[發(fā)明專利]一種基于光電容積脈搏波的無創(chuàng)糖尿病預(yù)測系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011002263.8
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112120711B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐飛;吳晨陽;耿占瀟;邱贊;王曉浩
• 申請（專利權(quán)）人: 博邦芳舟醫(yī)療科技（北京）有限公司
• 主分類號: A61B5/1455
• 分類號: A61B5/1455;A61B5/02;A61B5/00
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11467
• 代理人: 王金雙

1.一種基于光電容積脈搏波的無創(chuàng)糖尿病預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，包括，光信號發(fā)射器、驅(qū)動電路、接收電路和處理器模塊，其中，

所述光信號發(fā)射器，其在所述驅(qū)動電路的驅(qū)動下，獲取固定波長和強(qiáng)度的光信號并發(fā)射；

所述接收電路，其將接收的光電容積脈搏波的光信號轉(zhuǎn)換為光電容積脈搏波的電信號，并進(jìn)行放大濾波、數(shù)模轉(zhuǎn)換，將數(shù)字光電容積脈搏波信號發(fā)送給所述處理器模塊；

所述處理器模塊，其對所述數(shù)字光電容積脈搏波信號進(jìn)行信號處理、特征提取和建模預(yù)測，并可視化顯示。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光電容積脈搏波的無創(chuàng)糖尿病預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，所述光信號發(fā)射器，還包括，2個(gè)或2個(gè)以上波長的可見光發(fā)射器和2個(gè)或2個(gè)以上波長的近紅外發(fā)射器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光電容積脈搏波的無創(chuàng)糖尿病預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，所述接收電路，包括光信號接收器，放大濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，其中，

所述光信號接收器，其將接收的光電容積脈搏波的光信號轉(zhuǎn)換為光電容積脈搏波的電信號發(fā)送給所述放大濾波電路；

所述放大濾波電路，其將光電容積脈搏波的電信號進(jìn)行放大濾波，消除高頻噪聲；

所述模數(shù)轉(zhuǎn)換，其將光電容積脈搏波的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字光電容積脈搏波信號后發(fā)送給所述處理器模塊。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光電容積脈搏波的無創(chuàng)糖尿病預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，

所述處理器模塊，其進(jìn)行低頻呼吸擾動消除、基于小波變換，從數(shù)字光電容積脈搏波信號中獲取多重分形譜特征、進(jìn)行特征空間降維和聚類、構(gòu)建并訓(xùn)練篩查模型，并根據(jù)所述篩查模型進(jìn)行新樣本的預(yù)測。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于光電容積脈搏波的無創(chuàng)糖尿病預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，

所述處理器模塊，其采用小波變換模極大方法，計(jì)算出多重分形譜坐標(biāo)和累計(jì)系數(shù)，從數(shù)字光電容積脈搏波信號中獲取多重分形譜特征。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于光電容積脈搏波的無創(chuàng)糖尿病預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器模塊，從生成的光電容積脈搏波信息數(shù)據(jù)庫，提取特征并進(jìn)行歸一化，將特征空間進(jìn)行主成分分析，實(shí)現(xiàn)特征降維；將降維后的特征空間進(jìn)行K-means或KNN非監(jiān)督學(xué)習(xí)聚類，設(shè)置聚類數(shù)，記錄每條數(shù)據(jù)距離每個(gè)聚類中心的距離，根據(jù)聚類數(shù)將數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于光電容積脈搏波的無創(chuàng)糖尿病預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器模塊，采用非監(jiān)督與監(jiān)督學(xué)習(xí)結(jié)合的方式訓(xùn)練篩查模型。

8.一種基于光電容積脈搏波的無創(chuàng)糖尿病預(yù)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）獲取人體脈搏波信號；

2）消除所述脈搏波信號的低頻呼吸擾動；

3）基于小波變換，獲取脈搏波的多重分形譜特征；

4）進(jìn)行脈搏波的特征空間降維和聚類；

5）建立篩查模型；

6）根據(jù)所述篩查模型進(jìn)行新樣本的預(yù)測。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于光電容積脈搏波的無創(chuàng)糖尿病預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟3）進(jìn)一步包括，采用小波變換模極大方法計(jì)算多重分形譜坐標(biāo)和累計(jì)系數(shù)。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于光電容積脈搏波的無創(chuàng)糖尿病預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟3）進(jìn)一步包括以下步驟：

定義小波變換函數(shù)，根據(jù)脈搏波信號、母小波和尺度因子計(jì)算小波變換的奇異指數(shù)；

根據(jù)尺度因子設(shè)定尺度，根據(jù)尺度和小波變換模極大線個(gè)數(shù)計(jì)算相同奇異值的分形維數(shù)；

定義小波變換模極大值的分割函數(shù)，將設(shè)定的尺度模極大值線組、統(tǒng)計(jì)矩的階數(shù)和尺度代入分割函數(shù)，計(jì)算尺度函數(shù)；

對尺度函數(shù)進(jìn)行勒讓德變換，計(jì)算不同尺度下小波變換模極大值分割函數(shù)的分布，進(jìn)行最小二乘法擬合，得出尺度函數(shù)對應(yīng)階矩的分布；

泰勒展開尺度函數(shù)，得出多重分型譜。