中国医学物理学杂志2024,Vol.41Issue(5) :594-599.DOI:10.3969/j.issn.1005-202X.2024.05.010

基于支持向量回归的血红蛋白浓度无创检测模型

Non-invasive detection model for hemoglobin concentration based on support vector regression

彭福来 水圆圆 张宁玲 陈财 王卫东
中国医学物理学杂志2024,Vol.41Issue(5) :594-599.DOI:10.3969/j.issn.1005-202X.2024.05.010

基于支持向量回归的血红蛋白浓度无创检测模型

Non-invasive detection model for hemoglobin concentration based on support vector regression

彭福来 1水圆圆 2张宁玲 1陈财 1王卫东3
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作者信息

  • 1. 山东中科先进技术有限公司,山东济南 250000
  • 2. 山东大学数学学院,山东济南 250100
  • 3. 中国人民解放军总医院医疗器械研发与临床评价中心,北京 100853
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摘要

为实现血红蛋白浓度的无创检测,设计基于支持向量回归的血红蛋白浓度检测方法.首先,基于Beer-Lambert定律建立血红蛋白无创检测数学模型;然后,对采集的光电容积脉搏波描记法(PPG)信号进行降噪和滤除基线漂移处理后提取出血红蛋白浓度特征信息,并使用递归特征消除算法对提取的特征信息进行选择,以去除冗余特征;最后,将筛选出的29个特征信息作为回归模型的输入特征,并采用支持向量回归算法构建血红蛋白预测回归模型.通过对249例临床数据进行试验验证(其中199例作为训练数据集,50例作为测试数据集),得出预测值与参考值的均方根误差为1.83 g/dL,相关系数为0.75(P<0.01),试验结果表明本文方法与传统有创检测方法具有较强的一致性.

Abstract

To achieve non-invasive detection of hemoglobin concentration,a hemoglobin concentration detection method based on support vector regression is designed.A mathematical model for non-invasive hemoglobin detection is established based on the Beer-Lambert law.After removing the noise and baseline drift from the collected photoplethysmography signals,hemoglobin concentration information is extracted,and a recursive feature elimination algorithm is used to select the extracted information and eliminate redundant features.Finally,29 key features are identified as input to construct a hemoglobin prediction model using support vector regression algorithm.Experimental validation is conducted on 249 clinical data samples(199 cases in training dataset and 50 in test dataset),resulting in a root mean square error of 1.83 g/dL between predicted values and references,with a correlation coefficient of 0.75(P<0.01),demonstrating the high consistency of the proposed method and traditional invasive detection methods.

关键词

血红蛋白浓度/无创检测/光电容积脉搏波描记法/支持向量回归

Key words

hemoglobin concentration/non-invasive detection/photoplethysmography/support vector regression

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基金项目

山东省自然科学基金(ZR2020QF024)

山东省自然科学基金(ZR2021ZD40)

出版年

2024
中国医学物理学杂志
南方医科大学,中国医学物理学会

中国医学物理学杂志

CSTPCD
影响因子:0.483
ISSN:1005-202X
参考文献量25
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