zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-426Research ArticleСтатьиМЕТОД ПОЛУЧЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО СПЕКТРА, ОСНОВАННЫЙ НА СУММИРОВАНИИ АБСОЛЮТНОЙ РАЗНОСТИ И СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИDYNAMIC SPECTRUM EXTRACTION METHOD BASED ON ABSOLUTE DIFFERENCE SUMMATION AND STATISTICAL THEORYLiG. .LiG. .noemail@neicon.ruWangH. L.WangH. L.lelestudent@tju.edu.cnZhouM. .ZhouM. .noemail@neicon.ruPengY. .PengY. .noemail@neicon.ruLinL. .LinL. .noemail@neicon.ruТяньцзиньский университетTianjin University201810032020856933938Copyright © Li G..., Wang H.L., Zhou M..., Peng Y..., Lin L..., 20202020Li G..., Wang H.L., Zhou M..., Peng Y..., Lin L...Li G..., Wang H.L., Zhou M..., Peng Y..., Lin L...Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/426

Предлагается метод получения динамического спектра, основанный на суммировании абсолютной разности (САР) и статистической теории. САР используется для определения собственного значения по сигналу, полученному с помощью фотоплетизмографии (ФПГ). Для получения конечного динамического спектра применяется статистический метод . Экспериментальные данные ФПГ-сигнала для 133 добровольцев обработаны с помощью нового метода и метода однократной экстракции, а для построения калибровочных моделей использован метод частных наименьших квадратов . По сравнению с однократной экстракцией новый метод показал лучшую способность предсказания. Коэффициент корреляции прогнозного набора увеличился с 0.85 до 0.92, а среднеквадратическая погрешность предсказания уменьшилась с 13.49 до 9.86 г/л. Это доказывает возможность метода значительно улучшить качество динамического спектра.

Dynamic spectrum theory has great importance in the field of noninvasive measurement of blood components. To enhance the computational efficiency and data utilization of the existing extraction methods, this paper proposes a new one based on the absolute difference summation (ADS) and statistical theory. The ADS is used to obtain the eigenvalue from a photoplethysmography (PPG) signal. The statistical method is used to obtain the final dynamic spectrum. The experimental data of PPG signal from 133 volunteers were extracted by the new method and the single-trial (ST) extraction method, and the partial least squares model was used to build the calibration models. Compared with the ST extraction, the new method showed better prediction ability. The correlation coefficient of the prediction set increased from 0.85 to 0.92, and the root mean square error of the prediction decreased from 13.49 to 9.86 g/L, which proved that this method can significantly improve the quality of the dynamic spectrum.

неинвазивное измерение компонентов кровифотоплетизмографиядинамический спектрсуммирование абсолютной разностидостоверность моделированияnoninvasive measurement of blood componentsphotoplethysmographydynamic spectrumabsolute difference summationmodeling accuracyReferencesJ. W. Mcmurdy, G. D. Jay, S. Selim, G. Crawford, Clin. Chem., 54, 264-272 (2008).J. W. Mcmurdy, G. D. Jay, S. Selim, G. Crawford, Clin. Chem., 54, 264-272 (2008).Y. Uwadaira, N. Adachib, A. Ikehatac, S. Kawanoa, J. Near Infrared Spectrosc., 18, 291-300 (2010).Y. Uwadaira, N. Adachib, A. Ikehatac, S. Kawanoa, J. Near Infrared Spectrosc., 18, 291-300 (2010).G. Bertrand, M. Drame, C. Martageix, C. Kaplan, Blood, 117, 3209-3213 (2011).G. Bertrand, M. Drame, C. Martageix, C. Kaplan, Blood, 117, 3209-3213 (2011).H. Wang, H. Q. Xu, L. M. Qu, X. M. Wang, R. H. Wu, X. Z. Gao, Q. L. Jin, J. Q. Niu, Eur. J. Gastroenterol. Hepatol., 28, 997-1002 (2016).H. Wang, H. Q. Xu, L. M. Qu, X. M. Wang, R. H. Wu, X. Z. Gao, Q. L. Jin, J. Q. Niu, Eur. J. Gastroenterol. Hepatol., 28, 997-1002 (2016).K. Maruo, M. Tsurugi, J. Chin, T. Ota, Select. Top. Quantum Electron., 9, 322-330 (2003).K. Maruo, M. Tsurugi, J. Chin, T. Ota, Select. Top. Quantum Electron., 9, 322-330 (2003).A. Enejder, S. G. Sasic, M. Feld, J. Biomed. Opt., 10, 885-889 (2005).A. Enejder, S. G. Sasic, M. Feld, J. Biomed. Opt., 10, 885-889 (2005).K. J. Jeon, S. Kim, K. K. Park, J. Kim, G. Yoon, J. Biomed. Opt., 7, 45-50 (2002).K. J. Jeon, S. Kim, K. K. Park, J. Kim, G. Yoon, J. Biomed. Opt., 7, 45-50 (2002).J. Kraitl, U. Timm, E. Lewis, H. Ewald, Proc. SPIE, 7572, 757209 (2010).J. Kraitl, U. Timm, E. Lewis, H. Ewald, Proc. SPIE, 7572, 757209 (2010).Y. Yamakoshi, M. Ogawa, T. Yamakoshi, T. Tamura, K. Yamakoshi, 31st Annual Int. Conf. IEEE EMBS, Minneapolis, Minnesota, USA, 126-129 (2009).Y. Yamakoshi, M. Ogawa, T. Yamakoshi, T. Tamura, K. Yamakoshi, 31st Annual Int. Conf. IEEE EMBS, Minneapolis, Minnesota, USA, 126-129 (2009).G. Li, Y. L. Liu, L. Lin, Y. Wang, 3rd Int. Symposium on Instrumentation Science and Technology, August 18-22, Xi’an, China, 3-0875-0880 (2004).G. Li, Y. L. Liu, L. Lin, Y. Wang, 3rd Int. Symposium on Instrumentation Science and Technology, August 18-22, Xi’an, China, 3-0875-0880 (2004).G. Li, Y. Wang, Q. X. Li, X. X. Li, L. Lin, Y. L. Liu, J. Infrared Millimeter Waves, 25, 345-348 (2006).G. Li, Y. Wang, Q. X. Li, X. X. Li, L. Lin, Y. L. Liu, J. Infrared Millimeter Waves, 25, 345-348 (2006).G. Li, Y. L. Liu, L. Lin, Y. Wang, Opt. Precision Eng., 14, 816-821 (2006).G. Li, Y. L. Liu, L. Lin, Y. Wang, Opt. Precision Eng., 14, 816-821 (2006).G. Li, H. Q. Wang, Z. Zhao, L. Lin, Spectrosc. Spectr. Anal., 30, 2385-2389 (2010).G. Li, H. Q. Wang, Z. Zhao, L. Lin, Spectrosc. Spectr. Anal., 30, 2385-2389 (2010).L. Lin, Q. R. Zhan, M. Zhou, S. J. Xu, G. Li, RSC Advances, 6, 113322-113326 (2016).L. Lin, Q. R. Zhan, M. Zhou, S. J. Xu, G. Li, RSC Advances, 6, 113322-113326 (2016).Y. Yamakoshi, M.Ogawa, T. Yamakoshi, M. Satoh, M. Nogawa, S. Tanaka, T. Tamura, P. Rolfe, K. Yamakoshi, Int. Conf. IEEE Engineering in Medicine & Biology Society, 2964-2967 (2007).Y. Yamakoshi, M.Ogawa, T. Yamakoshi, M. Satoh, M. Nogawa, S. Tanaka, T. Tamura, P. Rolfe, K. Yamakoshi, Int. Conf. IEEE Engineering in Medicine & Biology Society, 2964-2967 (2007).Y. H. Luo, Z. Chen, X. D. Chen, Opt. Precision Eng., 16, 759-763 (2008).Y. H. Luo, Z. Chen, X. D. Chen, Opt. Precision Eng., 16, 759-763 (2008).H. Q. Wang, G. Li, Z. Zhao, L. Lin, Trans. Inst. Measure. Control, 35, 16-24 (2013).H. Q. Wang, G. Li, Z. Zhao, L. Lin, Trans. Inst. Measure. Control, 35, 16-24 (2013).G. Li, X. X. Li, L. Lin, Y. L. Liu, Y. Wang, Spectrosc. Spectr. Anal., 26, 263-266 (2006).G. Li, X. X. Li, L. Lin, Y. L. Liu, Y. Wang, Spectrosc. Spectr. Anal., 26, 263-266 (2006).G. Li, Q. X. Li, L. Lin, X. X. Li, Y. Wang, Y. L. Liu, Spectrosc. Spectr. Anal., 26, 2177-2180 (2006).G. Li, Q. X. Li, L. Lin, X. X. Li, Y. Wang, Y. L. Liu, Spectrosc. Spectr. Anal., 26, 2177-2180 (2006).Y. Wang, G. Li, L. Lin, Y. L. Liu, X. X. Li, Spectrosc. Spectr. Anal., 27, 91-94 (2007).Y. Wang, G. Li, L. Lin, Y. L. Liu, X. X. Li, Spectrosc. Spectr. Anal., 27, 91-94 (2007).G. Li, C. Xiong, H. Q. Wang, L. Lin, B. J. Zhang, Y. Tong, Spectrosc. Spectr. Anal., 31, 1857-1861 (2011).G. Li, C. Xiong, H. Q. Wang, L. Lin, B. J. Zhang, Y. Tong, Spectrosc. Spectr. Anal., 31, 1857-1861 (2011).G. Li, M. Zhou, L. Lin, Opt. Quantum Electron., 46, 691-698 (2014).G. Li, M. Zhou, L. Lin, Opt. Quantum Electron., 46, 691-698 (2014).W. Q. He, X. X. Li, M. J. Wang, G. Li, L. Lin, Anal. Methods, 7, 5565-5573 (2015).W. Q. He, X. X. Li, M. J. Wang, G. Li, L. Lin, Anal. Methods, 7, 5565-5573 (2015).G. Li, Y. Wang, L. Lin, Y. L. Liu, X. X. Li, S. Y. Lu, IEEE Conference Publications-2005 IEEE Engineering in Medicine and Biology 27th Annual Conference, 1960-1963 (2005).G. Li, Y. Wang, L. Lin, Y. L. Liu, X. X. Li, S. Y. Lu, IEEE Conference Publications-2005 IEEE Engineering in Medicine and Biology 27th Annual Conference, 1960-1963 (2005).I. W. Selesnick, R. G. Baraniuk, N. C. Kingsbury, IEEE Signal Process. Mag., 22, 123-151 (2005).I. W. Selesnick, R. G. Baraniuk, N. C. Kingsbury, IEEE Signal Process. Mag., 22, 123-151 (2005).Y. Peng, G. Li, M. Zhou, H. L. Wang, L. Lin, RSC Adv., 7, 11198-11205 (2017).Y. Peng, G. Li, M. Zhou, H. L. Wang, L. Lin, RSC Adv., 7, 11198-11205 (2017).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.