12、心率测量与心音提取：从技术原理到临床应用

心率测量与心音提取：从技术原理到临床应用

1. 早产儿生命体征的远程监测

远程监测早产儿的生命体征是一种很有前景的方法，它可以避免与这些脆弱患者的直接接触。目前，虽然仅提取了心率这一参数，对于能否像心电图（ECG）那样提取其他参数还不确定，但振动心电图（VCG）仍是避免对早产儿皮肤造成有害接触的重要工具。早产儿的心率在各种表征中都清晰可见，其心率的微小变化是早产儿特有的，与成年患者不同。

2. 发声对心率测量的影响

在测量过程中，通常要求患者不要移动、咳嗽或说话。然而，为了避免心理因素对测量结果的影响，希望在患者不知情的情况下进行测量。因此，研究发声对测量的影响就显得尤为重要。
- 信号特征分析 ：通过在患者颈部采集振动计信号，发现发声会使信号发生显著变化。在患者开始说话（t = 60s）时，信号的幅度和周期性都发生了改变。在频率域中，仅心跳的频谱相对较窄，主要集中在15Hz以内；而心跳加上发声的频谱则更宽，在100Hz和200Hz附近有较高强度，这与男性发声的基频及其谐波有关。
- 心率提取方法 ：为了估计心率，采用了基于自相关函数（ACF）的方法。将振动计信号进行预处理，包括下采样到120Hz并去除均值，然后使用带通滤波器（0.6Hz ≤ f ≤ 15Hz）进行滤波。通过计算长度为5s的信号段的自相关函数来估计心率。在只有心跳活动的信号段，自相关函数是周期性的；而在有发声的信号段，自相关函数除了t = 0处外没有明显的尖峰，无法从中提取心率。

信号类型	特点