[發明專利]呼吸信號質量評估方法

有效

• 申請號: 202110167675.5
• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN112971762B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 張政波;徐浩然;趙靜;蘭珂;王佳晨;麻琛彬;曹德森
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍總醫院
• 主分類號: A61B5/08
• 分類號: A61B5/08
• 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

1.一種呼吸信號質量評估方法，其包括：

對待評估的呼吸信號進行加窗拆分，得到經分割的呼吸信號；

對該經分割的呼吸信號進行特征提取；

將所提取的特征值輸入到經訓練的呼吸信號質量評估模型中，得到分類得分score；

利用閾值L1、L2比較所述分類得分score，如果score＝L2，該呼吸信號判斷為類別1，為信號質量好；如果L1≤scoreL2，該呼吸信號判斷為類別2，信號質量中等；如果scoreL1，該呼吸信號判斷為類別3，信號質量差；

所述特征值包括：離群點個數、對樣本的基線進行線性回歸擬合的得分和擬合系數、低于樣本中值的峰值的個數、峰值的個數、峰值的中值與樣本最小值的差與樣本極差的比值、峰值的四分之三位數與樣本最小值的差與樣本極差的比值、峰值的四分之一位數與樣本最小值的差與樣本極差的比值、峰峰間期的中值、峰峰間期的四分之三位數、峰峰間期的四分之一位數、樣本X的三階標準矩陣、樣本X的四階標準矩陣、樣本的相鄰波峰之間片段的DTW相關性的中值、樣本的相鄰波峰之間片段的DTW相關性的四分之三位數、樣本的相鄰波峰之間片段的DTW相關性的四分之一位數、樣本前3s數據的四分之三位數與四分之一位數的差值與極差的比值、樣本后3s數據的四分之三位數與四分之一位數的差值與極差的比值，其中樣本X取自經分割的呼吸信號；

樣本X的三階標準矩陣，計算方法如下：

μ為樣本均值，δ為樣本標準差，skewness表示樣本X的三階標準矩陣；

樣本X的四階標準矩陣，計算方法如下：

μ為樣本均值，δ為樣本標準差，kurtosis表示樣本X的四階標準矩陣；

所述經訓練的呼吸信號質量評估模型為孤立森林模型。

2.根據權利要求1所述的呼吸信號質量評估方法，其特征在于：

所述加窗拆分為以30s的窗口長度對待評估的心電信號進行分割。

3.根據權利要求1所述的呼吸信號質量評估方法，其特征在于：

提離群點個數的提取和計算步驟如下：

①樣本X的長度為N，記為u(1),u(2),...,u(N)；窗寬n＝3*fs；

②重構(N-2*n)維向量X(n),X(2),...,X(N-n-1),其中

X(i)＝[u(i-n),u(i-n+1),...,u(i+n-1)]；

③對于X(i)，統計滿足以下條件的樣本個數；

(u(j)mean(X(i))+3*std(X(i)))|(u(j)mean(X(i))-3*std(X(i)))；

④統計樣本X中所有滿足③條件的采樣點的個數。

4.根據權利要求1所述的呼吸信號質量評估方法，其特征在于：

樣本的相鄰波峰之間片段的DTW相關性的中值的計算方法如下：

①樣本X的長度為N，記為u(1),u(2),...,u(N)；窗寬n＝3*fs；

②重構(N-2)維向量X(1),X(2),...,X(N-2),其中X(i)＝[u(i),u(i+1)]；

③對于0≤i≤N-2，計算相鄰X之間的DTW相關性X_DTW；

④計算所有X_DTW的中值，即為樣本的相鄰波峰之間片段的DTW相關性的中值。

5.根據權利要求1所述的呼吸信號質量評估方法，其特征在于：

樣本前3s數據的四分之三位數與四分之一位數的差值與極差的比值的計算方法如下：

h_3s＝(percentile(x[0:s*fs],75)-percentile(x[0:s*fs],25))/(max(x)-min(x))，s為選取的窗長，s＝3，fs為呼吸信號采樣頻率，fs＝25Hz；其中h_3s為樣本前3s數據的四分之三位數與四分之一位數的差值與極差的比值。

6.根據權利要求1所述的呼吸信號質量評估方法，其特征在于：

樣本后3s數據的四分之三位數與四分之一位數的差值與極差的比值的計算方法如下：

t_3s＝(percentile(x[-s*fs:],75)-percentile(x[-s*fs:],25))/(max(x)-min(x))，s為選取的窗長，s＝3，fs為呼吸信號采樣頻率，fs＝25Hz；其中t_3s表示樣本后3s數據的四分之三位數與四分之一位數的差值與極差的比值。