：垒Ｑ：
！旦至墨！墨墨旦重璺曼垒旦鱼旦旦至旦Ｑ旦！Ｉ塑室迨董ｌ
基于经验模态分解的脉搏波特征提取
张香焕，吴效明，黄岳山
【摘要】目的：提取脉搏渡上升支起点（Ｕ）和降支切迹（ＤＮ）特征点，计算左室射血时间（ＬＶＥＴ）。方法：通过经验模态分
解、对舍噪的脉搏波进行去噪处理，选取重复出现的特殊波形，且该渡数与脉搏波周期出现的次数大致相同的经验模
态分解分量，利用幅值判据和多次试验经验相结合的方法，获得脉搏波的时域特征点。结果：经分析对比几种去噪方法发现，经验模态分解去噪具有高信噪比特点，其分量可以准确定位脉搏波相应的特征点。结论：经验模态分解可应
用于脉搏渡处理．实现去噪和特征点提取。
【关键词】脉搏波；经验模态分解；特征提取
【中国图书资料分类号】Ｒ５４０．４【文献标识码】Ａ［文章编号】１００３—８８６８（２０１０）０９－００４０－０３
ＦｅａｔｕｒｅＥｘｔｒａｃｔｉｏｎｏｆＰｕｌｓｅ
ＺＨＡＮＧ
Ｗａｖｅ
Ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ＥｍｐｉｒｉｃａｌＭｏｄｅＤｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ
Ｘｉａｎｇ－ｈｕａｎ，ＷＵＸｉａｏ—ｍｉｎｇ。ＨＵＡＮＧＹｕｅ—ｓｈａｈ
（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１００６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔｔｈｅｐｕｌｓｅ
ｗａｖｅｓ
Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ
ｗａｖｅ＇ｓ
Ｔｏｅｘｔｒａｃｔ
ｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｐｏｉｎｔｓｏｆｔｈｅｒｉｓｉｎｇｂｒａｎｃｈｏｒｉｇｉｎ（Ｕ）ａｎｄｔｈｅｄｅｓｃｅｎｄｉｎｇｂｒａｎｃｈｎｏｔｃｈ（ＤＮ）ｏｆ
ｔｉｍｅ—ｄｏｍａｉｎｆｅａｔｕｒｅｐｏｉｎｔｓｏｆｐｕｌｓｅ
ａ８
ａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｅｌｅｆｔｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒ
ｅｊｅｃｔｉｏｎ
ｔｉｍｅ（ＬＶＥＴ）．Ｍｅｔ｜蝴・Ｔｈｅ
ａｎｄ
ｄｅｎｏｉｓｉｎｇ
ｗｅｒｅ
ｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｍｅａｎｓｏｆｅｍｐｉｒｉｃａｌｍｏｄｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔ．嬲ｗｅｌｌａｍｐｌｉｔｕｄｅｃｒｉｔｅｒｉｏｎａｎｄ
ｍｕｌｔｉｐｌｅｒａｔｉｏ
ｔｅｓｔ
ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ．１ｌｔｍｄ缸Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｓｅｖｅｒａｌｄｅ－ｎｏｉｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔＥＭＤｈａｄｈｉｇｈｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－ｎｏｉｓｅ
ａｎｄｔｈａｔｉｔｓｔｏｍｐｏｎｅｎｔｓｃｏｕｌｄａｃｃｕｒａｔｅｌｙｌｏｃａｔｅｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｆｅａｔｕｒｅｐｏｉｎｔｓｏｆｔｈｅｐｕｌｓｅ
ｗａｖｅ．（：日ｎｃｈ如Ｔｈｅ
ｅｍｐｉｒｉｃａｌｍｏｄｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ
ｃａｎ
ｂｅａｐｐｌｉｅｄｉｎ
ｐｕｌｓｅ
ｗａｖｅ
ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｗｉｌｌ
ｒｅａｌｉｚｅｎｏｉｓｅｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎａｎｄｆｅａｔｕｒｅ
ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ．［ＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃａＩＥｑｕｉｐｍｅｎｔＪｏｕｒｎａＩ，２０１０，３１（９）：４０—４２】Ｋｅｙｗｏｒｄｓｐｕｌｓｅｗａｖｅ；ｅｍｐｉｒｉｃａｌｍｏｄｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ；ｆｅａｔｕｒｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ
１引言
产生一系列具有不同特征尺度的数据序列。每一个序列就是
一个本征模函数。其箅法过程如下１＂３１：
脉搏波是心脏周期性地收缩和舒张时。心室射入主动脉
的血流以波的形式自主动脉根部出发沿着动脉管壁向外周血
经验模式分解（ＥＭＤ）假设任何信号都是由不同的本征
模态函数（ＩＭＦ）组成，ＩＭＦ是满足单分量信号物理解释的一
管传播的波动。受心脏本身、血管几何形态和力学性质及血液
黏性等冈素的影响，动脉的病理生理性改变常引发各种心血管事件，动脉生理性能的改变可以先于疾病临床症状出现，因
类信号。在每一时刻只有单一频率成分。表示了信号的内在特
征振动形式。１ＭＦ分量必须满足２个条件：一是极值点个数和
此它是人体的一项重要生理指标。脉波信号无论是单独使用还是与其他指标同步记录与使用，都需要提取特征点。脉搏波
的处理方法主要分为时域分析、频域分析和时一频域分析。现
过零点个数相同或至多相差１个；二是任意时刻，由极值点构
成的上、下包络线的均值为零。ＥＭＤ方法的本质是通过特征时间尺度获得信号的本征振动模式．然后利用本征振动模式
在文献记录脉搏波处理方法，常用的有小波变换Ｉｌｌ、模式识别、自适应滤波和自学习神经网络等方法。
Ｈｕａｎｇ于１９９８年提出了一种采用经验模式分解（ＥＭＤ）
不断地“筛”信号。ＥＭＤ分解信号ｘ（ｔ）的一般步骤为：找出信号所有的局部极值点。然后用３次样条曲线拟合。将所有局部
极大值点连接起来形成上包络：再用３次样条曲线将所有极
的方法，适用于分析非线性、非平稳信号，使得瞬时频率有了确实的物理意义哺。人们利用经验模式分解处理脉搏波，如去
噪和基线漂移抑制．根据Ｈｉｌｂｅｒｔ变换得到信号的瞬时频率和边际谱。本研究应用经验模式分解的方法，对脉搏波信号进
小值连接起来构成下包络。上下包络应该包括所有数据点，记
上下包络的平均值为ｍ。（￡）。原数据序列减去ｍ。（ｔ），得到滤除
低频走势的数据序列ｈｌ（ｔ），即：
ｈｌ（￡）≈（ｆ）一ｍｌ（ｆ）
（１）
一般ｈ。（ｆ）不一定就是１个ＩＭＦ，需对它重复上述过程。
行分析，研究分解为一组内在模态函数（ＩＭＦ），然后实现脉搏信号去噪和特征的提取。
２经验模态分解理论及在脉搏波预处理中的应用
２．１经验模态分解
经验模态分解从本质上讲是对一个信号进行平稳化处
即若ｈ。（￡）的平均包络线为ｍ。（￡），则去除该包络线所代表的
低频走势后的数据序列为ｈ。。（ｔ），即：
ｈ１１（ｆ）勘Ｉ（￡）一ｍｌｌ（ｆ）（２）
该过程一直进行，直至满足停止条件，得到第１个ＩＭＦ
分量Ｃｌ（￡），它表示信号在局部时刻频率最高的成分。用ｘ（ｔ）减去ｅｌ（ｔ），得到１个去掉高频成分的新数据序列ｒｊ（ｔ），对ｒｌ（ｆ）
理，其结果是将信号中不同尺度的波动或趋势逐级分解开来。
作者简介：张香焕（１９８５一）。女。河南南阳人．硪士研究生。主要研究方向为医学信号处理，Ｅ—ｍａｉｌ：＝ｉⅫｇｈ２００５＠１６３．ｃｏｍ；吴效明（１９５０一），男，四川内江人，教授，博士研究牛导师，主要从事医学仪器开发、医学图像处理及生物力学等方面的研究丁作。
作者单位：５１０００６广州华南理工大学生物医学工程系（张香焕、吴效明、黄岳山）
再分解，得到第２个ＩＭＦ分量Ｃ２（ｔ），如此重复直至满足算法
终止条件．可以表示为：
ｒｌ（￡）＝茗（ｔ）一ＣＩ（ｔ）ｎ（ｔ）＝ｏＩ（ｔ）－ｃ‘（ｆ）
／＝１，２，…，Ｎ
（３）（４）
・医疗卫生装备・２０１０年０９月第３１ｇ．ｇ０９期ＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＪｏｕｒｎａｌ・Ｖ０１．３１－Ｎｏ．０９・Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ・２０１０
ｌ研究论著ｌ
ＴＨＥＳＩＳ＆ＲＥＳＥＡＲＣＨＲＥＰＯＲＴ
・４１．
所以原信号茁（￡）可以表示为若干个本征模态函数ｃ；和１号中的噪声成为后续研究的基础。由于脉搏波为非平稳信号，
个残余项ｒⅣ之和：
采用传统滤波方式（如维纳（Ｗｉｅｎｅｒ）滤波法、卡尔曼（Ｋａｌｍａｎ）Ⅳ
菇（ｆ）：∑ｃ。（ｆ）＋啊（ｆ）
滤波法等）不能有效地将信号高频和由噪声引起的高频干扰
（５）
ｎ＝ｌ
加以区分。本文运用ＥＭＤ可以有效地去除噪声。如图２所
运用此算法流程．ＥＭＤ对脉搏信号进行分解的效果如图示。并与其他方法对比。判断标准为信噪比和处理时间。信噪
１所示。图１（ａ）是含有噪声的原始信号，图ｌ（ｂ）是分解效果
比公式为：
图。
ＳＮＲ＝ｌｏｇ。０【
兰盥）
】
（６）
∑扛（ｔ）《（￡）】２
茗（ｆ）是原始信号，露（ｔ）是经ＥＭＤ降噪后的估计信号。运
用ｃｐｕｔｉｍｅ函数计算处理时间。
由表ｌ可得，经验模态分解法信噪比高．相对整系数滤波法，处理时间还需进一步提高，但是其分量为后续处理奠定基
础，整体上节省时间；对比图２（ａ）、图２（ｂ）可得，整系数去噪
法出现一些边界效应。ＥＭＤ则可以有效地避免这一问题。
衰１
３种算法去噪比较
（ａ）含有噪声的原始信号
５０—５
５００
１０００
ｌ５００
２０００
２５００
５』Ｅ三三三三三至三蜀
０－５
５００
１０００
ｌ５００
２０００
２５００
Ｏ卜ｈ—ｎ—母—＿“Ｈ—＋”—叫¨＿ｈ—曲＿寸—．’ｈ‘子—＿—州
一・ｉＩ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ｊ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ｊ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ｊ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ｊ：．．．．．．．．．．．．．．．．．＿Ｊ
５００ｌ０００ｌ５００２０００
２５００５∞
ｌ０００１５００２０∞２５００
滤波后的信号５００ｌ０００ｌ５００２０００２５００
（ａ）ＥＭＤ去嗓效果图
１．１１．２１．３１．４１．５１．６１．７１．８１．９
２．０
（ｂ）ＥＭＤ分解效果图
圈１
经验模式分解法分解效果圈
由图ｌ（ｂ）可以看出，信号经过ＥＭＤ分解后，按照从低频
到高频的形式排列。脉搏波有效成分频率较低，一般在Ｏ～２０原始信号
Ｈｚ，前２个分量为高频的噪声信息。所以可以通过此方法，实
现信号的滤波。
由图１（ｂ）第４层本征模可以观察到重复出现的特殊波
形。而且该波数与脉搏波周期出现的次数大致相同。同时可以看出脉搏波信号的升支起始点。降支拐点与ＩＭＦ分量中的波
ｆ，ｓ
形波峰和波谷之间有一定的关系。在此分量上，运用合适的幅
滤波后的信号值判据和先验经验．可以确定分量中波峰和波谷的位置，及波（ｂ）整系数去嗓效果圈
峰和波谷的位置关系，进而可以确定对应的脉搏波中波形的
特征点。
圈２
ＥＭＤ与整系数去噪效果比较
２．２脉搏波去噪
３脉搏信号的时域特征及主要算法流程脉搏波信号在测量过程中，由于各种因素受噪声影响较
３．１脉搏信号的时域特征
严重，不利于进一步的信号分析和处理。因此，消除脉搏波信脉搏波的时域特征参数有波形参数、时间参数、面积参数
・医疗卫生装备・２０１０年０９月第３１卷第０９期ＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＪｏｕｒｎａｌ・Ｖ０１．３１・Ｎｏ．０９・Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ－２０１０
等。正常颈动脉波的波形如图３所示，在特征上可分为３个波、１
个切迹，即叩击
波（ＰＷ）、潮波（ＴＷ）、重搏波切迹（ＤＮ）、重搏波（ＤＷ）组成。叩击波又称主波，一
圈３脉搏波时域特征参数图
般为脉波的最高峰。反映动脉内
压力与容积的最大值；潮波位于降支主波之后。一般低于主波而高于重搏波．反映左心室停止射血，动脉扩张降压；重搏波
切迹是主波降支与重搏波升支构成的向下的切迹波谷，表示
图５脉搏波极值点的识别
间的时间距离小于某一阈值，则可以判断极小值点为前一周期的终点，本周期的起点；反之，此极值点为下周期的起点。根据峰峰或谷谷之间的距离，可以求得心动周期。在每个心动周
期内．根据多次试验经验，可以确定切迹点和莺搏波点（如图５所示）。循环利用前一周期的处理，预测当前周期的特征点
主动脉静压排空时间，为心脏收缩与舒张的分界点；重搏波是降支中突出的一个上升波，为主动脉瓣关闭、主动脉弹性回缩波。颈动脉波上升支起点（Ｕ）到降支切迹（ＤＮ）的时间间期为
左室射血时间（ＬＶＥＴ），它是收缩时间间期（ＳＴＩ）测量中的重
要参数Ｍ。ｕ点和ＤＮ点也是颈动脉波形的关键特征点，当准
确地测定它们后，就可以此为基础测出搏动波的时间、幅值等
的范围．设定相对合理搜索范围，减小运算量，同时在时频中
又可直接找到当前周期的特征点。４结束语
参数．进而计算有关参数如脉率、半波时间、波幅比等。
３．２主要算法流程
本研究对经验模式分解在生物非平稳信号处理方面作了研究，通过经验模态分解。先对含噪的脉搏波进行去噪处理，具有较高的信噪比；在特征点提取过程中，选取重复出现的特
殊波形，且该波数与脉搏波周期出现的次数大致相同的经验模态分解分量．利用幅值判据和多次试验经验相结合的方法，
对于由升支和降支构成的脉搏波，经研究分析，特征点的
最佳识别顺序为先识别波谷和波峰，其次确定重搏波切迹和重搏波２点。通过经验模态的分解和对各个模态分量的分析，
选取ｄ４分量．用幅值判据做预处理，去掉杂质点，确定分量中
前几个周期的波峰与波谷（如图４所示），如果波峰与波谷之
获得脉搏波的时域特征点，为进一步心功能评估、无创血压测
量提供重要指标。
【参考文献】
【１】吴效明，韩超。岑人经，等．颈动脉波特征提取的小波变换分析方
法ｆＪｌ．医用生物力学，１９９６，ｌ１（２）：８７—８９．
【２】郭宙，牛欣，司银楚，等．Ｈｉｌｂｅｒｔ一黄变换方法分析压力脉搏波信
号【Ｊ】．世界科学技术一中医药现代化，２００７，９（５）：１６９一１７４．［３１季忠。秦树人．微弱生物医学信号特征提取的原理与实现【Ｍ】．北
京：科学出版社．２００７：１４４—１４６．
【４】罗志昌，张松，杨文鸣．脉搏波波形特征信息的研究们．北京工业
大学学报．１９９６．２２（１）：７１—７９．
【５】瞿年清，谢梦洲．脉搏波形释义明．中国中医药信息杂志，
２００７。１４（６）：３－４．
圈４脉搏信号极值点的确定
（收稿：２０ｌＯ埘—０８修回：２０ｌｏ＿０７—１７）
・医疗ｙ－－生．９４１－・２０１０年０９月第３ｌ卷第０９期ＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔ
Ｊｏｕｍａｌ・Ｖ０１．３１・Ｎｏ．０９・Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ・２０１０
基于经验模态分解的脉搏波特征提取
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
张香焕， 吴效明， 黄岳山， ZHANG Xiang-huan， WU Xiao-ming， HUANG Yue-shan华南理工大学生物医学工程系,广州,510006医疗卫生装备
CHINESE MEDICAL EQUIPMENT JOURNAL2010，31(9)0次
参考文献(5条)
1. 吴效明. 韩超. 岑人经 颈动脉波特征提取的小波变换分析方法 1996(2)2. 郭宙. 牛欣. 司银楚. 杨学智 Hilbert-黄变换方法分析压力脉搏波信号 2007(5)3. 季忠. 秦树人 微弱生物医学信号特征提取的原理与实现 20074. 罗志昌. 张松. 杨文鸣 脉搏波波形特征信息的研究 1996(1)5. 瞿年清. 谢梦洲 脉搏波形释义 2007(6)
相似文献(6条)
1.期刊论文 郭宙. 牛欣. 司银楚. 杨学智. Guo Zhou. Niu Xin. Si Yinchu. Yang Xuezhi Hilbert-黄变换方法分析压力脉搏波信号 -世界科学技术-中医药现代化2007,9(5)
目的:将Hilbert-黄变换方法用于压力脉搏波信号的分析,以获得脉搏波信号的时域特征和频率-能量分布.方法:通过经验模态分解(EMD)将脉搏波分解为一组内在模态函数(IMF),对每个IMF进行Hilbert变换,获得脉搏波信号幅度和频率的时间分布;由HH谱得到边际谱,反映信号的能量-频率分布;对典型正常个体的脉搏波信号和该个体脉滑变时的脉搏波信号进行处理,比较两种状态下脉搏波信号时-频分布情况.结果:用于实验的两例信号的分析结果显示,脉平信号的HH边际谱与脉滑信号的HH边际谱所表现的能量-频率分布有明显区别,这种区别能被脉平和脉滑变时的心血管活动状态所解释.结论:EMD算法和HHT能较好地用于脉搏波的分析,并且在医学信号处理领域将会有广阔的应用前景.
2.学位论文 余晓伟 用于肿瘤诊断的智能脉诊仪的设计 2009
传统中医诊断的信息来源主要是望、闻、问、切，又称“四诊”。作为切诊的重要内容，对脉搏的诊断是获取病人健康状况信息的一种重要途径。但是传统脉诊理论以大量诊断经验为基础，缺乏客观判据，对不同脉象进行判断的主观随意性较大，而基于计算机的脉诊研究依赖准确的客观判据，这种矛盾极大地阻碍了脉诊客观化发展的进程。金氏脉学汲取了传统中医脉学整体观和辨证观的理论思想，通过数学手段对疾病基本做到定位、定性、定量诊断，在发展了传统脉学理论的同时与传统脉学理论又有根本的区别，为脉诊的客观化提供了可行性。
本文基于现代中医理论《金氏脉学》，总结前人的经验，利用计算机控制技术设计了用于肿瘤诊断的智能脉诊仪，并通过现代数字信号处理理论对脉诊客观化研究过程中的若干关键技术进行了探讨。
在脉搏信号采集方面，综合应用现代检测技术与计算机测控理论，依据金氏脉学的分层取脉思想，设计了独特的脉搏自动分层采集系统，具有创新性。本系统利用单片机控制步进电机带动传感装置来完成自动采样，通过USB通信技术实时快速地将脉搏信号传送到计算机，然后利用上层处理软件进行脉搏波的处理、分析与显示。
在脉搏波预处理方面，利用NOTCH滤波的方法去除工频干扰；利用基于经验模态分解（EMD）的多带滤波器进行脉搏波的基线漂移消除。通过预处理，得到体现真实信息的人体脉搏波。
在脉搏信号的分析和识别方面，从时域和频域两个方面对脉搏信号进行分析，利用希尔伯特-黄变换（HHT）来分析和提取脉搏信号的有效特征；然后利用金氏脉学对Ⅰ类脉形（肿瘤的特有脉形）的总结，结合HHT边界谱分析，实现肿瘤的识别。
3.期刊论文 沈海东. 孙仁. 鲁传敬. 王忆勤. 李福凤. SHEN Hai-dong. SUN Ren. LU Chuan-jing. WANG Yi-qin. LI Fu-feng HHT方法分析冠心病患者支架置入手术对其脉搏波的影响 -上海交通大学学报2008,42(5)
采用HHT(Hilbert-Huang Transformation)时间序列分析方法分析冠心病患者支架置入手术对其脉搏波信号的影响.通过经验模态分解(EMD)技术将一非线性、非稳态过程的原始离散数据序列分解为一组内在模态函数(IMFs),每一内在模态函数对应一种物理激励机制.通过对临床采集冠心病患者支架置入手术前后的脉搏波信号分别进行分解,可得到两者的特定模态改变信息.把冠心痛患者支架置入手术前后脉搏波信号的模态分解数据和正常人脉搏波的分解数据比较可以发现,C3模态和冠心病血管堵塞与否的相关性最大.
4.学位论文 王瑞卿 脉诊客观化信息处理方法的研究 2008
传统中医诊断的信息来源主要是望、闻、问、切，又称“四诊”。作为切诊的重要内容，对脉搏的诊断是获取病人健康状况信息的一种重要途径。但是传统中医脉诊过于依赖医生的主观评价，缺乏客观的定量标准。脉诊客观化研究正是力图建立起客观的诊断标准来解决这些问题。
本文通过总结前人的经验，结合当前脉诊客观化研究的新进展，以现代中医理论《金氏脉学》为理论依据，使用现代数字信号处理理论对脉诊客观化研究过程中的信息处理技术进行了探讨。
传统脉诊理论以大量诊断经验为基础，缺乏客观判据，对不同脉象进行判断的主观随意性较大，而基于计算机的脉诊研究依赖客观判据，这种矛盾极大地阻碍了脉诊客观化发展的进程。金氏脉学汲取了传统中医脉学整体观和辨证观的理论思想，通过数学手段对疾病基本做到定位、定性、定量诊断，在发展了传统脉学理论的同时与传统脉学理论又有根本的区别，为脉诊的客观化提供了可行性。
在脉搏信号采集方面，综合应用现代检测技术与信号处理理论，依据金氏脉学的分层取脉思想，设计了独特的脉搏自动分层测量系统。为了实现数字信号的自动采集，本系统使用PCI数据采集卡将压力传感器的模拟信号转换成数字信号，然后利用上层处理软件进行脉搏波的处理、分析与显示。 在脉搏波预处理方面，利用本文提出的基于经验模态分解的多带滤波器进行脉搏波的基线消除，并分别与形态滤波(Morphology)、有限冲击响应滤波(FIR)和样条估计这三种方法进行了比较，从仿真数据可以看出该方法取得了较好的滤波效果。
在脉搏信号的特征分析方面，从时域和频域两个方面对脉搏信号进行分析。另外把经验模态分解(EMD)、Hilbert-Huang变换和倒谱分析应用到脉搏波的特征提取中，具有创新性，并取得了初步的成功。
在前面脉象特征提取的基础上，选定9个能表征脉象实质的特征参数构成脉象识别的特征向量，使用基于改进型二叉树的支持向量机方法对7种基本脉象进行了分类识别。并与有向无环图SVM和神经网络方法进行了比较，正确识别率提高了3-6个百分点。
本文采用HHT时间序列分析方法分析冠心病患者支架置入手术对其脉搏波信号的影响.此方法是通过经验模态分解(EMD)技术将一非线性、非稳态过程的原始离散数据序列分解为一组内在模态函数(IMFs),每一内在模式函数对应一种物理激励机制.通过对临床采集冠心病患者支架置入手术前后的脉搏波信号分别进行分解,可得到二者的特定模态改变信息.把冠心病患者支架置入手术前后脉搏波信号的模态分解数据和正常人的分解数据比较可以发现:C3模态和冠心病血管堵塞与否的相关性最大.
6.学位论文 许瑞庆 脉搏检测系统设计及其信号处理算法研究 2008
从传统中华医学著名的脉诊，到现代医学对心血管系统及其疾病的深入研究，充分说明了人体脉搏与疾病尤其是心血管类疾病之间的密切关系。脉搏信号中含有许多生理信息，常对脉搏进行检测和信息分析，便于对人体生理健康状况的变化趋势做到早了解、早诊断，从而进行早防御、早治疗。 本文分析研究了现有的脉搏信号测量技术及其处理方法，以单片机作为下位机，利用AT89S52单片机设计和实现了脉搏信号采集装置，以PC机作为上位机，利用Delphi强大的数据库支持特性和Delphi与Matlab混合编程技术，开发了脉搏信号辅助诊断系统。该系统界面友好，操作简单，数据处理能力强，实现了脉搏信号的采集，脉搏波形的实时显示、回放等功能。将现代信号处理技术应用于脉搏信号诊断系统中，完成了脉搏信号滤波、时域分析，实现了脉搏信号特征值提取等操作。并实验了脉搏信号的实际采集，对脉搏信号的特征提取进行了深入系统的研究，通过临床病人脉搏数据的采集和处理证明了该系统的有效性和可应用性。
本文利用现代信号处理技术研究了脉搏信号处理算法，提出了自适应的算术平均滤波法和阈值法两种算法，准确提取了脉搏信号的时域特征点。针对硬件滤波的不足，提出了自适应空域相关滤波的脉搏信号去噪算法。
本文将Hilbert-Huang变换算法应用于脉搏信号分析中，利用经验模态分解实现了脉搏信号去噪：计算了Hilbert谱和边际谱，并与传统的小波谱和傅里叶谱进行了比较，结果表明Hilbert谱比小波变换所建立的时频分布具有好的时频分辨率，解决了时间分辨率和频率分辨率互相影响的问题，边际谱比傅里叶谱有更准确的物理意义；对经验模态分解得到的各模态分量能量进行了研究，提出了模态能量商的概念。
在脉搏信号中具有重要综合价值的生理参数K值已被实践证明了其较好的应用性，本文以K值作为评价的标准，对临床采集的高血压病人脉搏信号和正常人分别在K值、潮波与主波比值、模态能量商等三方面进行了特征计算，结果表明模态能量商能够区分正常人与高血压病人，并且与高血压弦脉程度有较好的相关性。
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_ylwszb201009013.aspx授权使用：山东大学(sddx)，授权号：cf7094a9-1c46-4bd1-9a8b-9ea500b2e85b
下载时间：2011年3月13日
：垒Ｑ：
！旦至墨！墨墨旦重璺曼垒旦鱼旦旦至旦Ｑ旦！Ｉ塑室迨董ｌ
基于经验模态分解的脉搏波特征提取
张香焕，吴效明，黄岳山
【摘要】目的：提取脉搏渡上升支起点（Ｕ）和降支切迹（ＤＮ）特征点，计算左室射血时间（ＬＶＥＴ）。方法：通过经验模态分
解、对舍噪的脉搏波进行去噪处理，选取重复出现的特殊波形，且该渡数与脉搏波周期出现的次数大致相同的经验模
态分解分量，利用幅值判据和多次试验经验相结合的方法，获得脉搏波的时域特征点。结果：经分析对比几种去噪方法发现，经验模态分解去噪具有高信噪比特点，其分量可以准确定位脉搏波相应的特征点。结论：经验模态分解可应
用于脉搏渡处理．实现去噪和特征点提取。
【关键词】脉搏波；经验模态分解；特征提取
【中国图书资料分类号】Ｒ５４０．４【文献标识码】Ａ［文章编号】１００３—８８６８（２０１０）０９－００４０－０３
ＦｅａｔｕｒｅＥｘｔｒａｃｔｉｏｎｏｆＰｕｌｓｅ
ＺＨＡＮＧ
Ｗａｖｅ
Ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ＥｍｐｉｒｉｃａｌＭｏｄｅＤｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ
Ｘｉａｎｇ－ｈｕａｎ，ＷＵＸｉａｏ—ｍｉｎｇ。ＨＵＡＮＧＹｕｅ—ｓｈａｈ
（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１００６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔｔｈｅｐｕｌｓｅ
ｗａｖｅｓ
Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ
ｗａｖｅ＇ｓ
Ｔｏｅｘｔｒａｃｔ
ｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｐｏｉｎｔｓｏｆｔｈｅｒｉｓｉｎｇｂｒａｎｃｈｏｒｉｇｉｎ（Ｕ）ａｎｄｔｈｅｄｅｓｃｅｎｄｉｎｇｂｒａｎｃｈｎｏｔｃｈ（ＤＮ）ｏｆ
ｔｉｍｅ—ｄｏｍａｉｎｆｅａｔｕｒｅｐｏｉｎｔｓｏｆｐｕｌｓｅ
ａ８
ａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｅｌｅｆｔｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒ
ｅｊｅｃｔｉｏｎ
ｔｉｍｅ（ＬＶＥＴ）．Ｍｅｔ｜蝴・Ｔｈｅ
ａｎｄ
ｄｅｎｏｉｓｉｎｇ
ｗｅｒｅ
ｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｍｅａｎｓｏｆｅｍｐｉｒｉｃａｌｍｏｄｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔ．嬲ｗｅｌｌａｍｐｌｉｔｕｄｅｃｒｉｔｅｒｉｏｎａｎｄ
ｍｕｌｔｉｐｌｅｒａｔｉｏ
ｔｅｓｔ
ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ．１ｌｔｍｄ缸Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｓｅｖｅｒａｌｄｅ－ｎｏｉｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔＥＭＤｈａｄｈｉｇｈｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－ｎｏｉｓｅ
ａｎｄｔｈａｔｉｔｓｔｏｍｐｏｎｅｎｔｓｃｏｕｌｄａｃｃｕｒａｔｅｌｙｌｏｃａｔｅｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｆｅａｔｕｒｅｐｏｉｎｔｓｏｆｔｈｅｐｕｌｓｅ
ｗａｖｅ．（：日ｎｃｈ如Ｔｈｅ
ｅｍｐｉｒｉｃａｌｍｏｄｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ
ｃａｎ
ｂｅａｐｐｌｉｅｄｉｎ
ｐｕｌｓｅ
ｗａｖｅ
ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｗｉｌｌ
ｒｅａｌｉｚｅｎｏｉｓｅｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎａｎｄｆｅａｔｕｒｅ
ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ．［ＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃａＩＥｑｕｉｐｍｅｎｔＪｏｕｒｎａＩ，２０１０，３１（９）：４０—４２】Ｋｅｙｗｏｒｄｓｐｕｌｓｅｗａｖｅ；ｅｍｐｉｒｉｃａｌｍｏｄｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ；ｆｅａｔｕｒｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ
１引言
产生一系列具有不同特征尺度的数据序列。每一个序列就是
一个本征模函数。其箅法过程如下１＂３１：
脉搏波是心脏周期性地收缩和舒张时。心室射入主动脉
的血流以波的形式自主动脉根部出发沿着动脉管壁向外周血
经验模式分解（ＥＭＤ）假设任何信号都是由不同的本征
模态函数（ＩＭＦ）组成，ＩＭＦ是满足单分量信号物理解释的一
管传播的波动。受心脏本身、血管几何形态和力学性质及血液
黏性等冈素的影响，动脉的病理生理性改变常引发各种心血管事件，动脉生理性能的改变可以先于疾病临床症状出现，因
类信号。在每一时刻只有单一频率成分。表示了信号的内在特
征振动形式。１ＭＦ分量必须满足２个条件：一是极值点个数和
此它是人体的一项重要生理指标。脉波信号无论是单独使用还是与其他指标同步记录与使用，都需要提取特征点。脉搏波
的处理方法主要分为时域分析、频域分析和时一频域分析。现
过零点个数相同或至多相差１个；二是任意时刻，由极值点构
成的上、下包络线的均值为零。ＥＭＤ方法的本质是通过特征时间尺度获得信号的本征振动模式．然后利用本征振动模式
在文献记录脉搏波处理方法，常用的有小波变换Ｉｌｌ、模式识别、自适应滤波和自学习神经网络等方法。
Ｈｕａｎｇ于１９９８年提出了一种采用经验模式分解（ＥＭＤ）
不断地“筛”信号。ＥＭＤ分解信号ｘ（ｔ）的一般步骤为：找出信号所有的局部极值点。然后用３次样条曲线拟合。将所有局部
极大值点连接起来形成上包络：再用３次样条曲线将所有极
的方法，适用于分析非线性、非平稳信号，使得瞬时频率有了确实的物理意义哺。人们利用经验模式分解处理脉搏波，如去
噪和基线漂移抑制．根据Ｈｉｌｂｅｒｔ变换得到信号的瞬时频率和边际谱。本研究应用经验模式分解的方法，对脉搏波信号进
小值连接起来构成下包络。上下包络应该包括所有数据点，记
上下包络的平均值为ｍ。（￡）。原数据序列减去ｍ。（ｔ），得到滤除
低频走势的数据序列ｈｌ（ｔ），即：
ｈｌ（￡）≈（ｆ）一ｍｌ（ｆ）
（１）
一般ｈ。（ｆ）不一定就是１个ＩＭＦ，需对它重复上述过程。
行分析，研究分解为一组内在模态函数（ＩＭＦ），然后实现脉搏信号去噪和特征的提取。
２经验模态分解理论及在脉搏波预处理中的应用
２．１经验模态分解
经验模态分解从本质上讲是对一个信号进行平稳化处
即若ｈ。（￡）的平均包络线为ｍ。（￡），则去除该包络线所代表的
低频走势后的数据序列为ｈ。。（ｔ），即：
ｈ１１（ｆ）勘Ｉ（￡）一ｍｌｌ（ｆ）（２）
该过程一直进行，直至满足停止条件，得到第１个ＩＭＦ
分量Ｃｌ（￡），它表示信号在局部时刻频率最高的成分。用ｘ（ｔ）减去ｅｌ（ｔ），得到１个去掉高频成分的新数据序列ｒｊ（ｔ），对ｒｌ（ｆ）
理，其结果是将信号中不同尺度的波动或趋势逐级分解开来。
作者简介：张香焕（１９８５一）。女。河南南阳人．硪士研究生。主要研究方向为医学信号处理，Ｅ—ｍａｉｌ：＝ｉⅫｇｈ２００５＠１６３．ｃｏｍ；吴效明（１９５０一），男，四川内江人，教授，博士研究牛导师，主要从事医学仪器开发、医学图像处理及生物力学等方面的研究丁作。
作者单位：５１０００６广州华南理工大学生物医学工程系（张香焕、吴效明、黄岳山）
再分解，得到第２个ＩＭＦ分量Ｃ２（ｔ），如此重复直至满足算法
终止条件．可以表示为：
ｒｌ（￡）＝茗（ｔ）一ＣＩ（ｔ）ｎ（ｔ）＝ｏＩ（ｔ）－ｃ‘（ｆ）
／＝１，２，…，Ｎ
（３）（４）
・医疗卫生装备・２０１０年０９月第３１ｇ．ｇ０９期ＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＪｏｕｒｎａｌ・Ｖ０１．３１－Ｎｏ．０９・Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ・２０１０
ｌ研究论著ｌ
ＴＨＥＳＩＳ＆ＲＥＳＥＡＲＣＨＲＥＰＯＲＴ
・４１．
所以原信号茁（￡）可以表示为若干个本征模态函数ｃ；和１号中的噪声成为后续研究的基础。由于脉搏波为非平稳信号，
个残余项ｒⅣ之和：
采用传统滤波方式（如维纳（Ｗｉｅｎｅｒ）滤波法、卡尔曼（Ｋａｌｍａｎ）Ⅳ
菇（ｆ）：∑ｃ。（ｆ）＋啊（ｆ）
滤波法等）不能有效地将信号高频和由噪声引起的高频干扰
（５）
ｎ＝ｌ
加以区分。本文运用ＥＭＤ可以有效地去除噪声。如图２所
运用此算法流程．ＥＭＤ对脉搏信号进行分解的效果如图示。并与其他方法对比。判断标准为信噪比和处理时间。信噪
１所示。图１（ａ）是含有噪声的原始信号，图ｌ（ｂ）是分解效果
比公式为：
图。
ＳＮＲ＝ｌｏｇ。０【
兰盥）
】
（６）
∑扛（ｔ）《（￡）】２
茗（ｆ）是原始信号，露（ｔ）是经ＥＭＤ降噪后的估计信号。运
用ｃｐｕｔｉｍｅ函数计算处理时间。
由表ｌ可得，经验模态分解法信噪比高．相对整系数滤波法，处理时间还需进一步提高，但是其分量为后续处理奠定基
础，整体上节省时间；对比图２（ａ）、图２（ｂ）可得，整系数去噪
法出现一些边界效应。ＥＭＤ则可以有效地避免这一问题。
衰１
３种算法去噪比较
（ａ）含有噪声的原始信号
５０—５
５００
１０００
ｌ５００
２０００
２５００
５』Ｅ三三三三三至三蜀
０－５
５００
１０００
ｌ５００
２０００
２５００
Ｏ卜ｈ—ｎ—母—＿“Ｈ—＋”—叫¨＿ｈ—曲＿寸—．’ｈ‘子—＿—州
一・ｉＩ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ｊ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ｊ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ｊ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ｊ：．．．．．．．．．．．．．．．．．＿Ｊ
５００ｌ０００ｌ５００２０００
２５００５∞
ｌ０００１５００２０∞２５００
滤波后的信号５００ｌ０００ｌ５００２０００２５００
（ａ）ＥＭＤ去嗓效果图
１．１１．２１．３１．４１．５１．６１．７１．８１．９
２．０
（ｂ）ＥＭＤ分解效果图
圈１
经验模式分解法分解效果圈
由图ｌ（ｂ）可以看出，信号经过ＥＭＤ分解后，按照从低频
到高频的形式排列。脉搏波有效成分频率较低，一般在Ｏ～２０原始信号
Ｈｚ，前２个分量为高频的噪声信息。所以可以通过此方法，实
现信号的滤波。
由图１（ｂ）第４层本征模可以观察到重复出现的特殊波
形。而且该波数与脉搏波周期出现的次数大致相同。同时可以看出脉搏波信号的升支起始点。降支拐点与ＩＭＦ分量中的波
ｆ，ｓ
形波峰和波谷之间有一定的关系。在此分量上，运用合适的幅
滤波后的信号值判据和先验经验．可以确定分量中波峰和波谷的位置，及波（ｂ）整系数去嗓效果圈
峰和波谷的位置关系，进而可以确定对应的脉搏波中波形的
特征点。
圈２
ＥＭＤ与整系数去噪效果比较
２．２脉搏波去噪
３脉搏信号的时域特征及主要算法流程脉搏波信号在测量过程中，由于各种因素受噪声影响较
３．１脉搏信号的时域特征
严重，不利于进一步的信号分析和处理。因此，消除脉搏波信脉搏波的时域特征参数有波形参数、时间参数、面积参数
・医疗卫生装备・２０１０年０９月第３１卷第０９期ＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＪｏｕｒｎａｌ・Ｖ０１．３１・Ｎｏ．０９・Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ－２０１０
等。正常颈动脉波的波形如图３所示，在特征上可分为３个波、１
个切迹，即叩击
波（ＰＷ）、潮波（ＴＷ）、重搏波切迹（ＤＮ）、重搏波（ＤＷ）组成。叩击波又称主波，一
圈３脉搏波时域特征参数图
般为脉波的最高峰。反映动脉内
压力与容积的最大值；潮波位于降支主波之后。一般低于主波而高于重搏波．反映左心室停止射血，动脉扩张降压；重搏波
切迹是主波降支与重搏波升支构成的向下的切迹波谷，表示
图５脉搏波极值点的识别
间的时间距离小于某一阈值，则可以判断极小值点为前一周期的终点，本周期的起点；反之，此极值点为下周期的起点。根据峰峰或谷谷之间的距离，可以求得心动周期。在每个心动周
期内．根据多次试验经验，可以确定切迹点和莺搏波点（如图５所示）。循环利用前一周期的处理，预测当前周期的特征点
主动脉静压排空时间，为心脏收缩与舒张的分界点；重搏波是降支中突出的一个上升波，为主动脉瓣关闭、主动脉弹性回缩波。颈动脉波上升支起点（Ｕ）到降支切迹（ＤＮ）的时间间期为
左室射血时间（ＬＶＥＴ），它是收缩时间间期（ＳＴＩ）测量中的重
要参数Ｍ。ｕ点和ＤＮ点也是颈动脉波形的关键特征点，当准
确地测定它们后，就可以此为基础测出搏动波的时间、幅值等
的范围．设定相对合理搜索范围，减小运算量，同时在时频中
又可直接找到当前周期的特征点。４结束语
参数．进而计算有关参数如脉率、半波时间、波幅比等。
３．２主要算法流程
本研究对经验模式分解在生物非平稳信号处理方面作了研究，通过经验模态分解。先对含噪的脉搏波进行去噪处理，具有较高的信噪比；在特征点提取过程中，选取重复出现的特
殊波形，且该波数与脉搏波周期出现的次数大致相同的经验模态分解分量．利用幅值判据和多次试验经验相结合的方法，
对于由升支和降支构成的脉搏波，经研究分析，特征点的
最佳识别顺序为先识别波谷和波峰，其次确定重搏波切迹和重搏波２点。通过经验模态的分解和对各个模态分量的分析，
选取ｄ４分量．用幅值判据做预处理，去掉杂质点，确定分量中
前几个周期的波峰与波谷（如图４所示），如果波峰与波谷之
获得脉搏波的时域特征点，为进一步心功能评估、无创血压测
量提供重要指标。
【参考文献】
【１】吴效明，韩超。岑人经，等．颈动脉波特征提取的小波变换分析方
法ｆＪｌ．医用生物力学，１９９６，ｌ１（２）：８７—８９．
【２】郭宙，牛欣，司银楚，等．Ｈｉｌｂｅｒｔ一黄变换方法分析压力脉搏波信
号【Ｊ】．世界科学技术一中医药现代化，２００７，９（５）：１６９一１７４．［３１季忠。秦树人．微弱生物医学信号特征提取的原理与实现【Ｍ】．北
京：科学出版社．２００７：１４４—１４６．
【４】罗志昌，张松，杨文鸣．脉搏波波形特征信息的研究们．北京工业
大学学报．１９９６．２２（１）：７１—７９．
【５】瞿年清，谢梦洲．脉搏波形释义明．中国中医药信息杂志，
２００７。１４（６）：３－４．
圈４脉搏信号极值点的确定
（收稿：２０ｌＯ埘—０８修回：２０ｌｏ＿０７—１７）
・医疗ｙ－－生．９４１－・２０１０年０９月第３ｌ卷第０９期ＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔ
Ｊｏｕｍａｌ・Ｖ０１．３１・Ｎｏ．０９・Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ・２０１０
基于经验模态分解的脉搏波特征提取
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
张香焕， 吴效明， 黄岳山， ZHANG Xiang-huan， WU Xiao-ming， HUANG Yue-shan华南理工大学生物医学工程系,广州,510006医疗卫生装备
CHINESE MEDICAL EQUIPMENT JOURNAL2010，31(9)0次
参考文献(5条)
1. 吴效明. 韩超. 岑人经 颈动脉波特征提取的小波变换分析方法 1996(2)2. 郭宙. 牛欣. 司银楚. 杨学智 Hilbert-黄变换方法分析压力脉搏波信号 2007(5)3. 季忠. 秦树人 微弱生物医学信号特征提取的原理与实现 20074. 罗志昌. 张松. 杨文鸣 脉搏波波形特征信息的研究 1996(1)5. 瞿年清. 谢梦洲 脉搏波形释义 2007(6)
相似文献(6条)
1.期刊论文 郭宙. 牛欣. 司银楚. 杨学智. Guo Zhou. Niu Xin. Si Yinchu. Yang Xuezhi Hilbert-黄变换方法分析压力脉搏波信号 -世界科学技术-中医药现代化2007,9(5)
目的:将Hilbert-黄变换方法用于压力脉搏波信号的分析,以获得脉搏波信号的时域特征和频率-能量分布.方法:通过经验模态分解(EMD)将脉搏波分解为一组内在模态函数(IMF),对每个IMF进行Hilbert变换,获得脉搏波信号幅度和频率的时间分布;由HH谱得到边际谱,反映信号的能量-频率分布;对典型正常个体的脉搏波信号和该个体脉滑变时的脉搏波信号进行处理,比较两种状态下脉搏波信号时-频分布情况.结果:用于实验的两例信号的分析结果显示,脉平信号的HH边际谱与脉滑信号的HH边际谱所表现的能量-频率分布有明显区别,这种区别能被脉平和脉滑变时的心血管活动状态所解释.结论:EMD算法和HHT能较好地用于脉搏波的分析,并且在医学信号处理领域将会有广阔的应用前景.
2.学位论文 余晓伟 用于肿瘤诊断的智能脉诊仪的设计 2009
传统中医诊断的信息来源主要是望、闻、问、切，又称“四诊”。作为切诊的重要内容，对脉搏的诊断是获取病人健康状况信息的一种重要途径。但是传统脉诊理论以大量诊断经验为基础，缺乏客观判据，对不同脉象进行判断的主观随意性较大，而基于计算机的脉诊研究依赖准确的客观判据，这种矛盾极大地阻碍了脉诊客观化发展的进程。金氏脉学汲取了传统中医脉学整体观和辨证观的理论思想，通过数学手段对疾病基本做到定位、定性、定量诊断，在发展了传统脉学理论的同时与传统脉学理论又有根本的区别，为脉诊的客观化提供了可行性。
本文基于现代中医理论《金氏脉学》，总结前人的经验，利用计算机控制技术设计了用于肿瘤诊断的智能脉诊仪，并通过现代数字信号处理理论对脉诊客观化研究过程中的若干关键技术进行了探讨。
在脉搏信号采集方面，综合应用现代检测技术与计算机测控理论，依据金氏脉学的分层取脉思想，设计了独特的脉搏自动分层采集系统，具有创新性。本系统利用单片机控制步进电机带动传感装置来完成自动采样，通过USB通信技术实时快速地将脉搏信号传送到计算机，然后利用上层处理软件进行脉搏波的处理、分析与显示。
在脉搏波预处理方面，利用NOTCH滤波的方法去除工频干扰；利用基于经验模态分解（EMD）的多带滤波器进行脉搏波的基线漂移消除。通过预处理，得到体现真实信息的人体脉搏波。
在脉搏信号的分析和识别方面，从时域和频域两个方面对脉搏信号进行分析，利用希尔伯特-黄变换（HHT）来分析和提取脉搏信号的有效特征；然后利用金氏脉学对Ⅰ类脉形（肿瘤的特有脉形）的总结，结合HHT边界谱分析，实现肿瘤的识别。
3.期刊论文 沈海东. 孙仁. 鲁传敬. 王忆勤. 李福凤. SHEN Hai-dong. SUN Ren. LU Chuan-jing. WANG Yi-qin. LI Fu-feng HHT方法分析冠心病患者支架置入手术对其脉搏波的影响 -上海交通大学学报2008,42(5)
采用HHT(Hilbert-Huang Transformation)时间序列分析方法分析冠心病患者支架置入手术对其脉搏波信号的影响.通过经验模态分解(EMD)技术将一非线性、非稳态过程的原始离散数据序列分解为一组内在模态函数(IMFs),每一内在模态函数对应一种物理激励机制.通过对临床采集冠心病患者支架置入手术前后的脉搏波信号分别进行分解,可得到两者的特定模态改变信息.把冠心痛患者支架置入手术前后脉搏波信号的模态分解数据和正常人脉搏波的分解数据比较可以发现,C3模态和冠心病血管堵塞与否的相关性最大.
4.学位论文 王瑞卿 脉诊客观化信息处理方法的研究 2008
传统中医诊断的信息来源主要是望、闻、问、切，又称“四诊”。作为切诊的重要内容，对脉搏的诊断是获取病人健康状况信息的一种重要途径。但是传统中医脉诊过于依赖医生的主观评价，缺乏客观的定量标准。脉诊客观化研究正是力图建立起客观的诊断标准来解决这些问题。
本文通过总结前人的经验，结合当前脉诊客观化研究的新进展，以现代中医理论《金氏脉学》为理论依据，使用现代数字信号处理理论对脉诊客观化研究过程中的信息处理技术进行了探讨。
传统脉诊理论以大量诊断经验为基础，缺乏客观判据，对不同脉象进行判断的主观随意性较大，而基于计算机的脉诊研究依赖客观判据，这种矛盾极大地阻碍了脉诊客观化发展的进程。金氏脉学汲取了传统中医脉学整体观和辨证观的理论思想，通过数学手段对疾病基本做到定位、定性、定量诊断，在发展了传统脉学理论的同时与传统脉学理论又有根本的区别，为脉诊的客观化提供了可行性。
在脉搏信号采集方面，综合应用现代检测技术与信号处理理论，依据金氏脉学的分层取脉思想，设计了独特的脉搏自动分层测量系统。为了实现数字信号的自动采集，本系统使用PCI数据采集卡将压力传感器的模拟信号转换成数字信号，然后利用上层处理软件进行脉搏波的处理、分析与显示。 在脉搏波预处理方面，利用本文提出的基于经验模态分解的多带滤波器进行脉搏波的基线消除，并分别与形态滤波(Morphology)、有限冲击响应滤波(FIR)和样条估计这三种方法进行了比较，从仿真数据可以看出该方法取得了较好的滤波效果。
在脉搏信号的特征分析方面，从时域和频域两个方面对脉搏信号进行分析。另外把经验模态分解(EMD)、Hilbert-Huang变换和倒谱分析应用到脉搏波的特征提取中，具有创新性，并取得了初步的成功。
在前面脉象特征提取的基础上，选定9个能表征脉象实质的特征参数构成脉象识别的特征向量，使用基于改进型二叉树的支持向量机方法对7种基本脉象进行了分类识别。并与有向无环图SVM和神经网络方法进行了比较，正确识别率提高了3-6个百分点。
本文采用HHT时间序列分析方法分析冠心病患者支架置入手术对其脉搏波信号的影响.此方法是通过经验模态分解(EMD)技术将一非线性、非稳态过程的原始离散数据序列分解为一组内在模态函数(IMFs),每一内在模式函数对应一种物理激励机制.通过对临床采集冠心病患者支架置入手术前后的脉搏波信号分别进行分解,可得到二者的特定模态改变信息.把冠心病患者支架置入手术前后脉搏波信号的模态分解数据和正常人的分解数据比较可以发现:C3模态和冠心病血管堵塞与否的相关性最大.
6.学位论文 许瑞庆 脉搏检测系统设计及其信号处理算法研究 2008
从传统中华医学著名的脉诊，到现代医学对心血管系统及其疾病的深入研究，充分说明了人体脉搏与疾病尤其是心血管类疾病之间的密切关系。脉搏信号中含有许多生理信息，常对脉搏进行检测和信息分析，便于对人体生理健康状况的变化趋势做到早了解、早诊断，从而进行早防御、早治疗。 本文分析研究了现有的脉搏信号测量技术及其处理方法，以单片机作为下位机，利用AT89S52单片机设计和实现了脉搏信号采集装置，以PC机作为上位机，利用Delphi强大的数据库支持特性和Delphi与Matlab混合编程技术，开发了脉搏信号辅助诊断系统。该系统界面友好，操作简单，数据处理能力强，实现了脉搏信号的采集，脉搏波形的实时显示、回放等功能。将现代信号处理技术应用于脉搏信号诊断系统中，完成了脉搏信号滤波、时域分析，实现了脉搏信号特征值提取等操作。并实验了脉搏信号的实际采集，对脉搏信号的特征提取进行了深入系统的研究，通过临床病人脉搏数据的采集和处理证明了该系统的有效性和可应用性。
本文利用现代信号处理技术研究了脉搏信号处理算法，提出了自适应的算术平均滤波法和阈值法两种算法，准确提取了脉搏信号的时域特征点。针对硬件滤波的不足，提出了自适应空域相关滤波的脉搏信号去噪算法。
本文将Hilbert-Huang变换算法应用于脉搏信号分析中，利用经验模态分解实现了脉搏信号去噪：计算了Hilbert谱和边际谱，并与传统的小波谱和傅里叶谱进行了比较，结果表明Hilbert谱比小波变换所建立的时频分布具有好的时频分辨率，解决了时间分辨率和频率分辨率互相影响的问题，边际谱比傅里叶谱有更准确的物理意义；对经验模态分解得到的各模态分量能量进行了研究，提出了模态能量商的概念。
在脉搏信号中具有重要综合价值的生理参数K值已被实践证明了其较好的应用性，本文以K值作为评价的标准，对临床采集的高血压病人脉搏信号和正常人分别在K值、潮波与主波比值、模态能量商等三方面进行了特征计算，结果表明模态能量商能够区分正常人与高血压病人，并且与高血压弦脉程度有较好的相关性。
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_ylwszb201009013.aspx授权使用：山东大学(sddx)，授权号：cf7094a9-1c46-4bd1-9a8b-9ea500b2e85b
下载时间：2011年3月13日