筛查、术后复查以及普查。彩色超声较为准确可作为术前的重要信息 ,尤其是交通静脉病变的诊断。

光电容积描记术和深度学习相结合在皮瓣术后监测中的应用

目的 光电容积描记术(PPG)在皮瓣监测中具有较高的灵敏度和特异性。深度学习可以自动、鲁棒地从原始数据中提取特征。该研究提出将PPG与1D-CNN相结合,初步探索该方法区分皮瓣动脉栓塞程度和定位栓塞点的能力。方法 在皮瓣动脉模型和兔皮瓣模型中通过制造血管栓塞,采集正常和不同栓塞条件下的数据。随后使用1D-CNN对这些数据进行训练,验证和测试。结果 随着动脉栓塞程度的增加,栓塞点上游PPG波幅逐渐增加,下游PPG波幅逐渐减小,栓塞点上下游波幅差距逐渐加大。1D-CNN在皮瓣动脉模型和兔皮瓣模型测试的平均准确率分别为98.36%和95.90%。结论 深度学习和PPG相结合的监测方法可以实现皮瓣动脉栓塞程度的识别和栓塞点的精确定位。

光电容积描记法在血液透析通路相关肢端缺血征诊断的应用

目的:探讨光电容积描记法(photoplethysmography,PPG)在血液透析通路相关肢端缺血征(hemodialysis access-induced distal ischemia,HAIDI)诊断的应用价值。方法:选取2016年6月至12月在北京大学第三医院海淀院区肾内科首次行动静脉内瘘术的终末期肾病患者69例,进行前瞻性队列研究。在术前(0～48h)、术后1天(12～24h)、术后1月、术后3月对所有患者双侧肢体行PPG检查,测定指标包括基础指压(basal digital pressure,BDP)、指肱指数(digital to contralateral brachial index,DBI)及压闭内瘘后指压变化(change in digital pressure with access compression,CDP)。术后1月和3月行HAIDI问卷调查,并根据患者是否出现HAIDI症状进行分组。结果:69例患者中有62例完成随访研究,其中15例(21.7%)例出现HAIDI,其中5例术后3月缺血症状有所缓解。术后各时段HAIDI组BDP及DBI均明显低于非HAIDI组(P<0.001),术后1月和3月HAIDI组CDP高于非HAIDI组(P<0.05)。两组患者术后各时段BDP及DBI均明显低于术前(P<0.001),HAIDI组DBI从0.90降至0.51,术后3月小幅回升至0.59,非HAIDI组DBI 0.94降至0.72,术后3月小幅回升至0.83,且HAIDI组下降幅度较非HAIDI组大。术后1月和3月HAIDI组缺血问卷调查(hand ischemic questionnaire,HIQ)评分明显高于非HAIDI组(107.33±54.96 vs 5.74±11.75、104.00±39.24 vs 5.32±10.18,P<0.001)。结论:PPG可作为HAIDI诊断的工具,BDP及DBI的诊断准确性高于CDP,诊断HAIDI各指标的临界值为:BDP<94 mmHg(灵敏度66.7%,特异度93.6%)、DBI<0.6(灵敏度80%,特异度83%)、CDP>65 mmHg(灵敏度53.3%,特异度91.5%)。

光电容积脉搏波描记法原理、应用及其电路设计

本文简述了光电容积脉搏波描记法原理及其应用,介绍了人体外周血管中光电脉搏信号检测电路设计。

基于光电容积脉搏波描记法和人工智能算法的两种预测血压模式准确性对比研究

目的:基于光电容积脉搏波描记法(PPG)和人工智能算法的智能血压监测设备预测血压的两种模式准确性比较。方法:使用智能血压监测设备(O2Ring指环)采集患者PPG信号后上传至深度卷积神经网络(DCNN)系统,用于提取患者PPG信号的自身特征,并构建回归网络连接其特征,通过不断采集临床数据和机器学习来优化算法。O2Ring指环预测血压有直接预测和标定预测两种算法模式,采集41例临床高血压患者446个时间点的血压数据,将两种模式的预测血压值与动态血压计实测的血压值进行比较,对比两种预测血压模式的准确性。结果:41例患者的收缩压O2Ring指环的直接预测值和标定预测值与动态血压计的实测值比较,差异无统计学意义(t=-0.237,t=1.738;P>0.05);舒张压的O2Ring指环的直接预测值与动态血压计的实测值比较,差异有统计学意义(t=-6.332,P<0.001),舒张压的O2Ring指环的标定预测值与动态血压计的实测值比较,差异无统计学意义(t=-1.371,P>0.05)。Pearson相关分析,收缩压的实测值与直接预测值和标定预测值均有显著相关性(r=0.5195,r=0.8828;P<0.001);舒张压的实测值与直接预测值和标定预测值亦都有显著相关性(r=0.4333,r=0.7544;P<0.001)。标定预测值与实测值的一致性亦好于直接预测。结论:基于PPG信号和人工智能算法的标定预测模式与直接预测模式相比,能够更准确预测血压,可为临床应用提供参考。

基于遥测光电容积脉搏波描记法的心率测量综述

遥测光电容积脉搏波描记法(remote photoplethysmography,rPPG)是一种无需接触即可实现心率等生理信号测量的技术,在重症监护、情绪感知、驾驶员状态评估等医疗和工业领域中都有较大的应用潜力。然而基于遥测光电容积脉搏波描记法的非接触心率测量容易受到光照、运动等多种因素干扰,为提高非接触式生理指标测量的精度,中外学者做了大量的研究工作。系统性地综述了基于rPPG的非接触式心率为代表的生理指标测量研究进展。首先,概述了rPPG技术的背景和原理,而后对比分析了基于rPPG心率测量的主流传统方法,此外对基于深度学习的rPPG心率测量最新研究进展进行了分类阐述,最后讨论了非接触心率测量的前景以及未来研究方向。

基于图像光电容积描记法的心率测量

基于视频的图像光电容积描记法可以实现完全无接触心率测量。为了探究环境光线和通道选取对非接触心率测量的影响,首先采集30 s的面部视频,基于HSV色彩模型检测到肤色作为感兴趣区域,再结合小波变换与带通滤波滤除噪声,最后使用快速傅里叶变换提取心率频率并计算心率值,设计了20组实验,对比了不同颜色通道以及环境光线对心率计算结果的影响。实验结果表明:G通道与实际心率的线性相关程度最高,在均匀光场景下心率测量的均方根误差为1.14,平均误差率为1.38%。该方法可实现连续、无创的非接触式心率测量,对于远程医疗发展具有重要意义。

基于光电容积血流脉搏波描记技术的心理测量及其应用

目的:探讨与分析光电容积脉搏波描记(PPG)技术在心理测量领域的研究与应用价值。方法:通过阐述心理的神经生理机制、PPG技术的背景及其在心理测量领域的研究与应用案例,比较分析PPG技术与其他主客观评价手段的互补性和潜在的应用价值。结果:PPG技术具有其他主客观心理评价手段所不具备的优势,显示出在心理生理计算领域所具有的研究价值和应用空间。结论:PPG技术以其简单、方便和实用的特点为心理生理计算及相关研究提供了有效的技术手段,提示未来应加强面向不同人群和病症的针对性研究。

光电容积描记在评价阴茎动脉供血中的临床意义

目的评价光电容积描记(photoplethysmographg,PPG)在诊断阴茎动脉供血方面的临床意义。方法采用PPG检查自述阳痿(ED)但有夜间或清晨阴茎自发勃起病人54例,并与茎肱指数(PBI)相比较。结果54例PPG图形均正常,PBI仅有1例提示动脉供血不足(0.6),符合率为97.7%。结论PPG在诊断动脉供血方面具有实用性、可重复性及无创性等优点。PPG以及直接测量的PBI联合应用时对评价阴茎动脉供血则更具有临床实用价值。

基于成像式光电容积描记技术的人体生理参数检测研究进展

生理参数检测是临床工作的基础,目前使用的光电容积描记法(photoplethysmography,PPG)存在接触式测量、可测参数少等问题。成像式光电容积描记法(imaging photoplethysmography,IPPG)因其非接触、多通道检测的特点受到重视并快速发展。本文首先简要介绍了IPPG的工作原理,然后根据IPPG技术应用中涉及的关键点,从信号采集部位、图像采集设备、采集生理参数和数据处理算法四个方面,进行了分类和综述,分析了IPPG应用各关键点目前存在的问题。最后提出IPPG技术未来的研究方向即运动伪迹消除算法以及可测参数多样化,对今后IPPG技术的研究和应用具有一定的参考价值。

光电容积描记图对下肢静脉倒流性疾病的诊断价值(附50例临床分析)

对50例病人，59条病肢行光电容积描记图（PPG）检测。44条病肢为原发性深静脉辩膜功能不全（DVI），15条为单纯性大隐静脉曲张，无损伤检查的PPG检测结果与静脉造影一致。采用膝上气压止血带方法可以将中度以上的DVI与单纯性大隐静脉曲张和轻度DVI加以鉴别，为下肢静脉倒流性疾病的诊断、术式的选择提供一种正确客观的功能性诊所依据。

光电容积描记诊断下肢静脉瓣膜功能不全的临床评价──静脉造影对照分析

目的 评价光电容积描记 (PPG)对下肢深静脉瓣膜功能不全诊断的临床价值。方法 用光电容积描记测定原发性深静脉瓣膜功能不全、单纯浅静脉瓣膜功能不全和单纯交通静脉瓣膜功能不全共 181例 2 0 6条肢体的静脉再充盈时间 (VRT) ,并与静脉造影作对照分析。结果 以静脉造影作对照 ,PPG诊断下肢静脉瓣膜功能不全的诊断灵敏度为 89.8% ,特异性为 83.3%。结论 PPG在检测下肢静脉瓣膜功能不全有重要临床价值 ,具有无创伤、无痛苦、无过敏的优点 ,可作为静脉造影前的筛选和术后患者随访复查的重要手段。

光电容积描记诊断下肢深静脉瓣膜功能不全的体会

采用美国IMEX公司组合式无创血管检测仪,光电容积(PPG)方法检测原发性下肢深静脉瓣膜功能不全和单纯性大隐静脉曲张共45例47条肢体。通过测定患肢的静脉再充盈时间(VRT)值,与深静脉造影结果作为对比,提示PPG检测能作为下肢深静脉瓣膜功能不全的诊断方法之一。另外,应用大腿加气压带测定VRT值,可对单纯性大隐静脉曲张和深静脉瓣膜功能不全进行鉴别并可区分深静脉瓣膜功能不全程度。