基于生理信息的抑郁癥評估系統(tǒng)及其評估方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種抑郁癥評估技術，特別設及一種基于生理信息的抑郁癥評估系統(tǒng) 及其評估方法。
【背景技術】
[0002] 隨著社會發(fā)展，人們面臨越來越多的壓力，抑郁癥的發(fā)病率也越來越高。根據(jù)調(diào)查 中國約有9000萬抑郁癥患者，占總?cè)丝诘?. 4%。全世界抑郁癥患者約有3. 5億。抑郁癥 患者一般表現(xiàn)為情緒低沉，對W前感興趣的事物喪失興趣W及注意力降低。抑郁癥等級有 輕度、中度、重度的區(qū)別，患病情況嚴重的有自殺傾向。抑郁癥的病因是復雜的，而不是單一 的，主要由生物、屯、理和社會因素共同組成生物-屯、理-社會的統(tǒng)一模式，有遺傳因素、生物 化學因素、神經(jīng)內(nèi)分泌因素、屯、理社會因素等原因影響。抑郁癥的發(fā)病機制研究多集中于神 經(jīng)遞質(zhì)及其受體，尤其是單胺類神經(jīng)遞質(zhì)及其受體，研究認為神經(jīng)膚在抑郁癥發(fā)病中起重 要作用。但是至今，抑郁癥的發(fā)病機制還沒有一個統(tǒng)一的定論。
[0003] 如今臨床上對抑郁癥的評估主要根據(jù)病史、臨床癥狀等方式，目前國際上通用的 評估標準有ICD-10和DSM-IV。國內(nèi)主要采用ICD-10,通過抑郁癥癥狀的表現(xiàn)W及抑郁癥 自評量表（SD巧判斷受測者是否患有抑郁癥，運樣的評估方式會受到受測者主觀陳述、屯、 理醫(yī)生的自身主觀因素和臨床經(jīng)驗的影響，并不是客觀評估抑郁癥的有效方法。因此需要 一種基于生理信息對抑郁癥進行評估，客觀量化是否患有抑郁癥W及抑郁等級。
[0004] 根據(jù)W往的研究，抑郁癥患者的屯、電、脈搏波、腦電、皮電、胃電、肌電、眼電、多導 睡眠、溫度等生理信息跟正常人有所差異。表現(xiàn)為電信號的時域、頻域、時域幾何參數(shù)等有 所不同。因此根據(jù)多種生理信息表現(xiàn)的差異，對信號進行處理，計算大量的信號參數(shù)，建立 抑郁評估數(shù)學模型評估抑郁癥具有研究基礎、可行性和臨床實用性。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽〇化]本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有抑郁癥評價技術的缺點和不足，提供一種基于生 理信息的抑郁癥評估系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過采集人體屯、電信息W及脈搏波、腦電、皮電、胃電、肌 電、眼電、多導睡眠、溫度中一種或一種W上生理信息，計算生理信息的時域、頻域等參數(shù)， 提取特征參數(shù)集，建立抑郁評估數(shù)學模型，進而對受測者是否患有抑郁癥W及抑郁等級進 行評估。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于克服現(xiàn)有抑郁癥評價方法的缺點和不足，提供一種應用于 基于生理信息的抑郁癥評估系統(tǒng)的評估方法，該評估方法能夠客觀量化地評估受測者是否 患有抑郁癥W及抑郁等級。
[0007] 本發(fā)明的首要目的通過下述技術方案實現(xiàn)：一種基于生理信息的抑郁癥評估系 統(tǒng)，包括：信息采集模塊、信號處理模塊、參數(shù)計算模塊、特征選擇模塊、機器學習模塊和輸 出結(jié)果模塊。
[0008] 信息采集模塊，用于采集屯、電信號W及選擇性地采集脈搏波信號、腦電信號、皮電 信號、胃電信號、肌電信號、眼電信號、多導睡眠信號、溫度信號中一種或一種w上的生理信 息。信息采集模塊采集的信號通過USB串口有線傳輸或者藍牙無線傳輸?shù)姆绞絺鬏數(shù)叫盘?處理模塊中。
[0009] 信號處理模塊，用于對生理信息進行信號處理，包括屯、電信號處理單元、脈搏波信 號處理單元、腦電信號處理單元、皮電信號處理單元、胃電信號處理單元、肌電信號處理單 元、眼電信號處理單元、多導睡眠信號處理單元和溫度信號處理單元。其中屯、電信號處理單 元包括去基線處理、濾波去噪處理、提取竇性屯、搏間期（RR間期）處理、插值處理、傅里葉變 換處理W及譜分析和譜估計處理。脈搏波信號處理單元包括去基線處理、濾波去噪處理、 提取脈搏間期（PP間期）處理、插值處理、傅里葉變換處理W及譜分析和譜估計處理。腦 電信號處理單元包括去基線處理、闊值去噪處理、小波分解處理W及譜分析和譜估計處理。 皮電信號處理單元包括去基線處理和小波濾波處理。胃電信號處理單元包括去基線處理、 HiAed-Huang變換處理、小波分析處理、多分辨率分析處理和獨立成分分析處理。肌電信 號處理單元包括去基線處理和小波包自適應闊值去噪。眼電信號處理單元包括去基線處 理、加權(quán)中值濾波處理和小波變換處理。多導睡眠信號處理單元包括處理睡眠腦電信號、睡 眠肌電信號和睡眠眼電信號，對所述睡眠腦電信號進行去基線處理、闊值去噪處理、小波分 解處理W及譜分析和譜估計處理，對所述睡眠眼電信號進行去基線處理、加權(quán)中值濾波處 理和小波變換處理，對所述睡眠肌電信號進行去基線處理、小波包自適應闊值去噪處理和 睡眠分期處理。溫度信號處理單元包括去基線處理、闊值濾波處理、建立溫度值與圖像灰度 值的關系式。信號處理模塊輸出經(jīng)過處理的信號到參數(shù)計算模塊。
[0010] 參數(shù)計算模塊，用于計算經(jīng)過處理的信號的信號參數(shù)，包括屯、電參數(shù)計算單元、脈 搏波參數(shù)計算單元、腦電參數(shù)計算單元、皮電參數(shù)計算單元、胃電參數(shù)計算單元、肌電參數(shù) 計算單元、眼電參數(shù)計算單元、多導睡眠參數(shù)計算單元和溫度參數(shù)計算單元。其中屯、電參數(shù) 計算單元包括計算RR間期、所有RR間期的均值（Mean)、屯、跳間期的標準差（SDNN)、相鄰屯、 跳間期差值的均方根（MSSD)、50毫秒間隔W上相鄰屯、跳間期差值的比例（PNN50)、相鄰屯、 跳間期之間的標準差（SDSD)、極低頻成分（VLF)、低頻成分（LF)、高頻成分（HF)、頻譜總功 率燈巧、低頻成分與高頻成分的比值（LF/HF)、RR間期散點圖中垂直于y=X的標準偏差 (SD1)、RR間期散點圖中y=X直線的標準偏差（SD2)、短期去趨勢波動分析的斜率（al)和 長期去趨勢波動分析的斜率（a2)。脈搏波參數(shù)計算單元包括計算PP間期、所有PP間期的 均值（Mean)、脈搏間期的標準差（SDNN)、相鄰脈搏間期差值的均方根（RMSSD)、50毫秒間隔 W上相鄰脈搏間期差值的比例（P順50)、相鄰脈搏間期之間的標準差（SDSD)、極低頻成分 (VLF)、低頻成分（LF)、高頻成分（HF)、頻譜總功率燈巧、低頻成分與高頻成分的比值（LF/ HF)、PP間期散點圖中垂直于y=X的標準偏差（SD1)、PP間期散點圖中y=X直線的標準 偏差（SD2)、短期去趨勢波動分析的斜率（al)和長期去趨勢波動分析的斜率（a2)。腦電參 數(shù)計算單元包括計算5波幅值、5波功率、5波均值、5波方差、5波偏歪度、5波峭度、 0波幅值、0波功率、0波均值、0波方差、0波偏歪度、0波峭度、a波幅值、a波功 率、a波均值、a波方差、a波偏歪度、a波峭度、P波幅值、P波功率、P波均值、P波 方差、P波偏歪度、P波峭度和小波賭。皮電參數(shù)計算單元包括計算皮膚交感反應潛伏期、 皮膚交感反應波幅和皮膚電阻值。胃電參數(shù)計算單元包括計算正常胃電節(jié)律、慢波、胃動過 緩成分和胃動過速成分。肌電參數(shù)計算單元包括計算基礎值、最小值、最高值、肌電下降能 力和肌電曲線。眼電參數(shù)計算單元包括計算R波成分、r波成分、S波成分和s波成分。多 導睡眠信號參數(shù)計算單元包括計算睡眠潛伏期、睡眠總時間、覺醒指數(shù)、入睡期（S1)、淺睡 期（S2)、中度睡眠期（S3)、深度睡眠期（S4)、快速眼動百分比、快速眼動睡眠周期數(shù)、快速 眼動睡眠潛伏期，快速眼動睡眠強度，快速眼動睡眠密度和快速眼動睡眠時間。溫度參數(shù)計 算單元包括計算人體體內(nèi)溫度分布。參數(shù)計算模塊輸出信號參數(shù)到特征選擇模塊。
[0011] 特征選擇模塊，用于在全部信號參數(shù)中獲取與抑郁等級相關的特征參數(shù)集。特征 選擇模塊輸出特征參數(shù)集到機器學習模塊。
[0012] 機器學習模塊，用于訓練抑郁等級量化的分類器，利用特征參數(shù)集建立抑郁評估 數(shù)學模型，量化抑郁等級。機器學習模塊輸出抑郁等級到輸出結(jié)果模塊。
[0013] 輸出結(jié)果模塊，用于顯示抑郁評估數(shù)學模型輸出的抑郁等級。
[0014] 本發(fā)明的另一目的通過下述技術方案實現(xiàn)：一種應用于基于生理信息的抑郁癥評 估系統(tǒng)的評估方法，可W包括W下步驟：
[001引步驟1 :對屯、電信號進行信號處理并同時對脈搏波信號、腦電信號、皮電信號、胃 電信號、肌電信號、眼電信號、多導睡眠信號和溫度信號中的一種信號或一種W上的信號進 行信號處理，并計算經(jīng)過處理的信號的信號參數(shù)。其中：
[0016] 屯、電信號處理和參數(shù)計算通過屯、電信號去基線處理、濾波去噪處理、提取RR間 期處理、插值處理、傅里葉變換處理W及譜分析和譜估計處理計算RR間期、Mean、SD順、 RMSSD、P順50、SDSDVLF、LF、HF、TP、LF/HF、SD1、SD2、al和曰2 ;
[0017] 脈搏波信號處理和參數(shù)計算通過脈搏波信號去基線處理、濾波去噪處理、提取PP 間期處理、插值處理、傅里葉變換處理W及譜分析和譜估計處理；
[0018] 腦