[发明专利]一种基于波形重构的代谢适应性提取方法

说明书

本发明提供一种基于波形重构的代谢适应性提取方法，通过波形重构的方式，考虑波形的整体变化趋势，循环地找寻与原始波形相似度最高的几何图形，以将波形特征转化为图形特征的方式进行简化降噪，并基于所提取的简化图形提取代谢适应性。代谢适应性的测量基于间接测热法(IC)所提取的呼吸商RQ，间接测热法通过采集耗氧量VO2和二氧化碳VCO2计算呼吸商RQ。本发明从整体波形变化趋势出发，将波形重构为简单几何图形，保留整体变化趋势的同时，滤除噪声，具有可重复性好，抗干扰能力强的优点。

技术领域

本发明涉及代谢特征检测领域，具体涉及一种基于波形重构的代谢适应性提取方法。

背景技术

国际糖尿病联盟调查报告(2019年)显示成人高血压患病率25.2％，糖尿病患者数量达1.16亿，高血压、糖尿病都属于慢性病的范畴，我国慢性病患者和潜在患者基数庞大。根据中国居民营养与慢性病状况报告(2020年)指出，随着慢性病患者生存期不断延长，加之人口老龄化、城镇化、工业化进程加快和行为危险因素流行对慢性病发病的影响，我国慢性病患者基数仍将不断扩大。因慢性病死亡的比例也会持续增加，因心脑血管病、癌症、慢性呼吸系统疾病死亡人数占总死亡的80.7％，形势依旧严峻。为应对这种形势，国家卫生健康委指出要“探索慢病管理新模式”、“促进慢性病早期发现、降低高危人群发病风险”、形成对慢性病的“三级预防”模式，并指出三级预防的关键就是“早”。

代谢适应性作为一项上世纪90年代提出的概念，其指标应用于临床的意义在近几年逐步被发现。代谢适应性代表了人体在不同状态下，切换利用不同代谢底物(主要是糖和脂肪)的能力。比如一个健康的正常人在饭后以糖代谢为主，快速稳定血糖水平，在空腹时以脂肪代谢为主，使脂肪不易过度堆积。随着运动强弱的不同，在糖代谢和脂肪代谢间切换。代谢适应性代表了人应对外界变化，自身状态变化，快速稳定能量供给和能量需求的能力，反映了人体代谢健康的“稳定性”。大多数慢性病的发生发展都是源于代谢的失衡，所以在慢性病中，人体由健康状态向疾病状态转化时，代谢适应性往往先于疾病的产生发生变化，对于慢性病的“早预警、早干预”具有重要的价值。

代谢适应性提取的方法是通过间接测热法测量呼吸商RQ，间接测热法(IC)是一种通过采集呼吸气体，基于能量消耗的定比公式，计算人体代谢特征的非侵入性的无创方法。RQ是二氧化碳产生量VCO2和耗氧量VO2的比例，反映的是当前糖代谢和脂代谢的比例，不同状态下人体利用糖和脂肪供能的比例会适应性得发生变化，所以目前基本状态和胰岛素响应状态下RQ的差值ΔRQ和切换所需要的时间，即糖脂代谢比例切换的速度和幅度来共同反映代谢适应性强弱。

传统提取ΔRQ的方法是分别取得基础状态和胰岛素响应响应状态RQ，然后做差得到ΔRQ。基础状态RQ等于5分钟的RQ均值，胰岛素响应状态RQ等于RQ达到最大值的前后1分钟的平均值。然而由于ΔRQ的理论值区间小(0.1～0.3)，RQ在实际测量中又具有波动性(波动为±0.05)，平均窗口过大时会丢失变化特征，无法取到最具有区分度的ΔRQ，当平均窗口过小时则稳定性较差。而影响代谢适应性的因素包括但不限于由于人体化学反馈调节机制所引起的代谢非周期性震荡(震荡时间在30秒至5分钟)，受试者通气能力，受试者心理状态，受试者测试前一天的睡眠状态等，会导致同一样本的每次取值结果波动较大，所以传统取值方法会导致提取的ΔRQ可重复性差，切换调节时间也因取值位置的波动而变化。测量结果难以很好应用于临床和精准健康测评。

发明内容

为克服现有技术的瓶颈，本发明提出一种基于波形重构的代谢适应性提取方法，旨在解决当前方法测量重复性差，抗干扰能力弱的问题。从整体波形变化趋势出发，将波形重构为简单几何图形，保留整体变化趋势的同时，滤除噪声。具有可重复性好，抗干扰能力强的优点。