[發明專利]一種無創心排量監測系統與方法

在審

• 申請號: 202110365034.0
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113288103A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 余洪龍;楊東;解堯;解啟蓮;宋澤陽;徐小菊;王平;陳宏凱;李劍
• 申請（專利權）人: 安徽通靈仿生科技有限公司
• 主分類號: A61B5/029
• 分類號: A61B5/029
• 代理公司: 合肥中博知信知識產權代理有限公司 34142
• 代理人: 吳棟杰

1.一種無創心排量監測系統與方法，其特征在于：包括上位工控機及與其數據通信連接的下位嵌入式系統，所述的下位嵌入式系統包括心電信號采集模塊、胸阻抗采集模塊和運動加速度檢測模塊；通過下位嵌入式系統將實時采集到的心電信號、胸阻抗信號和運動狀態信號發送至所述的上位工控機，所述的上位工控機依次對心電信號和胸阻抗信號進行帶通濾波、去趨勢及標準化算法處理，再經過集合經驗模態分解和典型相關分析處理后，提取信號波形的重要特征點，再結合電速法建立可靠的血流動力學模型計算相關生物參數。

2.根據權利要求1所述的一種無創心排量監測系統與方法，其特征在于：該系統采用六導聯電極測量方式，兩電極ECG1和ECG2單導二導聯聯方式用于監測人體心率與算法觸發處理，而另外四電極分別Z1和Z2貼于頸動脈位置，而Z3與Z4貼于胸部劍突處右側肋骨用于測量胸阻抗信號，采集待監測對象某一時間點的心電信號、胸阻抗信號和運動狀態信號。

3.根據權利要求1所述的一種無創心排量監測系統與方法，其特征在于：對測量的胸阻抗信號的進行頻域濾波并滑動平均處理，去趨勢、經驗模態分解EEMD以及典型相關分析CCA等處理實現對工頻、呼吸、肌電以及運動等噪聲干擾的去除，提高系統的抗干擾能力，對特征點識別重構得到濾波后的阻抗以及阻抗微分的波形。

4.根據權利要求3所述的一種無創心排量監測系統與方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

(1)下位嵌入式系統采集監測對象的心電信號、胸阻抗信號和運動狀態信號，并通過藍牙數據通信發送至上位工控機；

(2)上位工控機采用傅里葉變換從頻譜處理對采集的心電與阻抗信號濾波，去除與心率頻率無關的成分，通常設置在0.5-3HZ；

(3)通過對采集的心電與阻抗信號去趨勢，并歸一化處理，作為后續算法的輸入信號；

(4)采用改進的經驗模態分解EEMD方法對信號分解，經過K次篩選，選出合適的IMF本征態，篩選的IMF需要主頻率落在心率范圍的IMF，其它IMF進行置零，最大程度的保留心率成分的模態，提高信噪比，在重構回信號；

(5)在人體運動時通過采結合典型相關分析方法，進一步提取兩者共同的心率成分，去除與心電信號無關的運動干擾。

5.根據權利要求4所述的一種無創心排量監測系統與方法，其特征在于：采用集合經驗模態分解對胸阻抗信號x(t)進行信號分解，經過k次反復篩選IMF，對于胸阻抗信號經分解所得到的若干IMF，對每個IMF計算信號主頻率，并篩選主頻率落在心率范圍IMF，其它的IMF直接置零，最后在疊加篩選出能夠去除非心率主頻率成分的噪聲成分，重構出新的信號，提高信噪比。

6.根據權利要求1所述的一種無創心排量監測系統與方法，其特征在于：通過三軸加速度檢測模塊可監測人體狀態，通過分析不同姿態時各軸加速度與總加速度的數據信息，利于通過頻譜信息保留心率成分去除運動等干擾噪聲，實現動態時阻抗波形重現。

7.根據權利要求1所述的一種無創心排量監測系統與方法，其特征在于：通過對傳統模型分析基礎上，結合大量人體生理參數、包括年齡、身高、體重以及性別血壓等建立合適的人體射血量SV模型，尤其建立的模型不依賴人體基阻抗Z0，避免傳統基阻抗受電極位置影響，測量的數據重復性不好。