基于多元線性回歸的血氧檢測儀的研究與設計.pdf

1、傳統(tǒng)的血氧檢測方法為近紅外光譜血氧檢測法。該方法屬于無創(chuàng)血氧檢測一種。相對于有創(chuàng)血氧檢測方法，近紅外光譜血氧檢測法具有實時、快速、無創(chuàng)、連續(xù)測量的優(yōu)點，但其準確性不及有創(chuàng)血氧檢測高。在對血氧濃度進行計算時，需要先進行除法運算求得比率R值，再代入公式，計算誤差不斷積累，導致計算結(jié)果的偏差不斷增大，對測量的準確性有一定的影響。為提高傳統(tǒng)近紅外光譜血氧測試法的準確性，研發(fā)和設計了一套無創(chuàng)血氧檢測軟硬件系統(tǒng)。本文采用連續(xù)波血氧測量技術中的透射式

2、方法、光電容積脈搏波描記法和雙波長檢測技術。對傳統(tǒng)的一元線性血氧計算公式進行改進，提出了基于多元線性回歸的血氧飽和度計算公式。選用血氧集成前端 AFE4490和超低功耗單片機MSP430搭建了一套硬件系統(tǒng)。用Visual C＃設計了一套軟件系統(tǒng)。完成了一套基于多元線性回歸的軟硬件檢測系統(tǒng)的開發(fā)設計。
　　本研究通過先標定后驗證的方式對本系統(tǒng)進行分析評價。為了對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進行標定，不僅對多元線性回歸的方程進行標定，也標定了常規(guī)一元線性方程。并用F檢驗對兩種方程建模進行檢驗。常規(guī)方程的F檢驗量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的檢驗水準上，認為兩方程的應變量 SpO2與各自自變量之間存在線性關系，方程有統(tǒng)計學意義。在方程有意義的基礎上，再用校正決定

4、系數(shù)和殘差平方和對兩個方程模型的優(yōu)劣進行評價。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?？梢姸嘣€性回歸方程比常規(guī)一元線性方程擬合程度更好。接下來進行實驗驗證，用同一個血氧參考信號，在同一套硬件系統(tǒng)和同一個軟件系統(tǒng)的平臺上，同時計算和顯示兩種方法所獲得血氧數(shù)據(jù)，進行對比。這樣就排除了信號輸入、硬件

5、系統(tǒng)等不同等引入的誤差。血氧結(jié)果數(shù)值的準確性僅跟計算方法相關。本文用曲線、均方根值和殘差進行對比評價。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。實驗結(jié)果表明，自制的無創(chuàng)血氧檢測系統(tǒng)在91％～100%的范圍內(nèi)，在血氧模擬儀prosim8給定的參考信號下，基于多元線性回歸的血氧檢測方法要比基于傳統(tǒng)算法的