基于小波变换的脉搏波传导速度测量研究

方案如图1所示。图1中L为手臂动脉两测量点间的动脉长度，TPTT定义为同一脉搏波到达两测量点的时间间隔，则脉搏波传导速度。

2 小波变换原理

由于小波分析继承了Fourier变换的优良特性， 并弥补了Fourier分析的许多不足而得到了快速发展和广泛的应用[4]。小波基的平移、展缩功能，使小波具有灵活可变的时间-频率窗，在高频时，时间窗变窄，而在低频时，时间窗变宽，可以聚焦到分析对象的任意细节， 非常适合于分析非平稳脉搏信号。图2为小波变换原理示意图。

3 小波实验

小波去噪的一般步骤为：（1）信号预处理；（2）小波分解高频系数阈值量化；（3）一维小波重构。

对含噪信号小波分解前，首先需要选择一种适合去噪信号的小波。因为对同一信号，用不同小波分解重构效果不同。对于连续性较好的信号，采用db5 小波去噪较好，且理论上来说，小波尺度函数与信号越相近，去噪效果越好。以MATLAB 小波工具箱中脉搏波的信号为测试对象，对原始信号进行加噪处理，用db5小波对含噪信号进行去噪处理。对采样到的袖带压数据进行db5 小波5层分解，对高频系数采用软阈值固定去噪，去噪后再进行小波重构得到去噪后的信号。其实验前含噪脉搏波信号如图3所示，db5小波分析结果如图4所示。

从图中可以看出，经过小波处理后重构的脉搏波信号变得非常的平滑，噪声基本上被滤除，保证了后期处理对信号信噪比的要求。

4 脉搏波波速测量结果

在对脉搏波进行小波去噪之后，能够更准确地选取脉搏波特征点，大幅提高了脉搏波传导时间的提取精度，并计算出脉搏波波速。对同1名实验者，同时在其左右两侧手臂测量9次其脉搏波传导速度，实验结果如表1所示。

测量数据的稳定性可以通过标准偏差来衡量。对九次测量所得的18组脉搏波速结果进行计算可知，其标准差为0.0899，表明本方法所测得的脉搏波传导时间具有较高的稳定性和重复性。

参考文献

[1]顾亚雄，杨涛，包科，等.脉搏波波速法无创血压测量中多模量血压计算模型研究[J].中国生物医学工程学报，2016，35（6）：691-698.

[2]张丽琼，王炳和.基于小波变换的人体脉搏信号去噪处理[J].陕西师范大学学报（自科版），2004（S1）：84-86.

[3]王鹏，魏守水，黄青华.基于小波变换的自适应滤波器消除脉搏波基线漂移[J].中国医学物理学杂志，2004，21（5）：296-299.

[4]包科，顾亚雄，高俊，等.基于脉搏波传导时间的连续血压测量系统[J].生物医学工程研究，2016，35（1）：41-45.