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基于时空解析建模的脉搏信号量化分析方法研究

Study on a quantitative analysis method for pulse signal by modelling its waveform in time and space domain

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摘要为实现脉搏信号形态和周期的量化分析,本研究提出一种脉搏信号时空解析建模及量化分析方法.首先,根据脉搏信号的形成机理,将脉搏周期和基线引入脉搏解析模型,得到时空解析模型表达式及12个参数,用于脉搏波的量化描述.然后,提出了基于实际脉搏信号的模型参数估计流程,给出参数估计的优化方法、约束条件和边界条件.将所提出的时空解析建模方法用于国际标准生理信号开源数据库(PhysioNet)幻想曲(Fantasia)子库中的健康人脉搏波,从解析模型中可以得到一些年龄和性别因素引起的人体心脏搏动节律和血流动力学变化.以提取的模型参数为输入,采用随机森林、概率神经网络等机器学习方法对脉搏波按照年龄和性别进行分类,结果表明随机森林法分类效果最好,Kappa系数达到98％以上.本研究提出的时空解析建模方法可有效地对脉搏信号进行量化分析,为脉搏信号相关的应用研究提供了理论基础和技术框架.

作者丑永新 ^[1] 张爱华 ^[2] 刘继承 ^[3] 林家骏 ^[4] 黄旭峰 ^[5] 学术成果认领

作者单位常熟理工学院电气与自动化工程学院江苏苏州215500;华东理工常熟研究院有限公司江苏苏州215500 ^[1] 兰州理工大学电气工程与信息工程学院兰州730050 ^[2] 常熟理工学院电气与自动化工程学院江苏苏州215500 ^[3] 华东理工大学信息科学与工程学院上海200237 ^[4] 华东理工常熟研究院有限公司江苏苏州215500 ^[5]

关键词脉搏信号时空解析建模脉搏周期脉搏波形量化分析

栏目名称

论著

DOI 10.7507/1001-5515.201904024

发布时间 2020-04-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

基金项目

国家自然科学基金（81360229）国家自然科学基金（61901062）江苏省自然科学基金（BK20170436）江苏省自然科学基金（BK20181033）江苏省博士后科研项目国家公派高级研究学者、访问学者博士后项目