[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

本發明公開了基于金氏脈學的脈搏波信號處理方法及肺癌檢測系統，包括：原始脈搏波信號預處理，利用金氏脈學脈診儀采集手腕橈動脈處原始脈搏波信號，將采集到的信號在時域和頻域上進行處理和數據分析，然后利用高斯濾波器來去除信號的高頻噪聲部分。脈搏波信號周期性分段，將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。脈搏波信號特征提取，基于金氏脈學從得到的單周期脈搏波信號中提取出脈搏波特征。脈搏波信號分類，以CSVM作為分類器，基于提取出的脈搏波特征區分出正常、異常或者無效的脈搏波信號。本發明中的ISW算法有利于CSVM分類器的分類，提高了分類的準確率。

技術領域

本發明涉及生物醫學信號處理與數據分析領域，特別是涉及基于金氏脈學的脈搏波信號處理方法及肺癌檢測系統。

背景技術

脈診是中醫的主要檢測手段之一，醫生依靠手指感覺脈搏的搏動來診斷病人的身體狀況，它特別方便并且沒有任何的副作用。然而，診斷結果完全依賴于醫生長期的實踐經驗及其脈診技術。隨著科技的進步，現代脈搏診斷技術是利用傳感器對病人的脈搏波信號進行采集，再對脈搏波信號進行處理與分析。

金氏脈學是由具有30多年臨床經驗的金偉先生于1990年所提出的，該理論被大量臨床案例所證實，是一個非常有效的疾病診斷方法。金氏脈學是以現代醫學理論為基礎，以脈診為手段，以數學為量化工具，吸收了傳統中醫整體觀、辯證觀的理論思想，以唯物辯證法為指導，綜合了當代有關的科學成果，按照血流動力學和血液流變學的基本規律建立發展起來的一種無損傷診斷理論。金氏脈學理論建立了無損傷的定性、定位、定量的綜合診斷理論和診斷技術，提出了一系列臨床診斷方法和經驗公式，真正做到了簡便、高效、低成本甚或無成本的無損傷診斷，對無損傷診斷理論與方法作出了重要的發展和創新。

但是，通常情況下，根據金氏脈學采集到的原始脈搏波信號存在相當多的無效信號以及受噪聲干擾的信號，現有技術去噪技術不夠細致，難以將噪聲信號和真實脈搏波信號進行準確區分，因而導致正常脈搏波信號與異常脈搏信號的分類精確度不高。

在此之前，已有少量關于脈搏波信號處理的專利和文獻。

比如，已有專利提出一種基于提升小波的脈搏波信號處理方法，該方法通過脈搏波預處理、波形聚類優選得到其中至少包含5個波形樣本的最優波形，對最優波形做多層小波分解，再對小波分解的高頻、低頻系數的閾值量化處理，最終得到脈搏波形的特征向量W。該專利通過上述處理方法雖然能夠獲得脈搏波形的過零點、極值點、突變點等信息組成的特征向量。但是，該方法中特征量較少，不利于信號的區分，并且波形樣本的個數不多，不利于特征的提取，更不利于后期的特征分類。

已有文獻針對冠心病提出了一種脈診信號分析方法。該方法研究冠心病患者、心血管疾病患者和正常人的脈搏波信號差異，并且利用重要脈搏參數來計算分類識別率。該方法利用ZBOX-I數字脈沖分析系統分別收集三組群體的原始脈搏波信號并獲取時域參數，進而將原始時域數據轉換為頻域數據并計算相關的頻域參數，比較三組之間的參數差異，最后利用Fisher線性判別(FLD)來驗證重要參數的準確性。該方法未考慮到原始信號中存在的高頻噪聲部分以及基線漂移，所以其分類結果也是不夠精確的。

綜上所述，現有技術存在的缺陷是：

1、現有技術無法將正常脈搏波信號、異常脈搏波信號和無效信號區分開來，即對正常脈搏波信號、異常脈搏信號和無效信號的分類精確度不高；

2、現有技術缺乏基于脈搏波信號分類結果搭建的肺癌檢測系統。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明提供了基于金氏脈學的脈搏波信號處理方法，利用迭代滑動窗口算法(Iterative Slide Window,ISW)去除基線漂移，將連續周期性脈搏波信號分段成單周期信號，進而基于金氏脈學提取對應疾病脈搏波特征，實現正常脈搏波信號、異常脈搏波信號和無效信號的精確區分；