动态光谱的单拍提取

为了提高动态光谱(dynamic spectrum,DS)数据处理方法的效率与精度,采用单拍提取技术,即对所采集全部波长对应的光电容积脉搏波(photoelectric plethysmography,PPG)叠加平均所得到的全波段PPG,以单个脉搏为周期,提取其上升沿作为模板;用该模板校正各个波长PPG的上升沿,再以此计算吸光度的差分值,进而得到单拍DS;然后根据3σ准则,剔除其中含有粗大误差的单拍DS,对剩余单拍DS进行叠加平均,作为最终输出的DS。测量10名志愿者的数据,与频域提取法的处理结果进行对比:同一个体同一手指DS相关系数离差平方和由0.006 775改善到0.000 384 0;同一个体不同手指DS相关系数离差平方和由0.013 93改善到0.002 205,而不同个体DS之间的差异性有明显增加。结果表明,单拍提取技术可以更快地得到高质量的DS数据,加速了DS进入实际应用的进程。

基于统计方法的动态光谱差值提取

为实现血液成分无创检测,针对动态光谱(dynamic spectrum,DS)时域单拍提取法存在的不足,提出时域差值提取法,即顺序提取各波长对数光电脉搏波上相距理想差值间隔的两对应采样点的绝对差值构成差值DS,利用统计方法优选若干有效差值DS进行叠加平均获取最终DS输出。对48例志愿者的实验数据分别利用差值提取法和单拍提取法进行DS提取,结果表明:差值提取法提取DS的去噪效果略优于单拍提取法;对单一个体可获取有效DS的平均个数由48个改善为130个,有效DS间均方误差的平均值由0.39改善为0.006,运算速度提升了近20倍。新方法显著提高了DS提取的质量。

基于动态光谱法的多波长脉搏血氧饱和度测量

目前临床上血氧饱和度的无创检测主要基于双波长的脉搏血氧饱和度测量原理，但其检测精度仍然需要进一步的探究和完善。近年来，国内外的很多研究者采用三波长甚至八波长的方法测量血氧饱和度，从某种程度上减小了误差。动态光谱法作为一种新型血液成分无创检测方法，能消除受试者个体差异和测量环境等的影响，在血红蛋白浓度的无创检测研究中取得了很好的效果。基于动态光谱法对多波长下脉搏血氧饱和度检测进行了研究：对60名重症监护患者进行动态光谱采集以及动脉抽血分析血氧饱和度值；采用高灵敏度光纤光谱仪，采集受试者指端透射多波长下的光谱信息；以单拍提取法提取波长范围为606.44～987.55 nm的动态光谱；以动脉血气分析中血氧饱和度值为参考真值，建立血氧饱和度与多波长动态光谱数据的组合间隔偏最小二乘校正模型；得到预测集的相对误差为±0.0176，而两波长测量装置监护仪上得到的数据相对误差为±0.1164。结果表明：利用高灵敏度光纤光谱仪采集多波长光谱信息，用动态光谱法进行数据预处理，进行多波长血氧饱和度检测，有效降低了血氧饱和度的测量误差。