[發明專利]腸鳴音信號的非線性動力學分析方法

有效

• 申請號: 201710711315.0
• 申請日: 2017-08-18
• 公開（公告）號: CN107693043B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 王國靜;王衛東;胡敏露;石金龍;劉洪運
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍總醫院
• 主分類號: A61B7/00
• 分類號: A61B7/00
• 代理公司: 北京京萬通知識產權代理有限公司 11440
• 代理人: 齊曉靜

一種腸鳴音信號的非線性動力學分析方法，其包括：第一步，獲取腸鳴音測量信號s(n)，其中n＝1,2,...,N；第二步，提高所述獲取的腸鳴音測量信號的信噪比；第三步，采用相空間重構方法對所述腸鳴音測量信號進行相空間重構；所述相空間包括N?(m?1)d個向量其中，s(n)是腸鳴音測量信號的時間序列；m是嵌入維數；d是時間延遲；第四步，計算所述相空間的遞歸矩陣其中ε是遞歸半徑，為常數；‖‖表示取向量的Euclidean范數；是Heaviside函數；i＝1,2,...,N?(m?1)d；j＝1,2,...,N?(m?1)d；根據所述遞歸矩陣計算并繪制遞歸圖；所述遞歸圖用于定性識別所述腸鳴音測量信號中是否存在腸鳴音信號。

技術領域

本發明涉及腸鳴音信號的分析方法，具體涉及腸鳴音信號的非線性動力學分析方法。

背景技術

腸鳴音是腸管內物質隨著腸子蠕動時產生的聲音，它是人體重要的生理信號之一，不同的腸鳴音能夠反映不同的生理狀態。腸鳴音不像心電信號或呼吸信號那樣有明顯的規律可循,它是梭狀的瞬變聲學信號，具有信號弱，背景噪聲強、個體差異大以及隨機性強等特點，腸鳴音信號的有效頻率在1500Hz以內。

腸鳴音信號可以指征胃腸狀態，在臨床上，有通過觀察胃腸蠕動狀態來監測進食事件，進而為人工胰腺系統中對血糖指標監測提供參考依據；腸鳴音信號可以作為胃腸道疾病的指征參數之一，胃腸道發生如果發生病變，比如出現胃十二指腸疾病、小腸疾病和大腸疾病，相應的腸鳴音強度或數量也會出現異常。另外，腸鳴音信號可以作為其他疾病的指征參數之一，近幾年的研究發現，腸鳴音除了可以指征胃腸狀態以外，還對敗血癥、帕金森氏癥等病癥有臨床意義。胃腸道是唯一一個由中樞神經、腸神經和自主神經共同支配的系統，腸鳴音信號還可以間接反映神經系統的功能。在臨床應用中，與神經系統調節相關的功能可以用腸鳴音來間接評估。

目前，臨床的醫護人員用普通聽診器置于腹部來聽取腸鳴音的強弱情況，進而通過個人經驗來評估患者的胃腸狀態，這種方法的有效性是受到質疑的。對于信號處理分析方法研究，目前主要集中在腸鳴音自身的處理、分析和識別，而且分析識別主要是采用時頻域變換相關方法進行特征提取并識別。胃腸系統是復雜的非線性動力學系統，其產生的腸鳴音信號具有廣泛的非線性特征，需要非線性動力學方法來處理。

發明內容

鑒于上述問題，本發明旨在提出一種腸鳴音信號的非線性動力學分析方 法，其能夠定性識別腸鳴音信號；其次，本發明還旨在提出一種腸鳴音信號的非線性動力學分析方法，其能夠定量識別腸鳴音信號；本發明還旨在提出一種腸鳴音信號的非線性動力學分析方法，其能夠定量計算腸鳴音信號的非線性特征，深層挖掘腸鳴音信號所蘊含的信息。

為此，本發明提出一種腸鳴音信號的非線性動力學分析方法，其包括：

第一步，獲取腸鳴音測量信號s(n)，其中n＝1,2,...,N；N為信號中的采樣點的個數。

第二步，提高所述獲取的腸鳴音測量信號的信噪比；

第三步，采用相空間重構方法對所述腸鳴音測量信號進行相空間重構；所述相空間包括N-(m-1)d個向量

其中，s(n)是腸鳴音測量信號的時間序列；m是嵌入維數；d是時間延遲；

第四步，計算所述相空間的遞歸矩陣其中ε是遞歸半徑，為常數；||||表示取向量的Euclidean范數；Θ(x)是Heaviside函數；i＝1,2,...,N-(m-1)d；j＝1,2,...,N-(m-1)d；

根據所述遞歸矩陣計算并繪制遞歸圖；

所述遞歸圖用于定性識別所述腸鳴音測量信號中是否存在腸鳴音信號。

優選地，進一步包括：

第五步，利用直方圖函數計算所述相空間的時間分布相空間直方圖，其中M＝N-(m-1)d。