[发明专利]一种光电容积波信号的仿真合成方法与装置

说明书

本发明在信号仿真合成方法中，通过将三个高斯信号相互叠加以拟合实际的单心动周期光电容积波波形，然后将仿真的单心动周期光电容积波延拓至多心动周期；通过将两个半正弦信号叠加拟合实际的单呼吸周期呼吸波，以拟合所得的两个半正弦信号仿真单呼吸周期呼吸波；建立呼吸诱发光电容积波幅度、频率以及强度变化的数学模型，通过对实际光电容积波波形的拟合求解呼吸诱发光电容积波幅度、频率以及强度变化的比例系数与相位差，并将血氧饱和度以及脉率变异性信号以接近于生理的方式有机地合成到仿真光电容积波信号中，从而合成产生蕴含标准脉率、呼吸、血氧饱和度以及脉率变异性的光电容积波仿真信号，实现了一种光电容积波信号的仿真合成方法和装置。

技术领域

本发明属于生物医学工程领域，涉及一种光电容积波信号的仿真合成方法与装置。

背景技术

光电容积波中蕴含包括脉率、呼吸、血氧饱和度以及脉率变异性等在内的丰富的生理信号，是常规医疗监护的重要检测对象，其相关生理信息检测结果的准确与否直接关系临床诊断与治疗效果。然而现有的用于提供模拟光电容积波的光电容积波信号发生装置，仅能单独产生固定脉率或血氧饱和度的信号，尚不能同时产生参数动态可调且包含脉率、呼吸、血氧饱和度以及脉率变异性等生理信息的仿真光电容积波，从而无法对实际采集到的光电容积波进行模拟和仿真，给光电容积波的相关临床校准与工程检测研究带来诸多的不便。因此，急需一种光电容积波信号的仿真合成方法及光电容积波信号发生装置，将标准脉率、呼吸、血氧饱和度以及脉率变异性等信号以接近于生理的方式有机地合成到仿真光电容积波信号中，并真实地复现出来，供光电容积波的相关临床校准与工程检测研究使用。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种光电容积波信号的仿真合成方法与装置，设计合理，方法简单，能够准确的对实际的光电容积波进行仿真合成。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种光电容积波信号的仿真合成方法，包括下述步骤：

步骤1，仿真合成单心动周期光电容积波红外光波形；

通过将三个高斯信号叠加，拟合实际的单心动周期光电容积波红外光波形，从而得到合成单心动周期光电容积波红外光波形所需的三个基准高斯信号，然后由三个基准高斯信号合成得到单心动周期光电容积波红外光波形；

将单心动周期光电容积波红外光波形延拓多个心动周期，至少延拓至一个完整的呼吸周期，构成单呼吸周期固定参数光电容积波红外光波形；

步骤2，仿真合成单呼吸周期呼吸波形；

通过将两个半正弦信号叠加，拟合实际的单呼吸周期呼吸波形，从而得到合成仿真单呼吸周期呼吸波形的两个基准半正弦信号；根据得到的两个基准半正弦信号仿真合成单呼吸周期呼吸波形；

步骤3，仿真合成单呼吸周期呼吸调制参数光电容积波红外光波形；

通过步骤1合成的仿真单呼吸周期固定参数光电容积波红外光波形和步骤2合成的仿真单呼吸周期呼吸波形叠加，拟合实际的单呼吸周期呼吸调制参数光电容积波红外光波形，从而得到仿真单呼吸周期呼吸调制参数光电容积波红外光波形中呼吸诱发幅度变化、呼吸诱发频率变化以及呼吸诱发强度变化的比例系数与相位差；

根据得到的呼吸诱发幅度变化、呼吸诱发频率变化以及呼吸诱发强度变化的比例系数与相位差，由仿真单呼吸周期固定参数光电容积波红外光波形和仿真单呼吸周期呼吸波形合成的仿真单呼吸周期呼吸调制参数光电容积波红外光波形；

步骤4，心率变异性信息的合成；

将合成的仿真单呼吸周期呼吸调制参数光电容积波红外光波形延拓至多呼吸周期；通过对所得多呼吸周期中单个心动周期的时长调整，在多呼吸周期光电容积波红外光波形中合成心率变异性信息，得到包含心率变异性的多参数动态调整光电容积波红外光波形IR(t)，即单呼吸周期呼吸调制参数光电容积波红外光波形的呼吸周期延拓函数；