摘要：光电容积脉搏波 (PPG) 是一种简单且廉价的光学测量方法，通常用于心率监测目的。PPG 是一种非侵入性技术，它使用皮肤表面的光源和光电探测器来测量血液循环的体积变化。最近，除了心率估计和脉搏血氧计读数之外，全球众多研究人员对从 PPG 信号中提取更多有价值的信息产生了浓厚的兴趣。PPG 信号的二阶导数波包含重要的健康相关信息。

一、PPG的原理

PPG 利用低强度红外 (IR) 光。当光穿过生物组织时，它会被骨骼、皮肤色素以及静脉和动脉血液吸收。由于血液比周围组织更强烈地吸收光，因此 PPG 传感器可以将血流的变化检测为光强度的变化。

PPG 的电压信号与流经血管的血液量成正比。使用这种方法甚至可以检测到血量的微小变化，但它不能用于量化血液量。

PPG 信号有几个组成部分，包括:

1.与心脏活动相关的动脉血体积变化

2.调制 PPG 信号的静脉血容量变化

3.显示组织光学特性的 DC 分量

4.身体的细微能量变化。

影响 PPG 记录的一些主要因素是测量位置和位置与传感器之间的接触力。

血流变化主要发生在动脉而不是静脉。

二、PPG波形

PPG 借助条形图或图表将血流变化显示为波形。该波形具有交流(AC)分量和直流(DC)分量。

AC 分量对应于与心跳同步的血容量变化。直流分量来自组织反射或传输的光信号，由组织结构以及静脉和动脉血容量决定。

DC 分量显示随呼吸的微小变化。交流分量的基频随心率变化而叠加在直流基线上。

DaJun注：交流分量对应频率，直流分量对应整个波形的趋势

三、PPG的用途

基于 PPG 技术的医疗设备广泛用于临床设置中的各种应用。

具体应用包括：

  • 临床生理监测
  • 血氧饱和度
  • 血压
  • 心输出量
  • 心率
  • 呼吸
  • 血管评估
  • 动脉疾病
  • 动脉顺应性和老化
  • 静脉评估
  • 内皮功能
  • 微血管血流量
  • 血管痉挛情况
  • 自主功能监测
  • 血管舒缩功能和体温调节
  • 血压和心率变异性
  • 体位法
  • 其他心血管变异性评估