一種基于動(dòng)態(tài)脈搏波特征參數(shù)的病理信息提取方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于動(dòng)態(tài)脈搏波特征參數(shù)的病理信息提取方法，屬于信息科學(xué)與醫(yī)學(xué)的融合【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明首先尋找脈搏波的起止點(diǎn)；求出脈搏波起止點(diǎn)的置信區(qū)間；根據(jù)起止點(diǎn)的置信區(qū)間判斷脈搏波是否為正常脈搏波，從而選出正常的脈搏波；再算出用于擬合第i個(gè)正常周期段脈搏波的高斯函數(shù)的個(gè)數(shù)；求出對(duì)第i個(gè)正常周期段脈搏波擬合的高斯函數(shù)的參數(shù)ak、ck；再求出參數(shù)bk及第i個(gè)正常周期段脈搏波的高斯函數(shù)表達(dá)式；然后求出第i個(gè)正常周期段脈搏波6個(gè)特征點(diǎn)；再依次求出每個(gè)正常周期段脈搏波的6個(gè)特征點(diǎn)，然后再求出所有正常周期段脈搏波的特征點(diǎn)的平均值來作為病例信息分析的依據(jù)。本發(fā)明使得擬合精度更高，對(duì)脈搏波特征點(diǎn)的提取更準(zhǔn)確。
【專利說明】一種基于動(dòng)態(tài)脈搏波特征參數(shù)的病理信息提取方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于動(dòng)態(tài)脈搏波特征參數(shù)的病理信息提取方法，屬于信息科學(xué)與醫(yī)學(xué)的融合【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]基于動(dòng)態(tài)脈搏波特征參數(shù)的分析提取方法具有非常廣泛的應(yīng)用范圍。該方法運(yùn)用在脈搏波實(shí)時(shí)監(jiān)測不僅可以用于日常生活中對(duì)疾病的監(jiān)測，使用者對(duì)自己的身體狀況有更詳細(xì)準(zhǔn)確的了解，還可以用在臨床上，對(duì)患者的脈搏波的連續(xù)監(jiān)測對(duì)治療有更重要的意義。
[0003]目前對(duì)脈搏波特征點(diǎn)研究方法很多，張俊利、藺嫦燕等提出脈搏波波形周期面積特征量與血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)的相關(guān)關(guān)系，該方法提取的面積特征代表人體心血管系統(tǒng)中最為重要的一些生理參數(shù)，特征量值簡單易記，生理意義明確，變化很有規(guī)律，且檢測方便。但是該方法不能完全反映出脈搏波曲線每個(gè)局部細(xì)微變化所代表的生理意義。張攀登，吳效明，林紹杰提出的基于經(jīng)驗(yàn)參數(shù)和小波變換提取頸動(dòng)脈波的時(shí)域特征的方法，該方法在過零點(diǎn)法基礎(chǔ)上較大地提高了運(yùn)算速度，并且方法具有準(zhǔn)確、方便、直觀、運(yùn)算量小等優(yōu)點(diǎn)，由于可以不依賴于心電信號(hào)實(shí)現(xiàn)脈搏波自定位，因而特別適合單獨(dú)進(jìn)行脈搏波分析。但是在實(shí)際應(yīng)用中，該方法對(duì)于弱脈的識(shí)別效果不是很理想。張香煥，吳效明，黃岳山提出基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的方法，該方法具有較高信噪比特點(diǎn)，其分量可以準(zhǔn)確定位脈搏波相應(yīng)的特征點(diǎn)，該方法可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)脈搏波的去噪和特征點(diǎn)提取。郭靖玉，何琳，景愛華提出了閾值法，該方法能夠較好地提取出脈搏波形圖中的兩個(gè)主要特征點(diǎn):主波峰值和重搏波峰值，不影響原信號(hào)的其他特性，并且方法十分簡單，易于通過編程來實(shí)現(xiàn)。然而脈搏信號(hào)圖形因人而異，不同年齡段及不同身體條件的人，脈搏波會(huì)有很大的差異，但找出這兩個(gè)特征點(diǎn)并不足以對(duì)脈搏波信號(hào)進(jìn)行全面的分析，需要找出更多的特征點(diǎn)，因此該方法適合波形的簡易分析。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:本發(fā)明提供一種基于動(dòng)態(tài)脈搏波特征參數(shù)的病理信息提取方法，通過對(duì)每個(gè)高斯波的起止點(diǎn)位置做了限制，提出了利用η個(gè)高斯函數(shù)提取脈搏波特征點(diǎn)的方法，用于解決動(dòng)態(tài)脈搏波特征點(diǎn)提取精度不高的問題。
[0005]本發(fā)明技術(shù)方案是:一種基于動(dòng)態(tài)脈搏波特征參數(shù)的病理信息提取方法，首先尋找脈搏波的起止點(diǎn)；求出脈搏波起止點(diǎn)的置信區(qū)間；根據(jù)起止點(diǎn)的置信區(qū)間判斷脈搏波是否為正常脈搏波，從而選出正常的脈搏波；再算出用于擬合第i個(gè)正常周期段脈搏波的高斯函數(shù)的個(gè)數(shù)；求出對(duì)第i個(gè)正常周期段脈搏波擬合的高斯函數(shù)的參數(shù)ak、ck ;再求出參數(shù)bk及第i個(gè)正常周期段脈搏波的高斯函數(shù)表達(dá)式；然后求出第i個(gè)正常周期段脈搏波6個(gè)特征點(diǎn)；再依次求出每個(gè)正常周期段脈搏波的6個(gè)特征點(diǎn)，然后再求出所有正常周期段脈搏波的特征點(diǎn)的平均值來作為病例信息分析的依據(jù)。
[0006]所述方法的具體步驟如下:
[0007]A、在動(dòng)態(tài)脈搏波數(shù)據(jù)yj中，選取動(dòng)態(tài)脈搏波數(shù)據(jù)Yj中第i個(gè)脈搏波的起點(diǎn)O1、終點(diǎn) Oi+1,若 yj〈5,則 Oi = Yj, 0i+1 = yj+1,其中 j = I, 2，3..., Vj e N+ ；
[0008]B、根據(jù)動(dòng)態(tài)脈搏波數(shù)據(jù)&中第i個(gè)脈搏波所選取的起點(diǎn)O1、終點(diǎn)0i+1，把動(dòng)態(tài)脈搏波數(shù)據(jù)Yj劃分周期，第i個(gè)脈搏波劃分的周期長度為Ti, Ti滿足Wn2, H11H2滿足
P(Wn2) = 1-α，那么在置信度為α下，Ti的置信下限

【權(quán)利要求】
1.一種基于動(dòng)態(tài)脈搏波特征參數(shù)的病理信息提取方法，其特征在于:首先尋找脈搏波的起止點(diǎn)；求出脈搏波起止點(diǎn)的置信區(qū)間；根據(jù)起止點(diǎn)的置信區(qū)間判斷脈搏波是否為正常脈搏波，從而選出正常的脈搏波；再算出用于擬合第i個(gè)正常周期段脈搏波的高斯函數(shù)的個(gè)數(shù)；求出對(duì)第i個(gè)正常周期段脈搏波擬合的高斯函數(shù)的參數(shù)ak、ck ;再求出參數(shù)bk及第i個(gè)正常周期段脈搏波的高斯函數(shù)表達(dá)式；然后求出第i個(gè)正常周期段脈搏波6個(gè)特征點(diǎn)；再依次求出每個(gè)正常周期段脈搏波的6個(gè)特征點(diǎn)，然后再求出所有正常周期段脈搏波的特征點(diǎn)的平均值來作為病例信息分析的依據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于動(dòng)態(tài)脈搏波特征參數(shù)的病理信息提取方法，其特征在于:所述方法的具體步驟如下: A、在動(dòng)態(tài)脈搏波數(shù)據(jù)Yj中，選取動(dòng)態(tài)脈搏波數(shù)據(jù)Yj中第i個(gè)脈搏波的起點(diǎn)O1、終點(diǎn)0i+1,若 yj〈5,則 Oi = Yj, 0i+1 = yj+1,其中 j = I, 2，3..., Vj e N+ ； B、根據(jù)動(dòng)態(tài)脈搏波數(shù)據(jù)&中第i個(gè)脈搏波所選取的起點(diǎn)O1、終點(diǎn)0i+1，把動(dòng)態(tài)脈搏波數(shù)據(jù)y」劃分周期，第i個(gè)脈搏波劃分的周期長度為Ti, Ti滿足Wn2, ηι，η2滿足Pfc1CI^n2) = 1-α，那么在置信度為α下，Ti的置信下限
，Ti的置信上限
的置信區(qū)間為
，從而求出Ti的置信下限Ill，置信上限H2 ;其中Ti為每個(gè)脈搏波起點(diǎn)與終點(diǎn)之間數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，Ti e N, T為脈搏波平均周期長
度，
，ni〈n2，H1 e N, n2 e N，ηι〈η2，區(qū)間(I^n2)為 Ti 的置信度為 1-α的置信區(qū)間，η1; η2分別為上、下置信限，α為置信水平，α = 0.05, S為樣本標(biāo)準(zhǔn)差，
，M為第i個(gè)周期脈搏波數(shù)據(jù)樣本數(shù)量； C、根據(jù)求出的Ti的置信下限II1，置信上限n2的值來判斷脈搏波是否為正常脈搏波，從而選出正常的脈搏波: 如果Ii1CI^n2,則Ii1CI^n2的脈搏波周期段認(rèn)為是正常脈搏波，選出Ii1CI^n2周期段的脈搏波； 如果Ti≤Ii1或Ti≥n2，則Ti≤Ii1或Ti≥n2的脈搏波周期段不參與特征點(diǎn)提取，刪除Ti≤Ii1或Ti≥n2周期段的脈搏波； D、在選出的正常周期段脈搏波中，把第i個(gè)正常周期段脈搏波數(shù)據(jù)起點(diǎn)Oi的橫坐標(biāo)到最大值Maxi的橫坐標(biāo)m等分，等分后每份長度為1，然后算出用于擬合第i個(gè)正常周期段脈搏波的高斯函數(shù)的個(gè)數(shù)η ; 當(dāng)?shù)趇個(gè)周期脈搏波數(shù)據(jù)長度Ti能被I整除時(shí)，那么n = Vl ； 當(dāng)?shù)趇個(gè)周期脈搏波數(shù)據(jù)長度Ti不能被I整除時(shí)，取n = [Vl]-1 ； 其中Maxi為i個(gè)正常周期段脈搏波數(shù)據(jù)最大值，m = 1，2，3...，η為用于擬合第i個(gè)正常周期段脈搏波的高斯函數(shù)的個(gè)數(shù)；E、求出對(duì)第i個(gè)正常周期段脈搏波擬合的高斯函數(shù)的參數(shù)ak、ck;對(duì)第i個(gè)正常周期段脈搏波用高斯波擬合，用于擬合的第k+Ι個(gè)高斯波的起點(diǎn)橫坐標(biāo)限制為第k個(gè)高斯波最大值的橫坐標(biāo)，第k個(gè)高斯波的終點(diǎn)的橫坐標(biāo)為第k+Ι個(gè)高斯波最大值所對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)，每個(gè)用于擬合的高斯波的起點(diǎn)和終點(diǎn)的縱坐標(biāo)均為零，再將第k個(gè)高斯波與第k+Ι個(gè)高斯波的交點(diǎn)(xk，yk)的橫坐標(biāo)限制到第k個(gè)高斯波的終點(diǎn)的橫坐標(biāo)與第k+Ι高斯波起點(diǎn)的橫坐標(biāo)之間的中點(diǎn)處，根據(jù)擬合好的高斯波可以得出擬合的第k個(gè)高斯波最大值的橫坐標(biāo)Maxk、第k個(gè)高斯波起點(diǎn)的橫坐標(biāo)與第k個(gè)高斯波最大值的橫坐標(biāo)之間的距離Ck ;根據(jù)第k個(gè)高斯波最大值的橫坐標(biāo)Maxk再結(jié)合正常周期段脈搏波采集到的數(shù)據(jù)可以得到第k個(gè)高斯波最大值的橫坐標(biāo)Maxk所對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)ak ； F、根據(jù)高斯函數(shù)表達(dá)式，再結(jié)合第k個(gè)高斯波與第k+Ι個(gè)高斯波的交點(diǎn)(Xk, yk)、ak、Ck,求出bk = (Xk-Ck)2/ (In ak_ln yk);當(dāng)采用n個(gè)高斯函數(shù)擬合第i個(gè)正常周期段脈搏波時(shí)，根據(jù)高斯函數(shù)表達(dá)式中的參數(shù)ak、bk、ck，進(jìn)而確定出高斯函數(shù)的表達(dá)式=及第i個(gè)正常周期段脈搏波的高斯函數(shù)表達(dá)式
其中，ak、bk、Ck代表的物理意義分別是高斯函數(shù)的峰高、半寬度信息和峰位置； G、根據(jù)確定的第i個(gè)正常周期段脈搏波的高斯函數(shù)表達(dá)式
v= f(x) = ^aki*e bki ，求取第i個(gè)正常周期段脈搏波的6個(gè)特征點(diǎn):b、c、d、e、f、g ;

I由步驟A可知b = Oi ,由步驟D可知c = Maxi ； 在第i個(gè)正常周期段脈搏波的區(qū)間(Xl，X2)內(nèi)，求取f(x)的極大值^從乂)和極小值fminl (X); 若f(x)在區(qū)間(X1, X2)內(nèi)存在極大值、極小值，那么d = fmaxl(x), e = fminl (x)； Sf(X)在區(qū)間(XpX2)內(nèi)不存在極值點(diǎn)，貝1J求在此區(qū)間范圍內(nèi)高斯函數(shù)f (X)的曲率k的最大值 kmaxl 和最小值 kminl，其中 ^
，d = kmaxl，e = kminl ；(i+/2W> 在第i個(gè)正常周期段脈搏波的區(qū)間(χ3，χ4)內(nèi)，求取f(x)的極大值^200和極小值fmin2 (X); 若f(x)在區(qū)間(χ3, X4)內(nèi)存在極大值、極小值，那么f = fmax2 (x)，g = fmin2(x)； Sf(x)在區(qū)間(χ3, χ4)內(nèi)不存在極值點(diǎn)，貝1J求在此區(qū)間范圍內(nèi)高斯函數(shù)f (X)的曲率kf (X)的最大值 kmax2 和最小值 kmin2，其中
，d = kmax2，e = kmin2 ；(1 +贈(zèng)其中，b、C、d、e、f、g分別代表主動(dòng)脈脈瓣開放點(diǎn)即第i個(gè)正常周期段脈搏波的起點(diǎn)、收縮期最高壓力點(diǎn)即第i個(gè)正常周期段脈搏波的最大值點(diǎn)、主動(dòng)脈擴(kuò)張降壓點(diǎn)、左心室舒張期開始點(diǎn)、反潮波起點(diǎn)、反潮波最高壓力點(diǎn)；H、依次求出每個(gè)正常周期段脈搏波的6個(gè)特征點(diǎn)，然后再求出所有正常周期段脈搏波的特征點(diǎn)的平均值I, c, d, ^ 7，云作為病例信息分析的依據(jù)，所有正常周期段脈搏波的特征點(diǎn)的平均值分別為:
【文檔編號(hào)】A61B5/02GK104127173SQ201410334183
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月14日
【發(fā)明者】楊承志, 劉賀, 張興超, 吳端 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)