[发明专利]一种提升测量系统测量精度的方法及系统

说明书

本发明公开了一种提升测量系统测量精度的方法及系统，应用于血氧饱和度等生理参数测量，所述提升测量系统测量精度的方法核心是优化采样系统，从源头实现对噪声的抑制，有用信号的提升，达到提升系统测量准确性的目的，其核心包含三个阶段：1)、对载波信号滤波，消除高频干扰；2)、自适应调整调制信号的幅度和脉宽，获取最佳信噪比；3)、对解调信号做自适应平滑滤波，消除低频干扰。本发明提升了测量系统的测量精度。

技术领域

本发明涉及血氧测量技术领域，尤其涉及一种提升测量系统测量精度的方法及系统。

背景技术

氧是维持生命最重要的能量。同食物和水一样，是人体健康最基本的要素之一。缺氧是机体氧供与氧耗之间出现的不平衡，即组织细胞代谢处于乏氧状态。机体是否缺氧取决于各组织接受的氧运输量和氧储备能否满足有氧代谢的需要。缺氧的危害与缺氧程度、发生速度及持续时间有关。缺氧对机体有着巨大的影响。比如对中枢神经系统(CNS)，肝、肾功能的影响。低氧时首先出现的是代偿性心率加速，心搏及心排血量增加，循环系统以高动力状态代偿氧含量的不足。同时产生血流再分配，脑及冠状血管选择性扩张以保障足够的血供。但在严重的低氧状况时，由于心内膜下乳酸堆积，ATP合成降低，产生心肌抑制，导致心动过缓，期前收缩，血压下降与心排血量降低，以及出现室颤等心率失常乃至停搏。严重低氧血症是麻醉死亡的常见原因，约占心脏骤停或严重脑细胞损害死亡的1/3到2/3。

因此在临床中对氧的监测至关重要，它直接关系到患者生命的安全。在生理上，机体对氧的运输和代谢是通过血液中的血红蛋白(Hb，hemoglobin)与氧的结合和分解完成的。因此，氧与血红蛋白的结合体(HbO2)决定了机体的氧储备是否充足。临床中常见的手段是利用氧合血红蛋白的容量占全部可结合的血红蛋白的百分比，即血氧饱和度(SpO2)，来评估机体的氧含量。自上世纪70年代血氧饱和度测量技术被发明以来，血氧饱和度参数的监测重要性与日俱增，目前已经成为各大医疗系统、健康系统的必备的监测基本参数之一。

血氧饱和度监测的基本原理是Lamb-Beer光吸收定律。通过特定波长的红光和红外光，分别吸收氧合血红蛋白和血红蛋白，再进一步测定红外光吸收量和红光吸收量的比值，最终计算血氧饱和度。测量组织的一侧安装有发光管，发射红光和红外光照射测量部位；另一侧安装光电转换器，把检测到的透过机体组织的红光和红外光转换为电信号。动脉血流中的HbO2和Hb浓度随着血液动脉波动而周期性变化，从而引起光电转换器输出的信号强度也周期性变化，通过处理这些周期性变化的信号，即可计算出对应的血氧饱和度和周期脉搏信息。如图1所示，给出了信号采集的示意图。血液灌注的充盈量将直接反映采集系统的信号强度大小。

血氧饱和度测量的准确性会影响到医护人员的判断，甚至是导致患者延误治疗，进而出现危及生命的严重事件发生。例如，假阳性事件：即生理上血氧饱和度很低，但是测量得到的血氧饱和度值很高。发生这种情况，有可能导致医护人员误以为患者处于正常状态而不做关注，被动使得患者处于低氧状态，导致机体组织受到不同程度的损伤，甚至是危险到生命。假阴性事件：即生理上血氧饱和度很高，但是测量得到的血氧饱和度值很低。在新生儿患者人群中，过高的氧通气治疗会导致视网膜病变。因此这种情况发生时也会导致患者出现不可逆的组织损失。

临床中影响血氧饱和度测量准确性的因素主要分为生理维度和技术维度两大类。

生理维度主要是患者生理状态的原因导致外周循环血液容量偏低，进而导致测量系统所获得的生理信号微弱，引起测量系统计算的血氧相关参数不准确，即信噪比不满足测量系统的设计要求。例如：低温、静脉栓塞、臂丛阻滞等导致局部阻滞灌注水平过低，以及低容量、低心排量、休克等重要脏器异常引起的外周血液循环差。