高信噪比的动态光谱(dynamic spectrum, DS)提取是实现高精度动态光谱血液成分无创检测的一个关键。 为了进一步提高提取的精度和速度, 从原理上分析了各单波长光电容积脉搏波(photoelectric plethysmography, PPG)的线性相似性, 并基于此性质提出了补偿拟合法: 首先按照PPG单周期采样点数进行滑动平均得到漂移基线进行补偿, 除去基线漂移; 其次用各波长对数PPG与全波长叠加平均模板PPG进行最小二乘拟合, 提取一次项系数构成DS。 利用拟合提取法对近红外和可见光波段各25组PPG数据样本进行DS提取实验验证, 并将结果与单沿提取法进行平滑性指标的对比, 结果表明: 近红外和可见光波段补偿拟合法获取DS的平均方差分别为单沿提取法的77.9%和59.5%, 稳定提高了DS的平滑性; 近红外和可见光波段补偿拟合法处理时间分别可以达到单沿提取法的10%和20%, 处理速度得到显著改善。 补偿拟合法在单沿提取法的基础上稳定提高了DS的信噪比, 改善了DS提取质量, 缩减了提取时间, 并简化了处理步骤, 有望推动DS无创血液成分检测的发展。

为实现血液成分无创检测, 针对动态光谱（dynamic spectrum, DS）时域单拍提取法存在的不足, 提出时域差值提取法, 即顺序提取各波长对数光电脉搏波上相距理想差值间隔的两对应采样点的绝对差值构成差值DS, 利用统计方法优选若干有效差值DS进行叠加平均获取最终DS输出。 对48例志愿者的实验数据分别利用差值提取法和单拍提取法进行DS提取, 结果表明: 差值提取法提取DS的去噪效果略优于单拍提取法; 对单一个体可获取有效DS的平均个数由48个改善为130个, 有效DS间均方误差的平均值由0.39改善为0.006, 运算速度提升了近20倍。 新方法显著提高了DS提取的质量。

为了提高动态光谱(dynamic spectrum, DS)数据处理方法的效率与精度, 采用单拍提取技术, 即对所采集全部波长对应的光电容积脉搏波(photoelectric plethysmography, PPG)叠加平均所得到的全波段PPG, 以单个脉搏为周期, 提取其上升沿作为模板； 用该模板校正各个波长PPG的上升沿, 再以此计算吸光度的差分值, 进而得到单拍DS； 然后根据3σ准则, 剔除其中含有粗大误差的单拍DS, 对剩余单拍DS进行叠加平均, 作为最终输出的DS。 测量10名志愿者的数据, 与频域提取法的处理结果进行对比: 同一个体同一手指DS相关系数离差平方和由0.006 775改善到0.000 384 0； 同一个体不同手指DS相关系数离差平方和由0.013 93改善到0.002 205, 而不同个体DS之间的差异性有明显增加。 结果表明, 单拍提取技术可以更快地得到高质量的DS数据, 加速了DS进入实际应用的进程。