基于LABVIEW的统计告警算法设计与实现

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1、基于LABVIEW的统讨算法设计与实现余炜，谢培*,马晶晶，韩强昆明理工大学信息工程与自动化学院，昆明650500摘要：本文提出了一个针对麻醉术中血容量不足的实吋智能监测告警算法：统计告警算法。该算法综合了血压、心率、脉量和呼气末二氧化碳浓度等指标，能够提供足够的诊断支持信息，并可随时调节告警灵敏度，通过Kappa分析，在线状态下新算法与麻醉师的诊断结果一致性为76%；并基于LabVIEW平台设计了算法的系统框图和各功能模块。关键词：智能监测；统计告警算法；LabVIEW；血容量不足DesignandRealizationofANo

2、velProbabilisticAlarmAlgorithmwithLabVIEWAbstract：Anovelreal-timeintelligentnionitoringalarmalgorithmcalledProbabilisticAlarmAlgorithm（PA）ispresented.Thealgorithmintegratesfourphysicalindices:bloodpressure,heartrate,pulsevolume,expiredCO2forhypovolemiadiagnosis.Itcanpr

3、ovidedecisionsupporttotheanesthetistandcaneasilyadjustthealarmsensitivity.ExperimentalresultsthroughKappaanalysisshowasatisfactorylevelofagreement（upto76%）betweenthealgorithmandtheanesthetist.ThewholesystemflowchartandeachmodulearedesignedwithLabVIEW.Keywords:Intellige

4、ntMonitoring;ProbabilisticAlarmAlgorithm;LabVIEW;Hypovolemia0引言在麻醉术中，对病人血容量不足的检测及诊断是一项复杂而艰巨的任务〔卜讥目前临床小范围使用的麻醉监测机是一种简单的基于阈值的系统，会产生很高的误报率宀7],以至于实际临床操作中，麻醉师常常会直接将其关闭以免影响手术的进行。鉴于这种情况，开发一种实时的术中监测系统以对血容量不足的诊断提供正确的数据支持具有非常重要的意义〔亠叭屜拟仪器是一种基于计算机的自动化测试系统。虚拟仪器技术具有开发周期短、通用性强和便于维护升级

5、等特点，为研究人员节省了大量的时间和精力。虚拟仪器软件开发平台LabVIEW支持各种信号分析功能，基于LabVIEW设计的信号处理软件可以作为数据采集系统或测试仪器系统的信号处理部分，且具有可视化强、操作直观、功能修改简便等特点[1U2Jo本文的研究目的是针对麻醉术屮可能出现的血容量不足开发并提出了一・种称为统计告警算法的统计特征变化诊断法的监测告警系统。通过观测一系列生理统计指标的变化来作出相应的诊断，当统计信号发生异常变化时，系统自动告警，并且通过调整警报门限值可实现系统的灵敏度（容错度）调节。木文在LabVIEW环境下，基于统

6、计告警算法进行了系统设计，该系统界面直观、操作简便，实现了对各生理指标信号进行提取、分析处理、显示以及告警等功能。1统计告警算法（probabilisticalarmalgorithm,简写为PA）1.1数据的采集实验中用到的数据来自一台GEDatex-OhmedaS/5监测机，S/5监测机的数据经串口传送至计算机。这台监测机可以提供动脉血压波形（arterialpressure,简写为BP）、脉量（pulsevolume,简写为PV）以及病人呼气末二氧化碳浓度波形（expiredcarbondioxide,简写为ETC02）；实验

7、中的数据采集频率均为100Hz；数据采集对象为正在经历中型或大型外科手术而可能产生绝对血容量不足的患者。1.2数据预处理算法BP、PV及ETCO2的数据传送至计算机后首先经过一个数据预处理算法，以便滤除噪声（包括工频噪声、肌电噪声及其它噪声）；数据预处理以1000点（10秒数据）每批次进行。数据预处理算法包括一个低通滤波器（用MatlabFDAtool设计）和一个基于方差的自适应滤波器。每一批数据（1000点）经过低通后做相对于本批样本均值的归一化，然后计算方差，在方差阈值之外的数据点被抛弃；方差初始阈值根据第一批信号值的方差确定，

8、然后做自适应调整。低通滤波器的参数如下：通带频率PF=1Hz；阻带频率SF=2Hz；通带波动PR=0.6dB,0.0345dB（分别针对PV、BP信号）；增益SG=100dBoBP信号的预处理算法中还包括一个斜率检测算法，以检测并消除