[發(fā)明專利]一種呼吸數(shù)據(jù)處理方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210610264.3
• 申請(qǐng)日: 2022-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN114938951A
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉孝波;朱輝球;賈秀成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京佗道醫(yī)療科技有限公司
• 主分類號(hào): A61B5/08
• 分類號(hào): A61B5/08;A61B5/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 梁天彥

1.一種呼吸數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于：包括：

獲取患者呼吸數(shù)據(jù)；

遍歷患者呼吸數(shù)據(jù)識(shí)別得到潛在波峰和波谷；

對(duì)比相鄰波峰、波谷的間隔和幅值剔除偽波峰和偽波谷，得到患者呼吸數(shù)據(jù)的真實(shí)的波峰波谷；

在真實(shí)波谷處識(shí)別呼氣末停留階段。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的呼吸數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于：在識(shí)別潛在波峰和波谷之前包括異常值檢測(cè)替換步驟：

檢測(cè)的異常值X_out范圍如下：

x_i＞Q3+c*(IQR)∪x_i＜Q1-c*(IQR)

其中，x_i表示采集的患者呼吸數(shù)據(jù)中第i個(gè)采樣點(diǎn)的呼吸數(shù)據(jù)，i＝1,2,…,n；n表示采集的患者呼吸數(shù)據(jù)總的采樣點(diǎn)數(shù)量；Q1、Q3分別表示患者呼吸數(shù)據(jù)中的幅值通過(guò)四分位差得到的第一和第三個(gè)四分位數(shù)；c為閾值因數(shù)，c0，IQR＝Q3-Q1；

對(duì)異常值進(jìn)行插值替換，異常值范圍的兩端點(diǎn)以近鄰點(diǎn)替換，異常值范圍內(nèi)的點(diǎn)以線性插值替換，如下式：

其中，k表示第k個(gè)采樣點(diǎn)，m代表中間異常點(diǎn)個(gè)數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的呼吸數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于：在所述異常值檢測(cè)替換步驟之前包括濾波步驟。

4.根據(jù)權(quán)利要求1～3任一所述的呼吸數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于：在識(shí)別潛在波峰和波谷之前還包括基準(zhǔn)校準(zhǔn)步驟：

通過(guò)下式擬合一階多項(xiàng)式；

得到線性趨勢(shì)：

f(i)＝w*i+b

其中，w、b分別表示一階多項(xiàng)式的系數(shù)；

對(duì)呼吸數(shù)據(jù)進(jìn)行基準(zhǔn)校準(zhǔn)：x_i′＝x_i-f(i)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的呼吸數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于：遍歷患者呼吸數(shù)據(jù)識(shí)別得到潛在波峰和波谷具體為：

根據(jù)呼吸數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)數(shù)設(shè)置若干滑窗和滑窗起始位置，采用每個(gè)滑窗依次遍歷患者呼吸數(shù)據(jù)，若其中某一采樣點(diǎn)的呼吸數(shù)據(jù)中的呼吸幅值滿足波峰和波谷的接受閾值，則認(rèn)為其為波峰或波谷，從而得到每個(gè)滑窗遍歷完呼吸數(shù)據(jù)之后的波峰數(shù)目和波谷數(shù)目；

依次計(jì)算每個(gè)滑窗相對(duì)于上一個(gè)滑窗遍歷完呼吸數(shù)據(jù)得到波峰數(shù)目和波谷數(shù)目的增量，并計(jì)算得到增量對(duì)應(yīng)的多個(gè)波峰和多個(gè)波谷對(duì)應(yīng)的呼吸幅值的平均值，并以兩平均值的均值作為分割閾值；

以呼吸數(shù)據(jù)中呼吸幅值大于該分割閾值的波峰作為潛在波峰，以呼吸數(shù)據(jù)中呼吸幅值小于該分割閾值的波谷作為潛在波谷。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的呼吸數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于：所述接受閾值計(jì)算如下：

計(jì)算呼吸數(shù)據(jù)的均值M和均方差S，設(shè)置波峰接受閾值為T₁M+S/2、波谷接受閾值為T₂M-S/2。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的呼吸數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于：按照斐波那契數(shù)列設(shè)置各個(gè)滑窗尺寸，且至少存在一個(gè)尺寸大于呼吸周期的滑窗。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的呼吸數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于：還包括對(duì)呼吸數(shù)據(jù)進(jìn)行鏡像擴(kuò)展的步驟：

鏡像擴(kuò)展的尺寸為呼吸數(shù)據(jù)的采樣尺寸和該滑窗遍歷至呼吸數(shù)據(jù)末端時(shí)用于補(bǔ)足該滑窗尺寸所需要的尺寸中的較小值。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的呼吸數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于：剔除偽波峰和偽波谷具體為：

計(jì)算相鄰波峰和波谷之間的間隔和相鄰波峰和波峰之間的間隔，若后者大于前者，則認(rèn)為當(dāng)前波峰為真波峰，否則認(rèn)為存在偽波峰；若當(dāng)前波峰對(duì)應(yīng)的呼吸幅值小于下一波峰對(duì)應(yīng)的呼吸幅值，則認(rèn)為當(dāng)前波峰為偽波峰；否則認(rèn)為下一波峰為偽波峰；將偽波峰直接刪除；

計(jì)算相鄰波谷和波峰之間的間隔和相鄰波谷和波谷之間的間隔，若后者大于前者，則認(rèn)為當(dāng)前對(duì)應(yīng)的波谷為真波谷，否則認(rèn)為存在偽波谷；若當(dāng)前波谷對(duì)應(yīng)的呼吸幅值大于下一波谷對(duì)應(yīng)的呼吸幅值，則認(rèn)為當(dāng)前波谷為偽波谷；否則認(rèn)為下一波谷為偽波谷；將偽波谷直接刪除。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的呼吸數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于：所述在真實(shí)波谷處識(shí)別呼氣末停留階段具體為：

截取相鄰兩波峰中間部分區(qū)段的呼吸數(shù)據(jù)，以呼吸幅值為縱坐標(biāo)，以采樣點(diǎn)頻數(shù)為橫坐標(biāo)進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)；

某一直方圖每個(gè)數(shù)組bin的范圍內(nèi)的采樣點(diǎn)頻數(shù)為N_bin和其呼吸幅值的中心值為V_bin，計(jì)算直方圖內(nèi)采樣點(diǎn)頻數(shù)最大的數(shù)組的采樣點(diǎn)頻數(shù)N_maxbin和其呼吸幅值的中心值V_maxbin，以V_maxbin＜fac_mag*range(V_bin)+min(V_bin)及N_maxbin＞fac_bin1*T(N_bin)作為存在呼氣末停留階段的篩選條件；其中，range(V_bin)表示所有截取的部分呼吸數(shù)據(jù)的幅值范圍，fac_mag表示直方圖中幅值的縮放因子；min(V_bin)表示直方圖所有數(shù)組的中心值的最小值；T(N_bin)為根據(jù)采樣頻率設(shè)置的閾值；fac_bin1表示直方圖數(shù)組bin數(shù)量的縮放因子；

若不滿足以上條件，則認(rèn)為不存在所需要識(shí)別的呼氣末停留階段；

若滿足以上條件，則對(duì)某一數(shù)組bin的采樣點(diǎn)數(shù)量N_bin在直方圖中向上檢索，得到滿足N_bin＞fac_bin2*N_maxbin所在數(shù)組bin對(duì)應(yīng)的中心值T_bin作為對(duì)呼吸數(shù)據(jù)分割的閾值，fac_bin2表示直方圖數(shù)組bin數(shù)量的縮放因子；凡是呼吸幅值小于T_bin的呼吸數(shù)據(jù)認(rèn)定為呼氣末所在階段點(diǎn)，從而得到呼氣末停留階段。