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基于光电容积脉搏波形态的伤害感受指数的研究

作　者: 王选
导　师: 郑筱祥；陈杭；叶树明
学　校: 浙江大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 全身麻醉伤害感受监测光电容积脉搏波特征点检测特异度和灵敏度分析预测概率
分类号: R318
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
下　载: 47次
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内容摘要

全身麻醉中伤害感受的监测具有重要的临床意义,近来研究者基于光电容积脉搏波(PPG)的幅度建立了伤害感受的监测指标,比如外科应激指数SSI和伤害感受响应指标RN。然而,PPG的幅度易受测量条件的影响,且所采用的标准化方法理论适用性不高。因此,本论文的研究目的是从PPG的形态方面提出参数,并建立了一个基于其形态的伤害感受的监测指数SPMI。本论文的主要内容和创新成果如下：(1)PPG特征点的检测算法采用局部查找方法,结合一阶、二阶导数和逻辑判断条件建立了PPG的特征点检测算法。算法评估结果表明,在含有干扰信号的情况下,此算法的灵敏度和阳性预测率可达95%以上,该检测算法可靠。(2)PPG幅度和形态的特异度和灵敏度研究根据弹性腔理论,解析推导出了PPG的5个形态参数,QRC、ARD、ARA、ART和PBI。另外也研究了PPG的幅度参数PPGA。以PPGA和ART为例对比了血流灌注、测量位置和测量体位变化时PPG幅度和形态的相对变化率,统计分析表明ART的相对变化率小于PPGA,表明PPG形态的特异度更高。采用气管插管为伤害性刺激,并用不同的抗伤害感受药物浓度产生不同程度的伤害感受,以预测概率为指标评估了所有参数的灵敏度。结果表明表征气管插管时,灵敏度次序为PBI>ART>PPGA>ARD>ARA>QRC,形态参数和幅度参数不相上下。表征不同程度的伤害感受时,灵敏度次序PBI> ART>ARA>ARD>QR>PPGA,形态参数均高于幅度参数。(3)基于PPG形态的外科指数SPMI的建立采用多参数结合方法,经多元线性回归得到SPMI=30-43×PBI+45×ART。性能评估表明,插管前SPMI和瑞芬太尼药物浓度的Spearman相关系数为-0.30,插管时为-0.52,均高于SSI的-0.21。SPMI预测CSSA的预测概率为0.819,高于文献所报道的RN的0.78。本论文基于PPG的形态特征,建立了一个抗伤害感受的指数SPMI,其性能优于基于PPG幅度的其它指数,有利于获得更好的麻醉效果。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-9
缩写表  9-11
目次  11-14
1 绪论  14-26
  1.1 伤害感受  15
  1.2 伤害感受监测方法  15-20
    1.2.1 体动  15-16
    1.2.2 血压  16
    1.2.3 瞳孔  16-17
    1.2.4 心率变异性  17
    1.2.5 皮肤血管收缩反射  17-18
    1.2.6 脑电图  18-19
    1.2.7 皮肤电导率  19
    1.2.8 眼球微震颤  19-20
    1.2.9 方法小结  20
  1.3 光电容积脉搏波  20-23
    1.3.1 光电容积脉搏波在伤害感受监测中的应用  20-21
    1.3.2 当前缺陷  21-22
    1.3.3 原因分析  22-23
  1.4 研究目的和内容  23-26
2 PPG信号采集系统  26-38
  2.1 PPG的测量原理  26-31
    2.1.1 容积脉搏波的产生  26-27
    2.1.2 容积脉搏波的波形特征  27-28
    2.1.3 PPG的测量原理  28-30
    2.1.4 伤害感受监测中PPG的测量方法  30-31
  2.2 PPG采集系统  31-36
    2.2.1 硬件系统  31-35
    2.2.2 软件系统  35-36
  2.3 小结  36-38
3 PPG特征点检测算法  38-48
  3.1 压力脉搏波特征点检测算法  38-39
  3.2 PPG的特征点检测算法  39-47
    3.2.1 预处理  39-40
    3.2.2 波峰位置检测  40-42
    3.2.3 波谷位置检测  42-43
    3.2.4 切迹位置检测  43-45
    3.2.5 特殊情况处理  45-46
    3.2.6 算法评估  46-47
  3.3 小结  47-48
4 PPG形态学参数  48-58
  4.1 基线漂移去除  48-49
  4.2 下降支衰减时间常数  49-52
  4.3 下降支面积比  52-54
  4.4 上升支面积比  54
  4.5 全周期面积比  54-56
  4.6 脉搏搏动间期  56-57
  4.7 小结  57-58
5 PPG幅度和形态的特异度研究  58-68
  5.1 统计学基础  58-59
  5.2 PPG振幅和全周期面积比  59-60
  5.3 血流灌注  60-62
  5.4 测量位置  62-65
  5.5 测量体位  65-67
  5.6 小结  67-68
6 PPG幅度和形态的灵敏度研究  68-86
  6.1 统计学基础:预测概率  68-73
    6.1.1 麻醉深度指标的测量尺度  68-69
    6.1.2 理想的和实际的麻醉深度指标的性能  69-70
    6.1.3 麻醉深度指标性能测量的原则  70-71
    6.1.4 预测概率的定义  71-72
    6.1.5 预测概率和其它性能测量方法的比较  72-73
  6.2 临床实验方案  73-74
  6.3 数据分析方法  74-75
  6.4 实验结果  75-84
    6.4.1 PPG振幅  75-77
    6.4.2 下降支衰减常数  77-78
    6.4.3 下降支面积比  78-80
    6.4.4 上升支面积比  80-81
    6.4.5 全周期面积比  81-83
    6.4.6 脉搏搏动间期  83-84
  6.5 小结和讨论  84-86
7 外科容积波形态指数  86-96
  7.1 统计学基础:多元线性回归  86-88
  7.2 观察到的麻醉深度:CSSA  88
  7.3 指数的建立  88-90
  7.4 临床验证  90-94
  7.5 小结和讨论  94-96
8 总结和展望  96-98
参考文献  98-112
作者简历  112

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