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1、对脉搏波速度估计的相关分析摘要本文提出用phonocardiographic(PCG)信号延时评价的方法来估计人体的心血管系统的脉搏波速度,尤其是动脉段动脉树的脉搏波速度。这种测量方法是完全无创伤的。电子扩音听诊器-压力/声波转换器被用作信号传感器。脉搏波速度估计法是利用了PCG信号,PCG原信号的平方和PCG第一类派生进行相关分析。可以在Matlab环境下使用创建的应用程序进行信号处理,即过滤、标准化等。把五个年轻健康的志愿者分为一个实验组来进行验证。关键字相关分析PCG信号脉搏波速度心血管系统血压1.引
2、言从技术的角度来看,心血管系统包括两个主要部分:脉冲泵(心)以及弹性管(动脉树)。机械和几何是人类动脉树的动态属性，脉搏波速度与其心血管系统的状态密切相关[1]。在系统性动脉脉搏波循环出现在心脏收缩阶段的活动,特别是在左边心脏心室的收缩。在心脏收缩,低血容量的较高压力注入一个输入动脉体循环的主动脉。该过程会使人体系统血压升高，局部动脉扩张，血流速度增加。脉搏波动速度会随着时间的推移而具有准周期性的特点,即所谓的心率变异性。目前，心血管系统疾病的风险是显著的；因此，监测，甚至是长期监测，会和心血管系统的状态的
3、关系是越来越密切。无创伤式监测方法尤其适用于这一活动。整个系统的采集测量主要基于评估的压力曲线,换句话说评估相应的压力脉冲之间的时间距离[9、10],如图1所示,就是一个信号坐标（切线的交叉点）的距离。信号脚的位置对动脉血管的力学性能和回血流量的影响是最小的。整个体系中会使用其他方法直接测量血液配送速度,如超声波设备用多普勒测量模式。本研究的另外一个目的是通过扩音听诊器实现无创伤的血液采集来测量人类心血管系统和信号处理,即使用phonocardiography(PCG)的相关分析。图1.脉冲波的时延估计的图
4、PWA和PWB压力脉搏波分别测量在动脉段A和B的位置;动脉长度d介乎与A和B之间,t1和t2是PWA和PWB横坐标。2.测量在这项研究中,应用无创测量方法-phonocardiography-PCG记录信号。电子扩音听诊器(声音传感器)是用作PCG信号的传感器,相当于配置了一个截止频率从20到200赫兹或20到2000赫兹的带通滤波器。而对人体感应位置的选择是有传感器类型和比例限制的,即心脏和动脉明显,例如颈动脉和前臂的动脉是可以当作感应位置的。实验研究的五个志愿者都是年轻人，年龄介乎于23.4±1.6岁。
5、心血管疾病或障碍的所有情况并不是都会在心血管系统影响函数下显示。,心脏和左颈动脉的两个PCG信号被同时记录下来(更多细节在文献[7]),并辅以三个主要心电图记录,如图2所示。对PCG的记录的每个信号进行数据过滤和标准化，是数据价值最大化。过滤是通过有限脉冲响应的带通滤波器来实现截止频率在15赫兹和45赫兹段位中500左右的数据，以消除其他生理过程的影响,如呼吸。在实验中，对数据进行预滤波，数字化和并把处理挤过实时传送到PC。下一步（离线）就是在MATLAB进行数据处理和分析。图2.PWV框图的实验测量,A和
6、B是由三个主要传感器(电子phonen-doscopes)补充的心电图。3.脉搏波速度估计的方法3.1脉搏波速度的计算脉搏波速度估计,需要两个值之间-动脉段PCG传感位置之间的长度d和相应的脉冲波的延时Δt，如图1所示。换句话说,延迟时间就是脉搏波从第一到第二个感应点所需的时间。脉搏波速度PWV的计算公式：（1）使用无创伤测量d的值只是一个近似值。就如使用标准卷尺进行测量。时间延迟Δt取决于脉搏波测量模式类型的选择,这将在下一章进行详细介绍。3.2延迟时间的估计相应的脉搏波动速度的延迟时间的估计(同时测量)
7、取决于测量模式类型的选择。标准方法就是基于临床试验下记录的动脉血压的变化于[4,12]。如图1所示的压力曲线，延迟时间就是其切线的交点，即脉搏波速度t1和t2坐标。估计的方法(脉搏波速度的延迟时间、形状等)的描述这些正脉动压力信号[2、3、8]。在这个实验中使用了PCG测量方法提供的交变信号的频率范围大约在20赫兹到50赫兹。客观条件下对记录下的PCG信号进行了数据过滤和标准化处理。预处理信号的例子是图3所示。因为PCG信号(图3)有其他定性的参数,即形状和频率范围,而对于血压力信号(图1),脉搏波信号的时
8、间延迟就不能使用该种方法。即使PCG信号不是典型的技术信号,即他们是受到许多生物准周期和非周期的影响,一个标准的信号处理方法(相关分析(5、6))的时间延迟估计也是可以实现。如图3所示，有两个典型的grapho-elementsPCG信号,占主导地位的一个信号对应的生理特征就是心脏开始收缩了心室[11]。下面是确定相应的速度信号的时间延迟的位置的最大互相关函数(2)PCG1是从心脏收集的PCG信号,PCG2是从颈
