[發(fā)明專利]基于波形特征匹配的顱內(nèi)壓信號(hào)逐拍分割方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010170467.2
• 申請日: 2010-05-12
• 公開（公告）號(hào): CN101859435A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙明璽;楊力;彭承琳
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;A61B5/03
• 代理公司: 重慶博凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50212
• 代理人: 張先蕓

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及顱內(nèi)壓自動(dòng)檢測與分析技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于顱內(nèi)壓波形信號(hào)特征提取和匹配的顱內(nèi)壓信號(hào)逐拍分割方法。

背景技術(shù)

顱內(nèi)高壓是引起顱內(nèi)疾病患者死亡的常見原因，及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握患者顱內(nèi)壓的水平和定量診斷，是臨床治療至關(guān)重要的一步。顱內(nèi)壓增高，可導(dǎo)致一系列的生理功能紊亂和病理改變，表現(xiàn)出頭痛惡心、嘔吐、視乳頭水腫等典型表現(xiàn)，嚴(yán)重顱內(nèi)壓增高還可并發(fā)肺水腫等并發(fā)癥；亦可因腦疝形成壓迫或破壞下丘腦造成植物神經(jīng)功能紊亂，并可在短時(shí)間內(nèi)危及生命，是神經(jīng)內(nèi)外科疾病引起死亡的主要原因。對于臨床醫(yī)生而言，精確獲知患者顱內(nèi)壓高低以及顱內(nèi)壓變化趨勢，對于判斷病情、指導(dǎo)治療、搶救生命以及治愈后的復(fù)查判斷都是非常重要的。

顱內(nèi)壓信號(hào)隨著心臟的搏動(dòng)而波動(dòng)，這是心臟的每一搏出引起動(dòng)脈擴(kuò)張的結(jié)果，因此顱內(nèi)壓信號(hào)是一種以連續(xù)波動(dòng)的方式傳播的準(zhǔn)周期逐拍信號(hào)，連續(xù)逐拍中每一節(jié)拍的起點(diǎn)代表著一次心臟搏動(dòng)期間的顱內(nèi)壓信號(hào)成分的到來。如圖2所示的一段顱內(nèi)壓信號(hào)，其中點(diǎn)p₁、p₂、p₃即為節(jié)拍起點(diǎn)。從圖2能夠看到，盡管顱內(nèi)壓信號(hào)隨心臟的搏動(dòng)呈準(zhǔn)周期變化，其波形形態(tài)卻非常不規(guī)律，信號(hào)波形中還同時(shí)伴隨著高頻率的節(jié)律性波動(dòng)，并且信號(hào)的基線也存在起伏漂移，這主要是因?yàn)轱B內(nèi)壓信號(hào)受到多方面因素的影響，例如全身血管和腦血管活躍的運(yùn)動(dòng)影響著顱內(nèi)壓，顱內(nèi)壓對靜脈壓的變動(dòng)也非常敏感等。同時(shí)，因?yàn)殪o脈壓的影響，憋氣、用力也會(huì)引起顱內(nèi)壓信號(hào)的基線產(chǎn)生相應(yīng)的明顯漂移，特別是咳嗽、噴嚏等動(dòng)作更會(huì)引起顱內(nèi)壓信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的劇烈抖動(dòng)，如圖3中顱內(nèi)壓信號(hào)的后半部分所示。由于這些復(fù)雜的因素，通過計(jì)算機(jī)識(shí)別顱內(nèi)壓信號(hào)的節(jié)拍比較困難，因此一直沒有出現(xiàn)一個(gè)很好的采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的顱內(nèi)壓信號(hào)逐拍分割方法，臨床上的顱內(nèi)壓檢測設(shè)備大多都選擇計(jì)算顱內(nèi)壓平均值作為臨床指標(biāo)；而顱內(nèi)壓信號(hào)的逐拍分割只能通過人工目測后手動(dòng)分割，在顱內(nèi)壓信號(hào)數(shù)據(jù)量巨大的情況下，這種人工分割方法不僅非常耗時(shí)，并且由于不同臨床醫(yī)師的觀點(diǎn)有所差別，分割標(biāo)準(zhǔn)參差不齊，導(dǎo)致分割效率低、準(zhǔn)確性難以保證。

然而，顱內(nèi)壓信號(hào)除其均值之外還攜帶者其他重要信息。例如，在一次心臟搏動(dòng)期間的顱內(nèi)壓信號(hào)通常包含2～3個(gè)幅值較大的波峰，有研究指出，其中前2個(gè)波峰的幅值的比值可以預(yù)測顱內(nèi)壓增高的程度，該前2個(gè)波峰連線的波斜度可以反應(yīng)腦積液系統(tǒng)的順應(yīng)性，并且腦血流的自律和腦脊液系統(tǒng)的順應(yīng)性均在顱內(nèi)壓波形中有所反應(yīng)。因此，對顱內(nèi)壓信號(hào)進(jìn)行逐拍分割，在前沿醫(yī)療領(lǐng)域具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的的顱內(nèi)壓信號(hào)逐拍分割方法，該方法通過提取某些點(diǎn)與其所在波形上的其它點(diǎn)的相對位置關(guān)系，并通過度量其在對數(shù)極坐標(biāo)分布模型中的分布特征，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對顱內(nèi)壓信號(hào)上節(jié)拍起點(diǎn)的識(shí)別，完成顱內(nèi)壓信號(hào)的逐拍分割。將該方法應(yīng)用于具備計(jì)算機(jī)功能的顱內(nèi)壓分析設(shè)備對連續(xù)顱內(nèi)壓信號(hào)的逐拍分割技術(shù)中，有助于提高顱內(nèi)壓分析設(shè)備的檢測和分析能力。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：基于波形特征匹配的顱內(nèi)壓信號(hào)逐拍分割方法，將顱內(nèi)壓監(jiān)護(hù)儀采集的顱內(nèi)壓信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行低通濾波和采樣預(yù)處理，并對顱內(nèi)壓信號(hào)進(jìn)行逐拍分割，依次包括如下步驟：

a)建立對數(shù)極坐標(biāo)分布模型：在對數(shù)極坐標(biāo)中預(yù)先設(shè)定對數(shù)極徑的取值半徑ξ_max以及極角的取值范圍Δψ，將對數(shù)極徑的取值半徑ξ_max劃分為M個(gè)等間隔區(qū)間，將極角的取值范圍Δψ劃分為N個(gè)等間隔區(qū)間，則對數(shù)極徑的取值半徑ξ_max、極角的取值范圍Δψ以內(nèi)的對數(shù)極坐標(biāo)域劃分為M×N個(gè)等間隔的二維區(qū)間，構(gòu)成對數(shù)極坐標(biāo)分布模型；

b)選取多個(gè)波形輪廓互不相同并且周期、幅度和節(jié)拍起點(diǎn)均已知的顱內(nèi)壓信號(hào)分別作為模板信號(hào)，分別將各模板信號(hào)中節(jié)拍起點(diǎn)前后各一周期內(nèi)的采樣點(diǎn)映射到對數(shù)極坐標(biāo)分布模型中，獲取各模板信號(hào)中節(jié)拍起點(diǎn)的分布特征；

c)對待測顱內(nèi)壓信號(hào)進(jìn)行自相關(guān)分析，計(jì)算其自相關(guān)系數(shù)中每相鄰兩個(gè)局部最大值之間的時(shí)間間隔，取所述時(shí)間間隔的平均值作為待測顱內(nèi)壓信號(hào)的近似周期；

d)提取待測顱內(nèi)壓信號(hào)中的局部最小值點(diǎn)；

e)分別將待測顱內(nèi)壓信號(hào)中各局部最小值點(diǎn)前后各一近似周期內(nèi)的采樣點(diǎn)映射到對數(shù)極坐標(biāo)分布模型中，獲取待測顱內(nèi)壓信號(hào)中各個(gè)局部最小值點(diǎn)的分布特征；