[發明專利]基于金氏脈學的脈搏波信號處理方法及肺癌檢測系統

有效

• 申請號: 201710817152.4
• 申請日: 2017-09-12
• 公開（公告）號: CN107468221B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 張智超;莊須婕;梅貞;張遠;金偉;羅貝尼
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: A61B5/02
• 分類號: A61B5/02;A61B5/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 黃海麗

1.基于金氏脈學的脈搏波信號處理裝置，其特征是，包括：存儲器、處理器以及存儲在存儲器上并在處理器上運行的計算機指令，計算機指令在處理器上運行時執行以下步驟：

步驟（1）：原始脈搏波信號預處理：利用基于金氏脈學的脈診儀采集手腕橈動脈處原始脈搏波信號，將采集到的原始脈搏波信號在時域和頻域上進行處理和數據分析，得到原始信號中高頻噪聲和基線漂移，然后利用高斯濾波器來去除信號的高頻噪聲部分；

步驟（2）：脈搏波信號周期性分段：將步驟（1）處理后的脈搏波信號利用迭代滑動窗口算法去除基線漂移，并將連續周期性脈搏波信號分段成單周期脈搏波信號；

步驟（3）：脈搏波信號特征提取：基于金氏脈學從步驟（2）后得到的單周期脈搏波信號中提取出脈搏波特征；

步驟（4）：脈搏波信號分類：以cubic支持向量機CSVM作為分類器，基于步驟（3）提取出的脈搏波特征區分出正常、異常和無效脈搏波信號。

2.如權利要求1所述的基于金氏脈學的脈搏波信號處理裝置，其特征是，所述步驟（1）將采集到的原始信號在時域和頻域上進行處理和數據分析的步驟為：

根據Nyquist定理，收集到的原始信號頻域范圍為0-400Hz，經過頻域分析，脈搏波信號集中在20Hz以下；將20Hz以下的原始信號在時域進行局部放大，得到原始信號中高頻噪聲和基線漂移，然后利用高斯濾波器來去除信號的高頻噪聲部分。

3.如權利要求1所述的基于金氏脈學的脈搏波信號處理裝置，其特征是，所述步驟（3）的步驟為：

基于金氏脈學對步驟（2）得到的單周期信號從頻域和時域兩方面進行特征提取，單周期信號的振幅最大值處到單周期的結束處作一條直線d；根據金氏脈學，單周期脈搏波的上升支對應心臟泵血的快速射血期，下降支的前段對應減慢射血期，下降支的后段對應舒張期；快速射血期又分為前期a1、中期a2和后期a3，減慢射血期又分為前期b1、中期b2和后期b3，舒張期又分為等容舒張期c1和心室充盈期c2，共8個部分；

（31）將單周期信號長度len_period作為區分有效脈搏波信號以及無效信號的特征之一，特征location用于記錄在腕部采集脈搏波信號時的三個部位的對應位置；

（32）特征value_range、p_max以及pmax_index反映射血強度，其中value_range表示最大振幅與最小振幅之間的取值范圍，p_max表示單周期最大振幅值，pmax_index表示單周期最大振幅處的坐標；

（33）利用基于金氏脈學的脈診儀探頭下降的深度代替醫生脈診時的手指觸壓力，因此將壓力pressure作為特征之一；

（34）不同壓力下的不同波段反映相應器官的健康狀況，因此將步驟（2）最終擬合出的基線baseline的平均值ave_single作為特征之一；

（35）a1至a3部分是心臟快速射血期CREP，a1、a2和a3分別占快速射血期的1/3；作為有效脈搏波信號，a1和a3段都是遞增的，因此將a1段平均斜率ave_pstslope以及a3段平均頻率ave_a3slope分別作為特征之一；

（36）特征zero_a3slope以及ezero_a3slope用于檢查斜率的趨勢；其中特征zero_a3slope用于檢測后CREP是否存在小于0的斜率，特征ezero_a3slope用于檢測a2后半段是否存在峰值；

（37）b1至c2部分是慢速射血期HSFBP，在b1至c2段脈搏波信號的趨勢是顯著下降的；有效脈搏波信號在b1至c2段的脈搏波信號斜率是緩慢變化的，無效信號在b1至c2段的脈搏波信號斜率是崎嶇變化的；對于一個正常的單周期脈搏波信號，在b1至c2段出現峰值的頻次在設定范圍內；特征‘range_slope’，‘max_slope’，‘slope_ver’，‘min_psub’，‘value_peaks’，‘sum_slope’以及‘std_all’被用于反映手腕周期脈搏波信號的變化特點；并且計算出慢速射血期HSFBP每段的平均值，ave_b1表示在b1段脈搏波信號的平均值，ave_b2表示在b2段脈搏波信號的平均值，ave_b3表示在b3段脈搏波信號的平均值，ave_c1表示在c1段脈搏波信號的平均值，ave_c2表示在c2段脈搏波信號的平均值；其中特征max_slope表示HSFBP的脈搏波信號與直線d的最遠距離，特征range_slope用于表示HSFBP的斜率，特征slope_ver表示HSFBP與直線d之間的方差，特征min_psub表示HSFBP段相鄰峰值之間的距離的最小值，特征value_peaks表示相鄰峰值差的絕對值的最大值，特征sum_slope表示HSFBP脈搏波信號平均斜率的絕對值，特征std_all表示相鄰最大值與最小值之間的距離；

（38）健康者的血液獲得動能時其單周期脈搏波信號長度超過0.9，用符合最大值-最小值大于等于0.9的點的數量num_09來代表動能的持續時間，并且利用特征empty_peak20來記錄8Hz以內是否有極值點來描述脈搏波信號的穩定性；

（39）特征num_c2zero表示c2段脈搏波信號值小于0的點的數量；

步驟（3）結束后，提取出脈搏波特征，以用于步驟（4）脈搏波信號分類。