基于多元線性回歸的血氧檢測(cè)儀的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、傳統(tǒng)的血氧檢測(cè)方法為近紅外光譜血氧檢測(cè)法。該方法屬于無(wú)創(chuàng)血氧檢測(cè)一種。相對(duì)于有創(chuàng)血氧檢測(cè)方法，近紅外光譜血氧檢測(cè)法具有實(shí)時(shí)、快速、無(wú)創(chuàng)、連續(xù)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，但其準(zhǔn)確性不及有創(chuàng)血氧檢測(cè)高。在對(duì)血氧濃度進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要先進(jìn)行除法運(yùn)算求得比率R值，再代入公式，計(jì)算誤差不斷積累，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果的偏差不斷增大，對(duì)測(cè)量的準(zhǔn)確性有一定的影響。為提高傳統(tǒng)近紅外光譜血氧測(cè)試法的準(zhǔn)確性，研發(fā)和設(shè)計(jì)了一套無(wú)創(chuàng)血氧檢測(cè)軟硬件系統(tǒng)。本文采用連續(xù)波血氧測(cè)量技術(shù)中的透射式

2、方法、光電容積脈搏波描記法和雙波長(zhǎng)檢測(cè)技術(shù)。對(duì)傳統(tǒng)的一元線性血氧計(jì)算公式進(jìn)行改進(jìn)，提出了基于多元線性回歸的血氧飽和度計(jì)算公式。選用血氧集成前端 AFE4490和超低功耗單片機(jī)MSP430搭建了一套硬件系統(tǒng)。用Visual C＃設(shè)計(jì)了一套軟件系統(tǒng)。完成了一套基于多元線性回歸的軟硬件檢測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。
　　本研究通過(guò)先標(biāo)定后驗(yàn)證的方式對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。為了對(duì)比本文提出的多元線性回歸方法和傳統(tǒng)常規(guī)方法的優(yōu)劣，本文采用血氧模擬儀Pr

3、osim8進(jìn)行標(biāo)定，不僅對(duì)多元線性回歸的方程進(jìn)行標(biāo)定，也標(biāo)定了常規(guī)一元線性方程。并用F檢驗(yàn)對(duì)兩種方程建模進(jìn)行檢驗(yàn)。常規(guī)方程的F檢驗(yàn)量1356.489大于F0.05（1,45）的查表數(shù)值4.06（P＜0.05），多元方程的F檢驗(yàn)量332.33大于F0.05（6,40）的查表數(shù)值3.77（P＜0.05）。表明在0.05的檢驗(yàn)水準(zhǔn)上，認(rèn)為兩方程的應(yīng)變量 SpO2與各自自變量之間存在線性關(guān)系，方程有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在方程有意義的基礎(chǔ)上，再用校正決定

4、系數(shù)和殘差平方和對(duì)兩個(gè)方程模型的優(yōu)劣進(jìn)行評(píng)價(jià)。多元線性回歸方程的校正決定系數(shù)0.9552大于常規(guī)一元線性方程的校正決定系數(shù)0.9354。多元線性回歸方程的殘差平方和266.2334小于常規(guī)一元線性方程的殘差平方和434.6835?？梢?jiàn)多元線性回歸方程比常規(guī)一元線性方程擬合程度更好。接下來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，用同一個(gè)血氧參考信號(hào)，在同一套硬件系統(tǒng)和同一個(gè)軟件系統(tǒng)的平臺(tái)上，同時(shí)計(jì)算和顯示兩種方法所獲得血氧數(shù)據(jù)，進(jìn)行對(duì)比。這樣就排除了信號(hào)輸入、硬件

5、系統(tǒng)等不同等引入的誤差。血氧結(jié)果數(shù)值的準(zhǔn)確性僅跟計(jì)算方法相關(guān)。本文用曲線、均方根值和殘差進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)。多元算法的血氧飽和度曲線比常規(guī)算法的曲線更接近參考血氧值曲線；多元的均方根值0.7137要小于常規(guī)的均方根值1.3005；10個(gè)樣本例子中，每例多元算法的殘差都比常規(guī)算法的殘差要小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，自制的無(wú)創(chuàng)血氧檢測(cè)系統(tǒng)在91％～100%的范圍內(nèi)，在血氧模擬儀prosim8給定的參考信號(hào)下，基于多元線性回歸的血氧檢測(cè)方法要比基于傳統(tǒng)算法的