脉搏呼吸率提取方法的研究

朱 慧，王 昱，于文龙

(1.武汉理工大学信息工程学院，湖北 武汉 430070;2.中国科学院深圳技术研究院生物医工所，广东 深圳 518055)

随着经济的发展，人们生活水平的不断提高，各种疾病的发病率和死亡率也逐渐增加。呼吸信号是人体很重要的生理参数之一[1]，目前，呼吸信号的标准参考是采用CO2法，它通过面罩检测CO2浓度的变化得到呼吸率，但是带上面罩使人感到不适。普通家庭检测一般测量血压较多，测量呼吸率的很少，于是研究一种简单切实可行的呼吸率测量方法，已成为当代家庭检测系统的迫切需求[2]。

光电容积脉搏波(PPG)信号检测方法简单易行，因此笔者采用PPG方法提取脉搏呼吸率。首先分析PPG形成原理和时频域特点，然后，提出了呼吸信号的检测方法，最后，提出了改进的脉搏差分时间间隔法。

1 脉搏信号分析

1.1 标准脉搏信号波形

标准的3个周期脉搏信号的波形如图1所示，可以看出每个周期主要由主波、潮波和重搏波组成[3]。当心室收缩时，心脏射血进入主动脉，主动脉的血压升高，对应着脉搏波波形的升支，出现第一个波峰主波，主波峰值对应的心室收缩期的最高血压，称之为收缩压;随后心室舒张，主动脉的血压开始降低，对应着脉搏波波形的降支;舒张期开始的标志是主动脉瓣关闭，这时心室的血液不再进入主动脉中，会在降支上出现一个切迹，出现潮波;之后流向心室的血液由于主动脉瓣的关闭发生反流，由于反流的血液又流入动脉中，动脉的血压升高，出现重搏波，脉搏波压力降到最小，称之为舒张压，到了心室舒张期末期[4]。……