[發(fā)明專利]基于線性預(yù)測的膈肌肌電實時處理方法及存儲介質(zhì)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210401590.3
• 申請日: 2022-04-18
• 公開（公告）號: CN114969637A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 莫鴻強;陳凌希;徐遠(yuǎn)達(dá);桑嶺;許釗祥
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué);廣州呼吸健康研究院（廣州呼吸疾病研究所）
• 主分類號: G06F17/15
• 分類號: G06F17/15;A61B5/389
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 顧思妍

本發(fā)明提供一種基于線性預(yù)測的膈肌肌電實時處理方法、計算機及存儲介質(zhì)，該方法的線性預(yù)測模型作為利用歷史時刻心電干擾的測量值來預(yù)測當(dāng)前及未來時刻心電干擾值的膈肌肌電濾波器；采用膈肌肌電濾波器對被心電干擾的膈肌肌電信號進(jìn)行卷積運算，對卷積后信號作超閾值置零處理，得到信號y(k)；求取含心電的膈肌肌電片段，計算該片段的線性預(yù)測模型系數(shù)，利用該模型系數(shù)自適應(yīng)調(diào)整膈肌肌電濾波器系數(shù)；對信號y(k)依次進(jìn)行二階高通濾波和M_conv階低通濾波，得到降噪后膈肌肌電信號z(k)；對降噪后膈肌肌電信號z(k)進(jìn)行包絡(luò)計算，得到降噪后膈肌肌電信號的包絡(luò)信號z_e(k)。本發(fā)明可提高膈肌肌電信號采集的準(zhǔn)確度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)療器械與醫(yī)學(xué)信號處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種基于線性預(yù)測的膈肌肌電實時處理方法及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)

膈肌是主要的呼吸肌，其肌電信號可為膈肌生理狀態(tài)和呼吸系統(tǒng)功能的評估提供重要信息。臨床上監(jiān)測膈肌肌電圖有助于判斷呼吸困難程度和機械通氣患者能否進(jìn)行呼吸機脫離，其包絡(luò)亦可用于改善機械通氣的同步性。

目前常通過表面電極、針刺電極或食道電極采集膈肌肌電信號。表面電極法操作較簡單，安全性高，易被患者接受，缺點是易受胸壁肋間肌及腹肌等肌電信號的干擾，且信號因受皮下組織等的影響而衰減。針刺電極法將電極針直接插入膈肌采集其肌電信號，能避開其它肌電的干擾，缺點是電極插入過程易造成出血及軟組織損傷，操作困難且危險性較大。食道電極法將附有電極的導(dǎo)管經(jīng)鼻腔或口腔插入食道與腸胃交叉處從而對膈肌肌電信號進(jìn)行采集。由于電極直接靠近膈肌，減少了除心電外的其它肌電的干擾，同時也避免了皮下組織等對膈肌肌電的衰減，比表面電極法準(zhǔn)確性高，且較針刺電極法安全。

膈肌肌電信號微弱，食道電極需配套放大器進(jìn)行采集。由于食道電極靠近心臟，其所得信號極易受心電干擾；該干擾信號遠(yuǎn)高于膈肌肌電幅值，受其影響，放大后的膈肌肌電信號難以直接用于評估膈肌狀態(tài)。而心電頻帶與膈肌肌電頻帶存在交集，難以采用傳統(tǒng)的帶通濾波方法有效抑制其干擾，需要針對心電干擾的特點研究并設(shè)計相應(yīng)的降噪算法，方可較準(zhǔn)確地計算膈肌肌電的強度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點與不足，提供一種基于線性預(yù)測的膈肌肌電實時處理方法，該方法針對食道電極采集膈肌肌電易受心電干擾的問題，利用心電干擾的準(zhǔn)周期性及其不同時刻采樣值的相關(guān)性設(shè)計濾波器以抑制心電干擾，從而準(zhǔn)確地計算膈肌肌電信號的強度，以提高膈肌肌電信號采集的準(zhǔn)確度。

本發(fā)明的第二個目的在于提供一種基于線性預(yù)測的膈肌肌電實時處理的計算機。

本發(fā)明的第三個目的在于提供一種存儲介質(zhì)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：一種基于線性預(yù)測的膈肌肌電實時處理方法，其特征在于：

設(shè)置線性預(yù)測模型，該線性預(yù)測模型作為利用歷史時刻心電干擾的測量值來預(yù)測當(dāng)前及未來時刻心電干擾值的膈肌肌電濾波器；

采用膈肌肌電濾波器對被心電干擾的膈肌肌電信號進(jìn)行卷積運算，對卷積后信號作超閾值置零處理，得到信號y(k)；

求取含心電的膈肌肌電片段，計算該片段的線性預(yù)測模型系數(shù)，利用該模型系數(shù)自適應(yīng)調(diào)整膈肌肌電濾波器系數(shù)；

對信號y(k)依次進(jìn)行二階高通濾波和M_conv階低通濾波，得到降噪后膈肌肌電信號z(k)；對降噪后膈肌肌電信號z(k)進(jìn)行包絡(luò)計算，得到降噪后膈肌肌電信號的包絡(luò)信號z_e(k)，實現(xiàn)實時處理膈肌肌電信號；其中，k為當(dāng)前時刻。

該方法包括以下步驟：