[發明專利]一種基于聽診聲學信號MUSIC功率譜特征的動靜脈血管通路狹窄檢測系統

有效

• 申請號: 201910975257.1
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110720898B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 周金海;佟京鲆;常陽;金韜;吳祥飛
• 申請（專利權）人: 浙江大學;杭州邁臻智能科技有限公司
• 主分類號: A61B5/02
• 分類號: A61B5/02;A61B7/04
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 曹兆霞

1.一種基于聽診聲學信號MUSIC功率譜特征的動靜脈血管通路狹窄檢測系統，包括聲學傳感器和處理器，其中：

所述聲學傳感器采集動靜脈血管通路的聽診聲學信號，并傳輸所述聽診聲學信號至所述處理器；

所述處理器在接收到所述聽診聲學信號后，執行以下步驟：

采用MUSIC功率譜估計方法對所述聽診聲學信號進行處理，得到所述聽診聲學信號的MUSIC功率譜；

對所述MUSIC功率譜進行等間隔采樣，得到MUSIC功率譜特征；

調用訓練好的分類器對所述MUSIC功率譜特征進行分類，輸出動靜脈血管通路的狹窄程度；

所述分類器經過以下過程獲得：

從動靜脈血管通路物理仿真模型上采集狹窄區域上下游5～10cm處的模擬聽診聲學信號，并對所述模擬聽診聲學信號進行MUSIC功率譜估計和等間隔采樣，獲得模擬MUSIC功率譜特征，所述模擬MUSIC功率譜特征與對應的狹窄程度組成訓練樣本；

從臨床實例中采用動靜脈血管通路狹窄區域的實際聽診聲學信號，并對所述實際聽診聲學信號進行MUSIC功率譜估計和等間隔采樣，獲得實際MUSIC功率譜特征，所述實際MUSIC功率譜特征與對應的狹窄程度組成測試樣本；

利用訓練樣本對分類器進行訓練，利用測試樣本對訓練的分類器進行測試，得到訓練好的分類器；

所述動靜脈血管通路物理仿真模型包括：

水槽，所述水槽內裝有模擬血液的液體，所述水槽的出水口通過模擬靜脈血管通路的管道連接所述水槽的入水口；所述管道上設有一段模擬血管狹窄區域的狹窄模型；

在所述出水口與所述狹窄模型之間的管道上，沿液體流動方向，依次設有第一單向閥、脈動流產生裝置、第二單向閥、第一順應性室、流量計、第一壓力表；

在所述狹窄模型與所述入水口之間的管道上，沿液體流動方向，依次設有第二壓力表、第二順應性室、阻力閥；

所述脈動流產生裝置通過能夠實現從靜脈吸液體和向外噴射液體，以模擬心室的收縮與舒張以實現從靜脈吸血和心臟射血；

所述第一順應性室和第二順應性室用于模擬動脈血管壁的緩沖能力；

所述第一單向閥和第二單向閥用于防止所述脈動流產生裝置從靜脈吸血時產生液體回流；

所述管道的內壁摩擦阻力與所述阻力閥提供的阻力來模擬血管的阻力。

2.如權利要求1所述的基于聽診聲學信號MUSIC功率譜特征的動靜脈血管通路狹窄檢測系統，其特征在于，利用公式(1)獲得MUSIC功率譜：

其中，N表示原始信號特征空間的維數，v_k表示自相關矩陣的第k個特征值，p表示正弦信號的子空間維數，MUSIC算法根據特征值較小的特征向量，其中也包含噪聲子空間，來估計原始信號中的頻率成分，e(f)表示{e^-2πjf0,e^-2πjf1,…,e^-2πjf(M-1)}，M為v_k的維度，上標H表示矩陣的轉置，所以內積表示每個向量v_k的快速傅里葉變換。

3.如權利要求1所述的基于聽診聲學信號MUSIC功率譜特征的動靜脈血管通路狹窄檢測系統，其特征在于，在對所述MUSIC功率譜進行等間隔采樣時，對頻率在750Hz～890Hz的MUSIC功率譜進行等間隔采樣。

4.如權利要求1所述的基于聽診聲學信號MUSIC功率譜特征的動靜脈血管通路狹窄檢測系統，其特征在于，所述分類器為SVM分類器。

5.如權利要求1所述的基于聽診聲學信號MUSIC功率譜特征的動靜脈血管通路狹窄檢測系統，其特征在于，所述脈動流產生裝置包括模擬心室的腔室，所述腔室內設有活塞，活塞的固定端連接直線往復運動連桿的一端，所述腔室外壁安裝有調速電機，所述調速電機連接所述直線往復運動連桿的另一端；

所述調速電機帶動所述直線往復運動連桿做直線運動進而帶動所述活塞在所述腔室內做直線運動，所述調速電機的轉速模擬心率，所述直線往復運動結構的運動帶動的所述活塞的行程模擬血流量，通過控制速電機的轉速調節心率和血流量。