專利名稱：自適應(yīng)閾值的波形峰谷識(shí)別方法和裝置的制作方法
自適應(yīng)閾值的波形峰谷識(shí)別方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種波形的峰谷識(shí)別方法和裝置，尤其涉及自適應(yīng)閾值的 波形峰谷識(shí)別方法和裝置。背景技術(shù)：
在一些心臟手術(shù)和其他重大手術(shù)時(shí)，對(duì)血壓進(jìn)行實(shí)時(shí)變化的監(jiān)測(cè)具有 很重要的臨床價(jià)值，這就需要采用有創(chuàng)血壓監(jiān)測(cè)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。有創(chuàng)壓測(cè)量 的基本原理是首先將導(dǎo)管通過(guò)穿剌，植入被測(cè)部位的血管內(nèi)，導(dǎo)管的體外 端口直接與壓力傳感器相連接，在導(dǎo)管內(nèi)注入生理鹽水，由于液體具有壓 力傳遞作用，血管內(nèi)的壓力將通過(guò)導(dǎo)管內(nèi)液體被傳遞到外部的壓力傳感器 上，從而可實(shí)時(shí)獲得血管內(nèi)壓力變化的動(dòng)態(tài)波形，通過(guò)特定的計(jì)算方法， 可獲得收縮壓，舒張壓和平均動(dòng)脈壓。
通過(guò)對(duì)有創(chuàng)壓波形的識(shí)別找出脈搏波中的波峰和波谷，波峰代表收縮 壓，波谷代表舒張壓，而平均動(dòng)脈壓則根據(jù)公式計(jì)算。因此波形識(shí)別是有 創(chuàng)壓計(jì)算的核心，波形識(shí)別率的高低直接關(guān)系到有創(chuàng)壓計(jì)算的準(zhǔn)確性?，F(xiàn) 有的有創(chuàng)壓波形識(shí)別是一種過(guò)高低閾值判定波形峰谷的方法，高低閾值根 據(jù)最近兩秒內(nèi)的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)刷新。高閾值=最近兩秒波形數(shù)據(jù)最小值
+ (最近兩秒波形數(shù)據(jù)最大值-最近兩秒波形數(shù)據(jù)最小值)*3/4，低閾值=最近 兩秒波形數(shù)據(jù)最小值+(最近兩秒波形數(shù)據(jù)最大值-最近兩秒波形數(shù)據(jù)最小 值)*1/4,過(guò)高閾值則認(rèn)為是波峰，過(guò)低閾值則認(rèn)為是波谷，波峰對(duì)應(yīng)收縮 壓，波谷對(duì)應(yīng)舒張壓，根據(jù)波形判斷的峰谷值及位置從而計(jì)算出對(duì)應(yīng)的收 縮壓、舒張壓、平均壓及脈率參數(shù)值。在有創(chuàng)壓波形正常情況下，如標(biāo)準(zhǔn) 的模擬器波形或者穩(wěn)定的病人有創(chuàng)壓臨床監(jiān)測(cè)波形，這種方法波形識(shí)別的 準(zhǔn)確性能夠得到保證。通過(guò)對(duì)該方法的理論分析及實(shí)際臨床數(shù)據(jù)驗(yàn)證表明， 這種方法在有創(chuàng)壓波形受擾或者被形異常時(shí)，波形識(shí)別的準(zhǔn)確性大為降低， 從而影響有創(chuàng)壓測(cè)量參數(shù)的準(zhǔn)確性。在測(cè)量過(guò)程中有時(shí)會(huì)受到手術(shù)過(guò)程等 外部因素干擾而導(dǎo)致有創(chuàng)壓壓力波形受擾，另一方面部分特殊病人如心律 失常病人等的有創(chuàng)壓壓力波形比較異常，所有這些情況有可能會(huì)影響到有
創(chuàng)壓波形的正確識(shí)別。因此現(xiàn)有技術(shù)具有以下缺點(diǎn)
1. 波形識(shí)別率不高，抗干擾能力差，容易誤檢和漏檢峰谷。
2. 缺乏對(duì)峰谷判斷的臨床條件約束，導(dǎo)致峰谷數(shù)量不匹配(即收縮壓 與舒張壓次數(shù)不匹配)，出現(xiàn)連續(xù)波峰或連續(xù)波谷情況發(fā)生，不符合臨床實(shí) 際情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，提供一種自適應(yīng)閾值 的波形峰谷識(shí)別方法和裝置，提高波形識(shí)別率，為臨床提供更準(zhǔn)確的參考 壓力數(shù)據(jù)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種自適應(yīng)閾值的波形峰谷識(shí)別方法，
包括以下步驟
Al、設(shè)立多級(jí)幅度閾值，包括用于滿足動(dòng)態(tài)波形峰谷識(shí)別的最小幅
度閾值Ymin、用于滿足動(dòng)態(tài)波形峰谷識(shí)別的最大幅度閾值Ymax、表示相鄰 兩級(jí)閾值之間的幅度差值的閾值步長(zhǎng)S和表示包括最小閾值及最大閾值在 內(nèi)的閾值組內(nèi)的閾值個(gè)數(shù)的閾值級(jí)數(shù)N，且N= (Ymax-Ymin) /S+l，第n 級(jí)幅度閾值丫1141^11+ (n-l) S;
Bl、搜索波形中的局部波峰和局部波谷信息；
Cl、對(duì)局部波峰或局部波谷的振幅進(jìn)行閾值判斷，若局部波峰或局部 波谷的振幅大于多級(jí)幅度閾值中的某一級(jí)幅度閾值，則認(rèn)為該局部波峰或 局部波谷為閾值波峰或閾值波谷；
Dl、對(duì)閾值波峰和閾值波谷經(jīng)過(guò)振幅和時(shí)間閾值的判斷，確定有效波 峰和有效波谷。
其中，所述步驟B1包括以下步驟在待檢測(cè)的一組樣本數(shù)據(jù)s(n)中， 將第k個(gè)樣本數(shù)據(jù)s(k)分別與其相鄰的樣本數(shù)據(jù)s(k-l)和s(k+l)進(jìn)行比 較，若s(k) 〉 s(k-l)且s(k) > s(k+l)，則樣本數(shù)據(jù)s(k)為局部波峰； 若s(k) < s(k-l)且s(k) < s(k+l)，則樣本數(shù)據(jù)s(k)為局部波谷。
其中，所述步驟D1包括有效波峰判斷步驟，所述有效波峰判斷步驟包
括以下步驟
DU1、檢測(cè)當(dāng)前閾值波峰和第一真峰之間的差值，所述第一真峰為當(dāng) 前閾值波峰之前的最新檢測(cè)到的有效波峰；
D112、根據(jù)步驟Dlll的差值計(jì)算待定峰峰級(jí)差D，所述待定峰峰級(jí)差 D等于所述差值除以閾值步長(zhǎng)S;
D113、檢測(cè)待定峰峰周期T1，所述待定峰峰周期Tl為當(dāng)前閾值波峰 和第一真峰之間的時(shí)間間隔;
D114、檢測(cè)第一峰峰周期T2，所述第一峰峰周期T2為第一真峰和第 二真峰之間的時(shí)間間隔，所述第二真峰為次新檢測(cè)到的有效波峰；
D115、判斷是否D〈0時(shí)且T1/T2〈A2*D+B2,如果是，則該當(dāng)前閾值波 峰為無(wú)效波峰，否則該當(dāng)前閾值波峰為有效波峰，其中，所述A2、 B2為大 于0的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)(請(qǐng)發(fā)明人確認(rèn)是否正確？)；
D116、更新第一真峰和第二真峰的信息；
所述步驟Dl還包括有效波谷判斷步驟，所述有效波谷判斷步驟包括以 下步驟
D121、判斷當(dāng)前閾值波谷是否在參考波峰之前，且在前一參考波峰之 后，所述參考波峰為在有效波谷識(shí)別時(shí)在該有效波谷之后的第一個(gè)有效波 峰，如果是則執(zhí)行步驟D122，如果不是則結(jié)束；
D122、判斷當(dāng)前閾值波谷與參考波峰的差值的絕對(duì)值是否大于最小幅 度閾值Ymin (請(qǐng)發(fā)明人確認(rèn)是否正確？)，如果是，則執(zhí)行步驟D123，如 果不是則結(jié)束；
D123、判斷在參考波峰和前一參考波峰之間是否已經(jīng)存在有效波谷， 如果是，則執(zhí)行步驟D124，如果不是，則該當(dāng)前閾值波谷為有效波谷；
D124、在所述有效波谷和當(dāng)前閾值波谷中檢測(cè)出與參考波峰最近的閾 值波谷，則該閾值波谷為有效波谷。
本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)是在步驟D114之后和步驟D116之前還包括以 下步驟
判斷是否D〉二0時(shí)且T1/T2〈AWD+B1，如果是，則該當(dāng)前閾值波峰為有 效波峰且覆蓋當(dāng)前的第一真峰，其中，所述A1、B1為大于O的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)(請(qǐng) 發(fā)明人確認(rèn)是否正確？ A1和A2、 B1和B2之間是否有大小關(guān)系？)。
其中，所述波形為有創(chuàng)血壓波形，在步驟B1之前還包括以下步驟對(duì) 采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行中值濾波；在步驟D1之后還包括以下步驟記錄該有效波峰 或有效波谷的信息。
本發(fā)明還同時(shí)提供一種自適應(yīng)閾值的波形峰谷識(shí)別裝置，包括-
多級(jí)幅度閾值設(shè)置單元，用于設(shè)立并存儲(chǔ)多級(jí)幅度閾值，所述多級(jí)幅 度閾值包括用于滿足動(dòng)態(tài)波形峰谷識(shí)別的最小幅度閾值Ymin、用于滿足 動(dòng)態(tài)波形峰谷識(shí)別的最大幅度閾值Ymax、表示相鄰兩級(jí)閾值之間的幅度差 值的閾值步長(zhǎng)S和表示包括最小閾值及最大閾值在內(nèi)的閾值組內(nèi)的閾值個(gè) 數(shù)的閾值級(jí)數(shù)N，且N= (Ymax-Ymin)/S+l ，第n級(jí)幅度閾值Yn=Ymin+(n-l)
S;
局部峰谷搜索單元，用于搜索波形中的局部波峰和局部波谷信息；
閾值判斷單元，用于對(duì)局部波峰或局部波谷的振幅進(jìn)行閾值判斷，若 局部波峰或局部波谷的振幅大于多級(jí)幅度閾值中的某一級(jí)幅度閾值，則認(rèn) 為該局部波峰或局部波谷為閾值波峰或閾值波谷；
有效峰谷判斷單元，用于對(duì)閾值波峰和閾值波谷進(jìn)行振幅和時(shí)間閾值 的判斷，以確定有效波峰和有效波谷。
其中，所述局部峰谷搜索單元包括第一比較單元，所述第一比較單元 用于在待檢測(cè)的一組樣本數(shù)據(jù)s (n)中將第k個(gè)樣本數(shù)據(jù)s (k)分別與其相鄰 的樣本數(shù)據(jù)s(k-l)和s(k+l)進(jìn)行比較，若s(k) 〉s(k-l)且s(k) 〉s(k+l)， 則確定樣本數(shù)據(jù)s(k)為局部波峰；若s(k) 〈 s(k-l)且s(k) 〈 s(k+l)， 則確定樣本數(shù)據(jù)s (k)為局部波谷。
其中，所述有效峰谷判斷單元包括有效波峰判斷單元，所述有效波峰 判斷單元包括第一檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)當(dāng)前閾值波峰和第一真峰之間的
差值，所述第一真峰為當(dāng)前閾值波峰之前的最新檢測(cè)到的有效波峰；第二 檢測(cè)模塊，用于根據(jù)第一檢測(cè)模塊計(jì)算出的差值計(jì)算待定峰峰級(jí)差D，所
述待定峰峰級(jí)差D等于所述差值除以閾值步長(zhǎng)S;第三檢測(cè)模塊，用于檢
測(cè)待定峰峰周期Tl，所述待定峰峰周期Tl為當(dāng)前閾值波峰和第一真峰之 間的時(shí)間間隔；第四檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)第一峰峰周期T2，所述第一峰峰 周期T2為第一真峰和第二真峰之間的時(shí)間間隔，所述第二真峰為次新檢測(cè) 到的有效波峰；第一判斷模塊，用于判斷是否D〈0時(shí)且T1/T2〈A2*D+B2， 如果是，則判斷該當(dāng)前閾值波峰為無(wú)效波峰，否則判斷該當(dāng)前閾值波峰為 有效波峰，其中，所述A2、 B2為大于0的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；更新模塊，用于更新 第一真峰和第二真峰的信息。
所述有效峰谷判斷單元還包括有效波谷判斷單元，所述有效波谷判斷 單元包括第三判斷模塊，用于判斷當(dāng)前閾值波谷是否在參考波峰之前， 且在前一參考波峰之后，所述參考波峰為在有效波谷識(shí)別時(shí)在該有效波谷 之后的第一個(gè)有效波峰；第四判斷模塊，用于判斷當(dāng)前閾值波谷與參考波 峰的差值的絕對(duì)值是否大于最小幅度閾值Ymin;第五判斷模塊，用于根據(jù)
第四判斷模塊的結(jié)果判斷在參考波峰和前一參考波峰之間是否已經(jīng)存在有 效波谷，且在未存在有效波谷時(shí)確定該當(dāng)前閾值波谷為有效波谷；第六判 斷模塊，用于在第五判斷模塊判斷參考波峰和前一參考波峰之間已經(jīng)存在 有效波谷時(shí)在所述有效波谷和當(dāng)前閾值波谷中檢測(cè)出與參考波峰最近的閾 值波谷，并確定該閾值波谷為有效波谷。 本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)是:所述有效波峰判斷單元還包括第二判斷模塊，
所述第二判斷模塊用于判斷是否D〉^時(shí)且T1/T2〈AWD+B1，如果是，則判 斷該當(dāng)前閾值波峰為有效波峰且覆蓋當(dāng)前的第一真峰，其中，所述A1、 Bl 為大于0的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。
本發(fā)明的有益效果是1)由于本發(fā)明可根據(jù)不同情況下的波形選擇 一適應(yīng)的幅度閾值，所以波形識(shí)別率高，抗干擾能力強(qiáng)。2)通過(guò)進(jìn)一步的 有效峰谷的識(shí)別，增加了對(duì)峰谷識(shí)別的臨床約束，使之與臨床實(shí)際情況相 符。


圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例的流程圖2為局部峰谷檢測(cè)示意圖3為本發(fā)明多級(jí)幅度閾值識(shí)別流程圖4為有效波峰識(shí)別流程圖5為有效波谷識(shí)別流程圖6為本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)方框圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明的核心內(nèi)容是首先通過(guò)多級(jí)幅度閾值將波形(例如有創(chuàng)壓血 壓波形)中可能的峰谷識(shí)別出來(lái)，稱之為閾值峰谷，然后再結(jié)合已經(jīng)識(shí)別 出來(lái)的峰谷歷史數(shù)據(jù)從幅度和周期兩方面綜合判斷待選峰谷，優(yōu)選出其中 的有效峰谷，具體步驟如圖1所示
第一步，多級(jí)幅度閾值檢測(cè)。不同的人或同一人在不同的狀態(tài)下脈搏 波幅度不同，在波形幅度較高時(shí)小波峰可能是干擾信號(hào)，存在誤檢的可能 性；在波形幅度較小的時(shí)候可能漏檢甚至檢測(cè)不出來(lái)。為了解決這個(gè)問(wèn)題 本發(fā)明中設(shè)置多個(gè)級(jí)別的幅度閾值，將滿足條件的峰谷識(shí)別出來(lái)，稱之為 閾值峰谷，再通過(guò)有效峰谷識(shí)別篩選出正確的峰谷信息。
第二步，有效峰谷識(shí)別。結(jié)合歷史數(shù)據(jù)對(duì)多級(jí)幅度閾值峰谷信息進(jìn)行 幅值、時(shí)間方面的綜合判斷，提取有效峰谷信息。有創(chuàng)壓波形識(shí)別流程如 圖1。
為了消除采集的血壓數(shù)據(jù)中的干擾信號(hào)，在多級(jí)幅度閾值檢測(cè)之前， 先進(jìn)行中值濾波，去除血壓數(shù)據(jù)中的干擾信號(hào)。
以下按照有創(chuàng)壓波形識(shí)別流程分為以下幾個(gè)方面分別進(jìn)行說(shuō)明
1.多級(jí)幅度閾值檢測(cè)
1.1多級(jí)幅度閾值概念的引出
不同人或同一個(gè)人在不同時(shí)刻的動(dòng)態(tài)壓波形幅度有時(shí)差別比較大，如 何確定一個(gè)合適的幅度閾值，將有效的動(dòng)態(tài)壓峰谷信息正確提取出來(lái)，同 時(shí)要最大程度的減少有效峰谷的誤檢及漏檢，是有創(chuàng)壓波形識(shí)別的重點(diǎn)和 難點(diǎn)。閾值過(guò)大容易漏檢，閾值過(guò)小容易誤檢，同時(shí)有創(chuàng)壓波形又在實(shí)時(shí) 變化，這就要求設(shè)置的閾值要根據(jù)動(dòng)態(tài)壓波形的變化而進(jìn)行適時(shí)調(diào)整，為 此本發(fā)明引入了多級(jí)幅度閾值識(shí)別方法。
1.2多級(jí)幅度閾值及其相關(guān)要素的定義
多級(jí)幅度閾值用于動(dòng)態(tài)壓波形識(shí)別的一組幅度閾值，包括最小閾值、 最大閾值及閾值步長(zhǎng)、閾值級(jí)數(shù)四個(gè)要素。
最小閾值Ymin:滿足動(dòng)態(tài)壓波形峰谷識(shí)別最小的幅度閾值。 最大閾值Ymax:滿足動(dòng)態(tài)壓波形峰谷識(shí)別最大的幅度閾值。 閾值步長(zhǎng)S:相鄰兩級(jí)閾值之間的幅度差值，根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置。 閾值級(jí)數(shù)N:包括最小閾值及最大閾值在內(nèi)的閾值組內(nèi)的閾值個(gè)數(shù)
上述最小閾值、最大閾值、閾值步長(zhǎng)和閾值級(jí)數(shù)為經(jīng)驗(yàn)值，需要根據(jù) 實(shí)際情況而定，不同的應(yīng)用領(lǐng)域不盡相同，主要取決于波形特點(diǎn)，例如有
創(chuàng)壓波形識(shí)別中可以設(shè)置最小閾值為5mmHG，最大閾值為40mmHG，閾值步 長(zhǎng)為10mmHG，閾值級(jí)數(shù)6。
且N二 (Ymax-Ymin) /S+l，第n級(jí)幅度閾值Yn=Ymin+ (n-l) S。
1.3多級(jí)幅度閾值識(shí)別的目的
多級(jí)幅度閾值識(shí)別的目的主要是將不同閾值級(jí)別的峰谷信息提取出 來(lái)，為后續(xù)的峰谷優(yōu)選提供充分的信息支持。與單級(jí)幅度閾值識(shí)別相比， 多級(jí)幅度閾值提取的峰谷信息更充分。
1.4多級(jí)幅度閾值識(shí)別過(guò)程
第一步，局部峰谷搜索。搜索有創(chuàng)壓波形中的局部峰谷信息，這是閾
值峰谷的必要條件。
在某一組樣本數(shù)據(jù)s(n)中，將第k個(gè)樣本數(shù)據(jù)s(k)分別與其相鄰的
樣本數(shù)據(jù)s(k-l)和s(k+l)進(jìn)行比較。
若有s(k) > s(k-l)且s(k) 〉 s(k+l)則稱s(k)為局部波峰。 若有s(k) 〈 s(k-l)且s(k) < s(k+l)則稱s(k)為局部波谷。 局部峰谷搜索是呼吸算法識(shí)別的基礎(chǔ)，通過(guò)局部峰谷的搜索我們可獲得每個(gè)局部峰谷的幅度和位置(時(shí)間的離散化表示)信息。局部峰谷是呼吸 峰谷的必要條件，只有通過(guò)了綜合閾值判斷的局部峰谷才是呼吸峰谷。圖
2是通過(guò)matalb模擬的局部峰搜索示意圖，圖中LP表示局部波峰，LV表 示局部波谷。
第二步，閾值判定。對(duì)搜索到的局部峰谷進(jìn)行多級(jí)閾值判定，判斷局 部峰谷的振幅是否大于多級(jí)幅度閾值中的某一級(jí)幅度閾值，，若是則為該級(jí) 別的閾值峰谷，否則不是。提取滿足閾值條件的峰谷信息。
多級(jí)幅度閾值識(shí)別流程如圖3所示，包括以下步驟-
在步驟Sll，開(kāi)始搜索局部峰谷，然后執(zhí)行步驟S12;
在步驟S12，判斷找到的是否是局部波峰，即該值是否大于其相鄰的 樣本數(shù)據(jù)，如果是則為局部波峰，則執(zhí)行步驟S13，如果不是，則執(zhí)行步 驟S14;
在步驟S13，對(duì)局部波峰進(jìn)行多級(jí)幅度閾值識(shí)別，當(dāng)局部波峰的幅度 大于某一級(jí)別的閾值時(shí)，則為該級(jí)別的閾值波峰，例如某個(gè)局部波峰大于 第三級(jí)幅度閾值，則該局部波峰肯定也大于第一、二級(jí)幅度閾值，但應(yīng)以 小于該局部波峰的最大幅度閾值來(lái)算，所以只認(rèn)為該局部波峰為第三級(jí)幅 度閾值的閾值波峰；
在步驟S14，判斷找到的是否是局部波谷，即該值是否小于其相鄰的 樣本數(shù)據(jù)，如果是則為局部波谷，則執(zhí)行步驟S15，如果不是，則結(jié)束；
在步驟S15，對(duì)局部波谷進(jìn)行多級(jí)幅度閾值識(shí)別，當(dāng)局部波谷的幅度 大于某一級(jí)別的閾值時(shí)，則為該級(jí)別的閾值波谷，閾值波谷的判斷方法與 閾值波峰的判斷方法相同。
上述步驟中，顯然步驟S12和S14的順序可以調(diào)換。
在上述步驟中，將所有級(jí)別的閾值峰谷都找出來(lái)，然后在下面步驟中 進(jìn)行優(yōu)選。
2.有效峰谷識(shí)別
2.1有效峰谷相關(guān)定義
閾值峰谷經(jīng)過(guò)多級(jí)閾值檢測(cè)提取出來(lái)的峰谷信息稱為閾值峰谷。 有效峰谷經(jīng)過(guò)振幅及時(shí)間閾值綜合判斷確定的閾值峰谷稱為有效峰谷。
第一真峰最新檢測(cè)到的有效波峰。 第二真峰次新檢測(cè)到的有效波峰。
第一真谷最新檢測(cè)到的有效波谷。 第二真谷次新檢測(cè)到的有效波谷。 第一峰峰周期第一真峰與第二真峰的時(shí)間間隔。 第一谷谷周期第一真谷與第二真谷的時(shí)間間隔。 待定峰峰周期待檢測(cè)的閾值波峰與第一真峰的時(shí)間間隔。 待定谷谷周期待檢測(cè)的閾值波谷與第一真谷的時(shí)間間隔。 待定峰峰級(jí)差待檢測(cè)的閾值波峰與第一真峰的幅值差除以閾值步長(zhǎng) 的商。
參考波峰在有效波谷識(shí)別時(shí)在該有效波谷之后的第一個(gè)有效波峰。 經(jīng)過(guò)多級(jí)幅度閾值提取出來(lái)的峰谷信息只是有效峰谷的必要條件，必 須經(jīng)過(guò)振幅及時(shí)間閾值綜合判斷才能成為有效峰谷，有效峰谷的選擇是有 創(chuàng)壓波形識(shí)別的核心內(nèi)容，它的好壞直接關(guān)系到有創(chuàng)壓波形識(shí)別算法動(dòng)態(tài) 壓識(shí)別的優(yōu)劣。
2.2有效波峰的識(shí)別
有效波峰的判斷不僅直接關(guān)系到收縮壓的計(jì)算，還直接關(guān)系到脈率的 計(jì)算及間接關(guān)系到有效波谷的判斷，在有創(chuàng)壓波形識(shí)別中處于核心的地位， 其主要指導(dǎo)思想是增加幅度變化與周期變化之間的制約，設(shè)T1為待定峰峰
周期，T2為第一峰峰周期，D為待定峰峰級(jí)差，有效波峰的識(shí)別如圖4所
示，包括以下步驟
在步驟S21，檢測(cè)當(dāng)前閾值波峰和第一真峰之間的差值，根據(jù)差值計(jì) 算待定峰峰級(jí)差D，檢測(cè)待定峰峰周期Tl和第一峰峰周期T2，然后執(zhí)行步 驟S22;
在步驟S22，判斷待定峰峰級(jí)差D是否大于或等于O，如果是則執(zhí)行步 驟S23，如果不是則執(zhí)行步驟S24;
在步驟S23，判斷T1/T2〈AWD+B1是否成立，如果是則執(zhí)行步驟S26， 如果不是則執(zhí)行步驟S25;
在步驟S24,判斷T1/T2〈A2*D+B2是否成立，如果是，則判定該當(dāng)前 閾值波峰為無(wú)效波峰，這種情況表示周期很小，而且振幅也比較小，有可 能只是一個(gè)小干擾，所以放棄當(dāng)前的閾值波峰。在該式中，Tl、 T2為周期， D為峰峰級(jí)差，若級(jí)差越大，判定當(dāng)前級(jí)別的閾值波峰所需要的周期就越 長(zhǎng)，反之亦然。如果不成立則執(zhí)行步驟S25，其中，所述A2、 B2為大于0 的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；
在步驟S25，判定該當(dāng)前閾值波峰為有效波峰，并執(zhí)行步驟S27;
在步驟S26，判定該當(dāng)前閾值波峰為有效波峰并覆蓋第一真峰，這種 情況表示周振幅很大而周期很短，就意味著前一個(gè)波峰可能為假峰，因此 將其刪除，然后執(zhí)行步驟S27;
在步驟S27，根據(jù)最新確定的有效波峰更新第一真峰和第二真峰的信息。
其中A1、 Bl、 A2、 B2為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。 2.3有效波谷的識(shí)別
有效波谷在臨床上對(duì)應(yīng)舒張壓，舒張壓在臨床上與收縮壓是一一對(duì)應(yīng) 關(guān)系，即每次收縮壓之后舒張壓，舒張壓之后是收縮壓。在正常情況下， 舒張壓一般為兩次收縮壓之間的最小值，但在波形受擾或者病人心臟活動(dòng) 異常時(shí)，兩次收縮壓之間的最小值不一定是舒張壓。為了確保計(jì)算出來(lái)的 舒張壓最大程度上與臨床實(shí)際情況相符，有效波谷的識(shí)別如圖5所示，包 括以下步驟
在步驟S31，判斷當(dāng)前閾值波谷是否在參考波峰之前，如果不是則結(jié) 束，如果是則執(zhí)行步驟S32;
在步驟S32，判斷當(dāng)前閾值波谷是否在前一參考波峰之后，如果不是 則結(jié)束，如果是則執(zhí)行步驟S33;
在步驟S33，判斷當(dāng)前閾值波谷與參考波峰是否滿足最小幅度閾值條 件，即當(dāng)前閾值波谷與參考波峰的幅度差的絕對(duì)值是否大于多級(jí)幅度閾值 中的最小閾值，如果是則執(zhí)行步驟S34，如果不是則結(jié)束；
在步驟S34，判斷在前一參考波峰和參考波峰之間是否存在其它有效 波谷，如果有則執(zhí)行步驟S35，如果沒(méi)有則執(zhí)行步驟S37，確認(rèn)當(dāng)前閾值波 谷為有效波谷；
在步驟S35，判斷當(dāng)前閾值波谷與其它有效波谷相比是否離參考波峰 最近，如果是則執(zhí)行步驟S36,確認(rèn)當(dāng)前閾值波谷為有效波谷，確保兩相 鄰有效波峰之間有且只有一個(gè)有效波谷，如果不是則結(jié)束。
上述流程中，步驟S31和步驟S32的順序可進(jìn)行調(diào)換，步驟S33和步 驟S34的順序也可根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)換。
根據(jù)上述方法的自適應(yīng)閾值的波形峰谷識(shí)別裝置如圖6所示，包括 多級(jí)幅度閾值設(shè)置單元、局部峰谷搜索單元、閾值判斷單元和有效峰谷判
斷單元o
多級(jí)幅度閾值設(shè)置單元用于設(shè)立并存儲(chǔ)多級(jí)幅度閾值，所述多級(jí)幅度
閾值包括用于滿足動(dòng)態(tài)波形峰谷識(shí)別的最小幅度閾值Ymin、用于滿足動(dòng) 態(tài)波形峰谷識(shí)別的最大幅度閾值Ymax、表示相鄰兩級(jí)閾值之間的幅度差值 的閾值步長(zhǎng)S和表示包括最小閾值及最大閾值在內(nèi)的閾值組內(nèi)的閾值個(gè)數(shù) 的閾值級(jí)數(shù)N，且N: (Ymax-Ymin)/S+l，第n級(jí)幅度閾值Yn=Ymin+(n-l) S。
局部峰谷搜索單元用于搜索波形中的局部波峰和局部波谷信息。 閾值判斷單元用于對(duì)局部波峰或局部波谷的振幅進(jìn)行閾值判斷，若局
部波峰或局部波谷的振幅大于某一幅度閾值則判斷為閾值波峰或閾值波谷。
有效峰谷判斷單元用于對(duì)閾值波峰和閾值波谷進(jìn)行振幅和時(shí)間閾值的 判斷，以確定有效波峰和有效波谷。
其中，所述局部峰谷搜索單元包括第一比較單元，所述第一比較單元 用于在待檢測(cè)的一組樣本數(shù)據(jù)s (n)中將第k個(gè)樣本數(shù)據(jù)s (k)分別與其相鄰 的樣本數(shù)據(jù)s(k-l)和s(k+l)進(jìn)行比較，若s(k) 〉s(k-l)且s(k) 〉s(k+l)，
則確定樣本數(shù)據(jù)S(k)為局部波峰；若S(k) 〈 S(k-l)且S(k) 〈 S(k+1)， 則確定樣本數(shù)據(jù)s (k)為局部波谷。
其中，所述有效峰谷判斷單元包括有效波峰判斷單元和有效波谷判斷
單元，所述有效波峰判斷單元包括第一檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)當(dāng)前閾值波
峰和第一真峰之間的差值，所述第一真峰為當(dāng)前閾值波峰之前的最新檢測(cè)
到的有效波峰；第二檢測(cè)模塊，用于根據(jù)第一檢測(cè)模塊計(jì)算出的差值計(jì)算 待定峰峰級(jí)差D，所述待定峰峰級(jí)差D等于所述差值除以閾值步長(zhǎng)S;第三 檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)待定峰峰周期T1，所述待定峰峰周期T1為當(dāng)前閾值 波峰和第一真峰之間的時(shí)間間隔；第四檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)第一峰峰周期 T2，所述第一峰峰周期T2為第一真峰和第二真峰之間的時(shí)間間隔，所述第 二真峰為次新檢測(cè)到的有效波峰；第一判斷模塊，用于判斷是否D〈0時(shí)且 T1/T2<A2*D+B2，如果是，則判斷該當(dāng)前閾值波峰為無(wú)效波峰，否則判斷該 當(dāng)前閾值波峰為有效波峰，其中，所述A2、 B2為大于0的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；更新 模塊，用于更新第一真峰和第二真峰的信息。所述有效波峰判斷單元還可 以進(jìn)一步包括第二判斷模塊，所述第二判斷模塊用于判斷是否D〉=0時(shí)且 T1/T2<A1*D+B1，如果是，則判斷該當(dāng)前閾值波峰為有效波峰且覆蓋當(dāng)前的 第一真峰，其中，所述A1、 B1為大于0的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。
所述有效波谷判斷單元包括第三判斷模塊，用于判斷當(dāng)前閾值波谷
是否在參考波峰之前，且在前一參考波峰之后，所述參考波峰為在有效波
谷識(shí)別時(shí)在該有效波谷之后的第一個(gè)有效波峰；第四判斷模塊，用于判斷 當(dāng)前閾值波谷與參考波峰的差值的絕對(duì)值是否大于最小幅度閾值Ymin;第 五判斷模塊，用于根據(jù)第四判斷模塊的結(jié)果判斷在參考波峰和前一參考波 峰之間是否已經(jīng)存在有效波谷，且在未存在有效波谷時(shí)確定該當(dāng)前閾值波 谷為有效波谷；第六判斷模塊，用于在第五判斷模塊判斷參考波峰和前一 參考波峰之間已經(jīng)存在有效波谷時(shí)在所述有效波谷和當(dāng)前閾值波谷中檢測(cè) 出與參考波峰最近的閾值波谷，并確定該閾值波谷為有效波谷。
本發(fā)明除了可應(yīng)用于有創(chuàng)血壓波形中峰谷的識(shí)別，還可以用于其他無(wú) 固定閾值檢測(cè)的波形識(shí)別，通過(guò)自動(dòng)閾值調(diào)整并結(jié)合幅值與時(shí)間的歷史數(shù) 據(jù)優(yōu)化波形識(shí)別結(jié)果。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō) 明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù) 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若 干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)閾值的波形峰谷識(shí)別方法，其特征在于包括以下步驟A1、設(shè)立多級(jí)幅度閾值，包括用于滿足動(dòng)態(tài)波形峰谷識(shí)別的最小幅度閾值Ymin、用于滿足動(dòng)態(tài)波形峰谷識(shí)別的最大幅度閾值Ymax、表示相鄰兩級(jí)閾值之間的幅度差值的閾值步長(zhǎng)S和表示包括最小閾值及最大閾值在內(nèi)的閾值組內(nèi)的閾值個(gè)數(shù)的閾值級(jí)數(shù)N，且N＝(Ymax-Ymin)/S+l，第n級(jí)幅度閾值Yn＝Y(jié)min+(n-1)S；B1、搜索波形中的局部波峰和局部波谷信息；C1、對(duì)局部波峰或局部波谷的振幅進(jìn)行閾值判斷，若局部波峰或局部波谷的振幅大于多級(jí)幅度閾值中的某一級(jí)幅度閾值，則認(rèn)為該局部波峰或局部波谷為閾值波峰或閾值波谷；D1、對(duì)閾值波峰和閾值波谷經(jīng)過(guò)振幅和時(shí)間閾值的判斷，確定有效波峰和有效波谷。
2. 如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)閾值的波形峰谷識(shí)別方法，其特征在 于所述步驟B1包括以下步驟在待檢測(cè)的一組樣本數(shù)據(jù)s(n)中，將第 k個(gè)樣本數(shù)據(jù)s(k)分別與其相鄰的樣本數(shù)據(jù)s(k-l)和s(k+l)進(jìn)行比較， 若s (k) 〉 s (k-l)且s (k) 〉 s (k+l)，則樣本數(shù)據(jù)s (k)為局部波峰；若s (k) < s(k-l)且s(k) 〈 s(k+l)，則樣本數(shù)據(jù)s(k)為局部波谷。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的自適應(yīng)閾值的波形峰谷識(shí)別方法，其特 征在于所述步驟Dl包括有效波峰判斷步驟，所述有效波峰判斷步驟包括以下步驟Dlll、檢測(cè)當(dāng)前閾值波峰和第一真峰之間的差值，所述第一真峰為當(dāng) 前閾值波峰之前的最新檢測(cè)到的有效波峰；D112、根據(jù)步驟Dlll的差值計(jì)算待定峰峰級(jí)差D，所述待定峰峰級(jí)差 D等于所述差值除以閾值步長(zhǎng)S;D113、檢測(cè)待定峰峰周期T1，所述待定峰峰周期T1為當(dāng)前閾值波峰和第一真峰之間的時(shí)間間隔；D114、檢測(cè)第一峰峰周期T2，所述第一峰峰周期T2為第一真峰和第 二真峰之間的時(shí)間間隔，所述第二真峰為次新檢測(cè)到的有效波峰；D115、判斷是否D〈0時(shí)且T1/T2〈A2傘D+B2，如果是，則該當(dāng)前閾值波 峰為無(wú)效波峰，否則該當(dāng)前閾值波峰為有效波峰，其中，所述A2、 B2為 大于0的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；D116、更新第一真峰和第二真峰的信息。
4. 如權(quán)利要求3所述的自適應(yīng)閾值的波形峰谷識(shí)別方法，其特征在 于在步驟D114之后和步驟D116之前還包括以下步驟判斷是否D〉二0時(shí)且T1/T2〈AWD+B1，如果是，則該當(dāng)前閾值波峰為有 效波峰且覆蓋當(dāng)前的第一真峰，其中，所述A1、 B1為大于0的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的自適應(yīng)閾值的波形峰谷識(shí)別方法，其特 征在于所述步驟Dl還包括有效波谷判斷步驟，所述有效波谷判斷步驟 包括以下步驟D121、判斷當(dāng)前閾值波谷是否在參考波峰之前，且在前一參考波峰之 后，所述參考波峰為在有效波谷識(shí)別時(shí)在該有效波谷之后的第一個(gè)有效波 峰，如果是則執(zhí)行步驟D122，如果不是則結(jié)束；D122、判斷當(dāng)前閾值波谷與參考波峰的差值的絕對(duì)值是否大于最小幅 度閾值Ymin，如果是，則執(zhí)行步驟D123，如果不是則結(jié)束；D123、判斷在參考波峰和前一參考波峰之間是否已經(jīng)存在有效波谷， 如果是，則執(zhí)行步驟D124，如果不是，則該當(dāng)前閾值波谷為有效波谷；D124、在所述有效波谷和當(dāng)前閾值波谷中檢測(cè)出與參考波峰最近的閾 值波谷，則該閾值波谷為有效波谷。
6. 如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)閾值的波形峰谷識(shí)別方法，其特征在 于所述波形為有創(chuàng)血壓波形，在步驟Bl之前還包括以下步驟對(duì)采樣 數(shù)據(jù)進(jìn)行中值濾波；在步驟Dl之后還包括以下步驟記錄該有效波峰或 有效波谷的信息。
7. —種自適應(yīng)閾值的波形峰谷識(shí)別裝置，其特征在于包括多級(jí)幅度閾值設(shè)置單元，用于設(shè)立并存儲(chǔ)多級(jí)幅度閾值，所述多級(jí)幅度閾值包括用于滿足動(dòng)態(tài)波形峰谷識(shí)別的最小幅度閾值Ymin、用于滿足 動(dòng)態(tài)波形峰谷識(shí)別的最大幅度閾值Ymax、表示相鄰兩級(jí)閾值之間的幅度差 值的閾值步長(zhǎng)S和表示包括最小閾值及最大閾值在內(nèi)的閾值組內(nèi)的閾值個(gè) 數(shù)的閾值級(jí)數(shù)N， iN=(Ymax-Ymin)/S+l，第n級(jí)幅度閾值Yn=Ymin+(n-l) S;局部峰谷搜索單元，用于搜索波形中的局部波峰和局部波谷信息； 閾值判斷單元，用于對(duì)局部波峰或局部波谷的振幅進(jìn)行閾值判斷，若 局部波峰或局部波谷的振幅大于多級(jí)幅度閾值中的某一級(jí)幅度閾值，則認(rèn)為該局部波峰或局部波谷為閾值波峰或閾值波谷；有效峰谷判斷單元，用于對(duì)閾值波峰和閾值波谷進(jìn)行振幅和時(shí)間閾值 的判斷，以確定有效波峰和有效波谷。
8. 如權(quán)利要求7所述的自適應(yīng)閾值的波形峰谷識(shí)別裝置，其特征在 于所述局部峰谷搜索單元包括第一比較單元，所述第一比較單元用于在 待檢測(cè)的一組樣本數(shù)據(jù)s(n)中將第k個(gè)樣本數(shù)據(jù)s(k)分別與其相鄰的樣 本數(shù)據(jù)s(k-1)和s(k+l)進(jìn)行比較，若s(k) 〉 s(k-l)且s(k) 〉 s(k+l)，則確定樣本數(shù)據(jù)S(k)為局部波峰；若S(k) 〈 S(k-l)且S(k) 〈 S(k+1)， 則確定樣本數(shù)據(jù)s (k)為局部波谷。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的自適應(yīng)閾值的波形峰谷識(shí)別裝置，其特征在于所述有效峰谷判斷單元包括有效波峰判斷單元，所述有效波峰判 斷單元包括第一檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)當(dāng)前閾值波峰和第一真峰之間的差值，所述 第一真峰為當(dāng)前閾值波峰之前的最新檢測(cè)到的有效波峰；第二檢測(cè)模塊，用于根據(jù)第一檢測(cè)模塊計(jì)算出的差值計(jì)算待定峰峰級(jí) 差D，所述待定峰峰級(jí)差D等于所述差值除以閾值步長(zhǎng)S;第三檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)待定峰峰周期T1，所述待定峰峰周期T1為 當(dāng)前閾值波峰和第一真峰之間的時(shí)間間隔；第四檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)第一峰峰周期T2，所述第一峰峰周期T2為 第一真峰和第二真峰之間的時(shí)間間隔，所述第二真峰為次新檢測(cè)到的有效 波峰；第一判斷模塊，用于判斷是否D<0時(shí)且T1/T2<A2*D+B2，如果是，則 判斷該當(dāng)前閾值波峰為無(wú)效波峰，否則判斷該當(dāng)前閾值波峰為有效波峰， 其中，所述A2、 B2為大于0的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；更新模塊，用于更新第一真峰和第二真峰的信息。
10. 如權(quán)利要求9所述的自適應(yīng)閾值的波形峰谷識(shí)別裝置，其特征在 于所述有效波峰判斷單元還包括第二判斷模塊，所述第二判斷模塊用于 判斷是否D〉^時(shí)且T1/T2〈AWD+B1，如果是，則判斷該當(dāng)前閾值波峰為有 效波峰且覆蓋當(dāng)前的第一真峰，其中，所述A1、 B1為大于0的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。
11. 如權(quán)利要求9或10所述的自適應(yīng)閾值的波形峰谷識(shí)別裝置，其 特征在于所述有效峰谷判斷單元還包括有效波谷判斷單元，所述有效波谷判斷單元包括第三判斷模塊，用于判斷當(dāng)前閾值波谷是否在參考波峰之前，且在前 一參考波峰之后，所述參考波峰為在有效波谷識(shí)別時(shí)在該有效波谷之后的第一個(gè)有效波峰；第四判斷模塊，用于判斷當(dāng)前閾值波谷與參考波峰的差值的絕對(duì)值是 否大于最小幅度閾值Ymin;第五判斷模塊，用于根據(jù)第四判斷模塊的結(jié)果判斷在參考波峰和前一 參考波峰之間是否已經(jīng)存在有效波谷，且在未存在有效波谷時(shí)確定該當(dāng)前 閾值波谷為有效波谷；第六判斷模塊，用于在第五判斷模塊判斷參考波峰和前一參考波峰之 間已經(jīng)存在有效波谷時(shí)在所述有效波谷和當(dāng)前閾值波谷中檢測(cè)出與參考 波峰最近的閾值波谷，并確定該閾值波谷為有效波谷。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種自適應(yīng)閾值的波形峰谷識(shí)別方法及裝置，包括以下步驟A1.設(shè)立多級(jí)幅度閾值，包括最小幅度閾值Ymin、最大幅度閾值Ymax、閾值步長(zhǎng)S和閾值級(jí)數(shù)N，且N＝(Ymax-Ymin)/S+1，第n級(jí)幅度閾值Yn＝Y(jié)min+(n-1)S；B1.搜索波形中的局部波峰和局部波谷信息；C1.對(duì)局部波峰或局部波谷的振幅進(jìn)行閾值判斷，若局部波峰或局部波谷的振幅大于某一幅度閾值則為該級(jí)別幅度閾值的閾值波峰或閾值波谷；D1.對(duì)閾值波峰和閾值波谷經(jīng)過(guò)振幅和時(shí)間閾值的判斷，確定有效波峰和有效波谷。本發(fā)明波形識(shí)別率高，抗干擾能力增強(qiáng)，增加對(duì)峰谷識(shí)別的臨床約束，使之與臨床實(shí)際情況相符。
文檔編號(hào)A61B5/0215GK101361652SQ20071007557
公開(kāi)日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2007年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月7日
發(fā)明者利 張, 張四兵, 云 鄧 申請(qǐng)人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司