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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:涂道揆
研究生(外文):Dao-Kui Tu
論文名稱:一種基於PPG訊號的穿戴式血壓推估方法
論文名稱(外文):A Cuffless Blood Pressure Estimation Method Based on PPG Signal
指導教授:黃德成黃德成引用關係
指導教授(外文):Der-Chen Huang
口試委員:陳偉銘謝韶徽
口試委員(外文):Wei-Ming ChenShao-Hui Shieh
口試日期:2017-07-28
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:資訊工程學系所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:44
中文關鍵詞:光體積變化描記圖血壓量測訊號特徵擷取神經網路
外文關鍵詞:ppgblood pressure measurementsignal feature acquisitionneural network
相關次數:
  • 被引用被引用:2
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根據世界衛生組織2015年統計,全球每年約有 1750 萬人死於心血管疾病,占全球死亡總數的31%。相較於其他病症,心血管疾病較無明顯的病徵,難以受一 般民眾察覺,是不可輕忽的重大疾病[4]。
如何診斷、預防心血管疾病,早期發現,早期治療,被視為是一項重要的目標,而血壓在臨床上被視為一項重要的指標。現行的血壓量測可分為侵入式與非侵入式,侵入式血壓量測需要相關的醫療設備和具備醫療知識的護理人員才可進行,而非侵入式血壓量測雖可在家中自行測量,然而其方便性卻不高,導致一般民眾的測量意願不高。
本論文探討的課題便是如何進行非侵入式的血壓預測。使用者透過穿戴式裝置,可在生活中隨時隨地的進行血壓量測,透過MIMIC資料庫所提供的數據,經由類神經網路訓練,得到血壓模型,最後經過校正模型的修正,可以使估算出的血壓逼近真實血壓。
致謝詞i
中文摘要ii
英文摘要iii
目錄iv
圖目錄vi
表目錄vii
一、 緒論 1
1.1. 研究背景 1
1.2. 研究動機與目的 2
1.3. 論文架構 3
二、相關研究 4
2.1. 心電圖 4
2.1.1. 心電圖介紹 4
2.1.2. 心電圖特徵 5
2.2. 光體積變化描記圖 6
2.2.1. PPG 介紹 6
2.2.2. PPG特徵及擷取方法 6
2.3. 臨床醫學血壓量測現況 8
2.3.1. 非侵入式血壓量測原理 8
2.3.2. 侵入式血壓量測原理 8
2.3.3. 血壓推估方法 9
三、 血壓推估方法 11
3.1. 光體積變化描記圖特徵偵測 11
3.1.1. 光體積變化描記圖(PPG) 11
3.1.2. 心臟週期(Cardiac Cycle) 13
3.1.3. PPG特徵的擷取 15
3.2. 學習網路 18
3.2.1. 倒傳遞類神經網路(BPN) 19
3.2.2. 學習流程 21
3.3. 血壓量測模型 27
四、 實驗結果 29
4.1. PPG特徵偵測驗證 29
4.1.1. 主波與次波偵測 29
4.1.2. STTS與STTD偵測 30
4.1.3. Dichrotic notch偵測 31
4.2. 血壓推估實驗 31
4.2.1. 實驗樣本 31
4.2.2. 網路架構 32
4.2.3. 血壓量測結果 33
4.2.4. 校正與學習率歸納 34
4.2.5. 多網路學習架構 38
五、結論與未來展望 41
5.1. 結論 41
5.2. 未來展望 41
參考文獻 43
[1] Paul S. Addison, “Slope Transit Time (STT): A Pulse Transit Time Proxy requiring Only a Single Signal Fiducial Point,” Transactions on Biomedical Engineering, IEEE, vol. 63, no. 11, november 2016.
[2] Yuriy Kurylyak, Francesco Lamonaca, Grimaldi, “A Neural Network-based Method for Continuous Blood Pressure Estimation from a PPG Signal,” Instrumentation and Measurement Technology Conference, IEEE, 2013.
[3] Aman Gaurav, Maram Maheedhar, Vijay N. Tiwari “Cuff-Less PPG based Continuous Blood Pressure Monitoring – A Smartphone based Approach,” Engineering in Medicine and Biology Society, IEEE, 2016.
[4] World Health Orgnaization. Media centre. The top 10 causes of death. Available at: http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs310/en/. Accessed May 2015.
[5] Robert E. Kleiger, J. Philip Miller, et al., “Decreased Heart Rate Variability and Its Association with Increased Mortality after Acute Myocardial Infarction,” The American Journal of Cardiology, vol. 59, 1987
[6] Shivaraman Ilango, Pooja Sridhar, “A Non-Invasive Blood Pressure Mesurement using Android Smart Phones,” IOSR Journal of Dental and Medical Sciences, vol.13, pp. 28-31, 2014.
[7] Dong-Yu Zhang, Wang-Meng Zuo, “Wrist blood flow signal-based computerized pulse diagnosis using spatial and spectrum features,” Journal Biomedical Science and Engineering, pp. 361-366, 2010.
[8] Philip de Chazal, Conor Heneghan, et al., “Automated Processing of the
Single-Lead Electrocardiogram for the Detection of Obstructive Sleep Apnoea,” Transactions on Biomedical Engineering, IEEE, vol. 50, no. 6, pp. 686-696, 2003.
[9] Marek Malik, PhD, el at., “Heart rate variability,” European Heart Journal, 1996.
[10] Gary G. Berntson, J. Thomas Bigger, “Heart rate variability origins, methods, and interpretive caveats,” Psychophysiology, vol. 34, no. 6, pp. 623-648, 1997.
[11] Ching-Kun Chen, Chun-Liang Lin, et al., “A Chaotic Theoretical Approach to ECG-Based Identity Recognition,” Computational intelligence magazine, IEEE, vol.9, pp. 56-63, 2014.
[12] Yan Sun, Kap Luk Chan, Shankar Muthu Krishnan, “Characteristic wave detection in ECG signal using morphological transform,” BMC Cardiovascular Disorders, 2005.
[13] M. K. Islam, A. N. M. M. Haque, el at., “Study and Analysis of ECG Signal Using MATLAB & LABVIEW as Effective Tools,” International Journal of Computer and Electrical Engineering, vol. 4, no. 3, 2012.
[14] Kristjan Pilt, Rain Ferenets, el at., “New Photoplethysmographic Signal Analysis algorithm for Arterial Stiffness Estimation,” Hindawi Publishing Corporation the ScientificWorld Journal, 2013.
[15] Q. Yousef, M. B. I. Reaz, M. A. M. Ali, “The Analysis of PPG Morphology: Investigating the Effects of Aging on Arterial Compliance,” Measurement Science Review, vol. 12,no. 6, pp. 266-271, 2012.
[16] Y. K. Qawqzeh, M. B. I. Reaz, M. A. M. Ali, “The analysis of PPG contour in the assessment of atherosclerosis for erectile dysfunction subjects,” WSEAS Transactions on Biology and Biomedicine, vol. 7, no. 4, pp. 306-315, 2010.
[17] S.P. Reddy, L.Y. Shyu, B.E. Hurwitz, J.H. Nagel, N. Schneidennan, “Improved Reliability of Impedance Cardiography by New signal Processing Techniques,” Proceedings of the Annual International Conference, IEEE , vol. 1,pp. 43-44, 1988.
[18] 林育德,“PPG信號之量測與分析,” 碩士論文,自動控制工程學系碩士 班, 逢甲大學, 台中市, 2009.
[19] 陳博彥,“一種針對非侵入式連續血壓量測的方法,” 碩士論文, 資訊科學與工程學系碩士班, 中興大學, 台中市, 2015.
[20] 蔡任圃, “心電圖與心音在心動週期中的時程關係,” 科學月刊, vol. 507,pp. 236-238, 2012.
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