河海大学大学生创新训练计划项目申请表

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1、河海大学大学生创新训练计划项目申请表项目名称基于SOPC的鲁棒性血氧饱和度检测系统的研究项目编号①项目所属一级专业门类信号与信息处理项目所属二级专业类信息处理与信息系统项目实施时间②起始时间：2010年5月完成时间：2011年5月申请人或申请团队③主持人姓名年级学校所在院系、专业联系电话E-mail杨溢07级河海大学常州校区电子科学与技术13921039362yangyi890327@yahoo.com.cn成员于军07级河海大学常州校区电子科学与技术15851982803798043948@qq.com姜建07级河海大学

2、常州校区电子科学与技术15861179723821596886@qq.com指导教师姓名梁瑞宇年龄31单位计算机与信息学院行政职务/专业技术职务讲师一、课题论证（1.本课题国内外研究现状述评及研究意义。2．本课题研究的主要内容、基本思路、研究方法、重点难点、基本观点和创新之处。3．前期相关研究成果和主要参考文献。）1.国内外研究现状和意义(1)课题研究意义在临床医学中，对人体血氧饱和度和外围血液循环状况的检测是非常重要的检测项目。人体的外围血液循环状况包括动脉脉搏波和静脉回流容积波，它们都反映了人体状态的重要信息，对它们的

3、检测可以协助诊断某些疾病，如动脉硬化、高血压、肠管炎和末梢循环障碍等，同时也有助于观察血液动力状态的改变。人体的血氧饱和度状况更是与人的心肺功能及呼吸、循环系统有着直接的重要的关系，对它的检测在手术麻醉、监护室急救病房、病人运动和睡眠研究、以及氧疗中都有着非常重要的作用[3]。因此利用光谱学的方法对生物组织进行无损检测，开发具有体积小，携带方便，操作简单、安全可靠、连续实时及无损伤的血氧检测设备具有非常广阔的应用前景和极高的社会价值。(2)国内外研究现状9目前，世界上知名的血氧产品品牌有:Nelleor、Masimo、ph

4、ilips和CSI等。Nellcor是一家研究和制造血氧测量仪器及血氧探头的老牌公司，主要采用传统血氧技术。该公司除了具有多种形式的血氧探头外，近年来一直致力研制新型的血氧探头，如MAX一FAST前额粘贴式传感器。N一595型Nellcor血氧仪连接到MAX一FAST前额粘贴式传感器，探头被放置在病人的左眉毛上方并用头巾保护，研究显示前额与手指相比没有那么易受血管收缩的影响，并且病人在弱灌注的情况下，对Saq的变化更具反映能力。Masimo公司的MasimoSET系统的设计是为了充分解决运动噪声、弱灌注、低信噪比的问题，大

5、大的拓宽了血氧仪的应用范围。血氧测量除了在信号处理方面进行创造性的改进外，它们在探头的结构设计、发射光源和探测器选择与安装、连续电缆及插接件的低噪声处理等方面进行相当的工作，这对改善血氧测量的性能有显著成效。国内市场也有很多科研单位和厂家从事血氧仪的研究，如中国航天工业总公司第一研究院第十三研究所的无创伤脉率血氧饱和度监护仪，北京奥博光电技术有限公司的反射式血氧饱和度监测仪，华中理工大学的脉搏血氧多波长测量方法及其脉搏血氧饱和度监护仪，北京惠普生物医学工程公司的血氧饱和度探测接头等。由于在临床使用上，仪器处于不同的工作环境

6、，往往受到各种干扰的影响，从而给脉搏波信号的提取带来困难，导致血氧饱和度测量难以准确甚至发生错误，影响了仪器的正常使用。因此，消除干扰，提高信号质量是脉搏血氧饱和度检测系统设计中需要重点解决的问题之一[1，2]。这也是国内产品与国外一些知名产品存在差距的地方。2.课题研究主要内容：(1)研究基于SOPC的血氧饱和度检测系统的软硬件平台实现;(2)对不同检测环境下，研究系统的各种干扰特征模型以及抗干扰算法。3.课题研究基本思路：光透过人体组织和血管时，光电管接收的信号可分为直流和交流两部分。如果入射光强恒定时，透射光强随心脏

7、搏动而变化。当心脏收缩时外围血容量最多，光吸收量也最大，测量到的光强度最小;而在心脏舒张时，正好相反，测量到的光强度最大;这样使得光电接收器接收到的光强度随之呈脉动性变化。当以一个特定波长的光照射指端时，根据Lambert一Beer定律，且认为组织对光的吸收量的变化主要是由还原血红蛋白万石和氧合血红蛋白HbO引起时，其透射光强可以写成:（1-2-1）这里将透射光强看成两部分构成:一部分是皮肤、肌肉和组织内的非脉动成分即静脉血对光的衰减，其总的吸光系数、光吸收物质浓度、光路径长度分别表示为，和，经过这部分吸收后得到的透射光强

8、一记为;另一部分是血液中的还原血红蛋白Hb和氧合血红蛋白HbO对光的衰减，由于血管床收缩、舒张的变化，这时的光路径长度L会随之变化。考虑动脉搏动血管舒张，可以假定动脉血液长度由L增加，相应的透射光强由变化为。因此通过计算两路不同波长的光信号，利用公式（2）,最终可以得到：（1-2-2）整个系统由有前段数