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EMD算法在动态光谱无创测量血红蛋白浓度中的应用
  • ISSN号:1000-0593
  • 期刊名称:《光谱学与光谱分析》
  • 时间:0
  • 分类:O657.33[理学—分析化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津300072, [2]军事交通学院车辆工程系,天津300161, [3]天津大学天津市生物医学检测技术与仪器重点实验室,天津300072, [4]天津师范大学电子与通信工程学院,天津300387
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(30973964,61271411),天津市应用基础及前沿技术研究计划(11JCZDJC17100),天津市科技计划项目(10ZXCXSY10400)资助
中文摘要:

将经验模态分解(EMD)算法结合动态光谱理论中的频域提取算法用于血红蛋白浓度的无创测量。在体采集57例光电容积脉搏波,选取636.98~1086.86 nm范围内的光谱数据进行分析。首先通过EMD方法分别对各个样本每个波长的光电容积脉搏波进行去噪预处理,再利用离散傅里叶变换提取脉搏波的峰峰值构成动态光谱,最后运用偏最小二乘方法对各样本的动态光谱和血红蛋白浓度建立模型。与未经EMD处理的数据建模结果相比,EMD处理后,血红蛋白浓度预测集的相关系数从0.8798提高到0.9176,预测集均方根误差从6.6759 g·L-1减小到5.3001 g·L-1,相对误差从8.45%减小到6.71%,建模精度有了较大的提高。结果表明,采取经验模态分解的算法进行光电采集数据的去噪预处理可以提高光谱数据的信噪比,进而可以提高血液成分无创测量的准确性。

英文摘要:

Empirical mode decomposition (EMD)algorithm combined with the theory of dynamic spectrum extraction at frequen-cy domain was applied to the noninvasive measurement of hemoglobin concentration.Fifty seven cases’photoplethysmography was collected in the range of 636. 98~1 086. 86 nm in vivo.After the denoising preprocess through the EMD method for each wavelength pulse wave of each sample separately,dynamic spectrum of each sample was made up of all peaks extracted by Fou-rier transform.Partial least squares regression model was used to establish the calibration and prediction of hemoglobin concen-tration.Compared to the modeling results without EMD,the correlation coefficient of predicted values and the real values was increased from 0. 879 8 up to 0. 917 6.The root mean square error of prediction set was reduced from 6. 675 9 to 5. 300 1 g·L-1 and the relative error was reduced from 8. 45% to 6. 71%.The modeling accuracy has been greatly improved.The results showed that EMD algorithm can be effectively applied to denoise the spectral data and improve the accuracy of the non-invasive measurement of blood components.

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期刊信息
  • 《光谱学与光谱分析》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国光学学会
  • 主编:高松
  • 地址:北京海淀区魏公村学院南路76号
  • 邮编:100081
  • 邮箱:chngpxygpfx@vip.sina.com
  • 电话:010-62181070
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0593
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2200/O4
  • 邮发代号:82-68
  • 获奖情况:
  • 1992年北京出版局编辑质量奖,1996年中国科协优秀科技期刊奖,1997-2000获中国科协择优支持基础性高科技学术期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国生物医学检索系统,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:40642