[发明专利]一种基于完整波形识别提取的代谢特征快速提取方法

说明书

本发明提供一种基于完整波形识别提取的代谢特征快速提取方法，通过基于呼吸点数的滑动窗口滤波方法在测量的同时进行滤波降噪，平滑波动曲线，滤除由外界因素扰动带来的异常波动，并识别波峰，提取完整波形，判断完整波的均值差异并计算代谢特征值，根据波形个数判断何时结束测量，结束测量后根据两个完整波形内的所有数据点计算包括呼吸商RQ、静息能量消耗REE的代谢参数的数值；所述代谢参数的测量基于间接测热法，所述间接测热法通过采集耗氧量VO2和二氧化碳VCO2计算所述代谢参数。本发明可用于人体静息能量消耗评估，人体糖脂代谢比例评估，能够依据人体代谢振荡特性，个性化测量时间，具有测量准确，耗时短的优点。

技术领域

本发明属于代谢特征检测领域，具体涉及一种基于完整波形识别提取的代谢特征快速提取方法。

背景技术

中国营养学会组织编写的《中国居民膳食指南科学研究报告(2021)》指出，“肥胖已成威胁我国居民健康的首要危险因素”，并提出要“以慢病预防为目标，全方位引领健康生活方式”。肥胖作为营养过剩型营养不良，是高血压、2型糖尿病、高血脂，脑卒中和冠心病等慢性病的风险因素。慢性病患者和危重症患者的营养不良会造成人体重要组织器官受损，增加患者死亡率和并发症的发生率。

因为人体通过代谢将营养转变为能量，通过提取静息能量代谢率等代谢特征，并以此评估代谢状态，确定营养需求，制定营养计划，可以有效防治慢性病，指导大众合理健康地减脂，提高危重症患者的生存率。

间接量热法(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方法。在疾病防治领域，间接测热法已被欧洲和美国重症营养指南作为金标准方法，推荐应用于临床，准确评估静息能量消耗可以有效降低危重症患者的死亡率；同时对于糖尿病等慢性病，间接测热法也被证明能揭示代谢特征变化，其先于疾病的发展变化，对于疾病的预警和预防具有重要价值。在大众健康领域，间接测热法相比于经验公式计算能更准确测得人体每天的能量消耗，可以辅助日常营养计划的制定、为调整营养结构，精准营养支持提供准确的营养目标和有效的营养状态监测方式。

间接测热法的原理是通过测量人体在呼吸时的耗氧量和二氧化碳产生量，利用weir公式计算静息能量代谢REE、呼吸商RQ等代谢特征。标准实验过程需持续一个小时，首先受试者需要平躺休息30分钟，然后受试者佩戴面罩或者头罩等气体采集装置，连续采集呼吸气体，每次呼吸都会进行一次计算，产生一组代谢特征数据。因为躺下时状态的转变以及刚穿戴采集设备设备人体状态的不稳定，所以需要丢弃前5分钟的数据，用后25分钟的数据取平均值获得评估值。但是由于代谢受到睡眠、呼吸、心情等多种因素的影响，由于依从性问题，大多数受试者在实际测试过程中，无法长时间达到理想的标准状态，使得数据变异性大，可重复性低，影响了测试的准确性，检测结果难以很好应用于临床和大众营养支持。

发明内容

为克服现有技术的瓶颈，本发明提出一种基于完整波形识别提取的代谢特征快速提取方法，旨在解决当前方法短时间测量准确性低，长时间测量受试者难以保持标准状态的问题，与其他缩短测试时长的快速提取方法相比，提高了间接测热法的准确性，实用性和便捷性。可用于人体静息能量消耗评估，人体糖脂代谢比例评估，能够依据人体代谢振荡特性，个性化测量时间，具有测量准确，耗时短的优点。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种基于完整波形识别提取的代谢特征快速提取方法，通过基于呼吸点数的滑动窗口滤波方法在测量的同时进行滤波降噪，平滑波动曲线，滤除由外界因素扰动带来的异常波动，并通过斜率识别波峰，提取完整波形，判断完整波的均值差异并计算代谢特征值，根据波形个数判断何时结束测量，结束测量后根据两个完整波形内的所有数据点计算包括呼吸商RQ、静息能量消耗REE的代谢参数的数值；所述代谢参数的测量基于间接测热法，所述间接测热法通过采集耗氧量VO2和二氧化碳VCO2计算所述代谢参数。