[发明专利]基于生理信号间期序列的心脏功能无创检测装置

摘要

本发明提供了一种基于生理信号间期序列的心脏功能无创检测装置，包括传感器模块、生理信号检测模块、模拟-数字转换模块和心脏功能无创检测模块；传感器模块、生理信号检测模块、模拟-数字转换模块和心脏功能无创检测模块依次连接在一起；传感器模块用于对生理信号进行采集；生理信号检测模块包括放大电路模块、滤波电路模块和去噪电路模块；心脏功能无创检测模块包括生理信号特征点提取模块、预处理模块、五分类直方图及指标计算模块和心脏功能评价模块。本发明是使用生理信号间期序列构造五分类直方图并利用指标生理信号间期分布密度对受测者心脏功能进行评价，能够准确的无创、方便、定量的给出受测者的心脏功能状态。

主权项

一种基于生理信号间期序列的心脏功能无创检测装置，包括传感器模块、生理信号检测模块、模拟 数字转换模块和心脏功能无创检测模块；其特征在于：传感器模块、生理信号检测模块、模拟 数字转换模块和心脏功能无创检测模块依次连接在一起；传感器模块用于对生理信号进行采集，并将采集到的生理信号输入生理信号检测模块；生理信号检测模块包括滤波电路模块、去噪电路模块和放大电路模块，用于对采集的生理信号进行滤波、去噪和放大，并将处理后的生理信号输入模拟 数字转换模块；模拟 数字转换模块用于对生理信号进行模拟 数字转换；心脏功能无创检测模块包括生理信号特征点提取模块、预处理模块、五分类直方图及指标计算模块和心脏功能评价模块，用于接受来自模拟 数字转换模块的数字信号，并完成以下操作：(1)提取生理信号的特征点，并构造生理信号间期序列，生理信号是指人体在生理过程中所发出的各种电的或者非电的信号；(2)对所获得的生理信号间期序列进行预处理；步骤如下：①设置滑动窗口宽度ω＝50，并逐段交迭50％，则生理信号间期序列被划分为S1，S2，…，Si，…，Sm共m段，如下所示：S1＝{s1，…，s50}；S2＝{s26，…，s75}；…；②对每段序列Si求相应的脉冲抑制滤波器 d i ( j ) = | S i ( j ) - med { S i } | 1.483 med { | S i ( j ) - med { S i } | } 其中，med{□}是一个中值滤波器，i＝1，2，…，m，j＝1，2，…，50；③利用信号增强技术对滤波器进行增强处理，增大坏点与正常点之间的差异性；Di(j)＝ di(j)3*log2 di(j)3其中，i＝1，2，…，m，j＝1，2，…，50；④设定阈值τ，删除高于该阈值的Di(j)所对应的生理信号间期序列值；⑤重复步骤(1) (4)直到高于阈值的Di(j)的数目为0，从而得到无坏点的新的生理信号间期序列S′＝{s1，s2，…，sM}；(3)利用预处理后的生理信号间期序列构造五分类直方图，构造步骤如下：①记生理信号间期序列S′＝{s1，s2，…，sM}的最大值为smax，最小值为smin，计算生理信号间期序列的极差srange和中值smedian，srange＝smax smin.②设a＝0.1*srange，以及左步长值Hl和右步长值Hr， H l = S median - ( S min + a ) 5 , H r = ( S max - a ) - S median 5 · ③记si，i＝1，2，…，M，为生理信号间期序列元素值，将生理信号间期序列元素划分为以下五类：第一类，满足smin+a≤si＜smedian 3*Hl，计算该类元素分布范围r1＝2*Hl，元素个数为P1；第二类：满足smedian 3*Hl≤si＜smedian Hl，计算该类元素分布范围r2＝2*Hl，元素个数为P2；第三类：满足smedian Hl≤si＜smedian+Hr，计算该类元素分布范围r3＝Hl+Hr，元素个数为P3；第四类：满足smedian+Hr≤si＜smedian+3*Hr，计算该类元素分布范围r4＝2*Hr，元素个数为P4；第五类：满足smedian+3*Hr≤si＜smax a，计算该类元素分布范围r5＝2*Hr，元素个数为P5；④M为生理信号间期序列S′＝{s1，s2，…，sM}的元素总数，计算五类的元素百分比pi， p i = P i M , i = 1,2 , · · · , 5 以第一、二、…五类的顺序为横坐标，以相应的pi为纵坐标，绘制生理信号间期序列五分类直方图；(4)计算五分类直方图的指标生理信号间期分布密度ρi，i＝1，2，…5：ρi＝pi/ri，i＝1，2，…，5，其中，pi为生理信号间期序列五分类直方图中落在每一类的元素百分比，ri为相应类的元素分布范围，ρi则为所求得的相应类的生理信号间期分布密度；(5)依据指标生理信号间期分布密度并结合受测者的年龄、身高和体重对受测者的心脏功能做出评价；按以下公式所求得的受测者的心脏功能指数CF进行评价：CF＝1.123*ρ1+0.117*ρ2+1.624*ρ3+0.994*ρ4+1.08*ρ5+log23 BMI+log50 AGE；上式中，ρi，i＝1，2，…，5，为5个生理信号间期分布密度；BMI为受测者的体重指数，BMI＝体重kg/(身高m)2；AGE为受测者的年龄；CF为所求得的受测者的心脏功能指数，该数值的由小到大代表受测者的心脏功能由好到差。