[發明專利]基于心沖擊信號的心肌做功指數監測系統及方法

有效

• 申請號: 202210738647.9
• 申請日: 2022-06-28
• 公開（公告）號: CN114795140B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 李政穎;魯志兵;吳曉燕;詹婧;魏勤;李聰聰
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學;武漢大學中南醫院
• 主分類號: A61B5/02
• 分類號: A61B5/02;A61B5/11;G16H80/00;G16H40/67
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 李滿

1.一種基于心沖擊信號的心肌做功指數監測系統，其特征在于：它包括電路處理模塊(2)、信號數字處理模塊(3)和信號分析模塊(4)；

所述電路處理模塊(2)用于將人體心臟搏動帶來的身體振動電信號進行零相位濾波，去除直流信號，保留含有振動信息的交流信號，并對含有振動信息的交流信號放大預設倍數；

所述信號數字處理模塊(3)用于采用前項后項的巴特沃斯低通濾波器提取含有振動信息的交流信號中的呼吸成分信號，隨后用放大后的含有振動信息的交流信號與呼吸成分信號進行差分處理，剔除放大后的含有振動信息的交流信號中的呼吸成分，隨后對剔除了呼吸成分的交流信號采用小波分解的方式進行重構獲取得到濾除噪聲的BCG信號；

信號分析模塊(4)用于通過自適應包絡提取算法對BCG信號中每一個心動周期進行包絡重構，并確定每一個包絡的最高峰位置，由每一個包絡對應的峰值時刻位置定位處理窗內的每一個心動周期中的J峰，隨后由J峰的位置確定一個心動周期的H波、I波、M波和N波頂點對應的時刻，并確定出H波與I波頂點間的時間間隙，I波與M波頂點間的時間間隙，M波與N波頂點間的時間間隙；

信號分析模塊(4)用于將H波與I波頂點間的時間間隙，I波與M波頂點間的時間間隙，M波與N波頂點間的時間間隙帶入心肌做功指數公式，計算每一次心動周期內的心肌做功指數，并對該處理窗的所有心肌做功指數加權平均，求出該時刻的平均心肌做功指數；

它還有心沖擊信號傳感模塊(1)，所述心沖擊信號傳感模塊(1)用于通過光纖宏彎損耗測試法采集人體心臟搏動帶來的身體振動光信號；

所述信號分析模塊(4)將每一個心動周期的H波與I波的頂點間的時間間隙，I波與M波的頂點間的時間間隙，以及M波與N波的頂點間的時間間隙帶入心肌做功指數計算公式Tei＝(Tict+Tirt)/ET；

其中，Tict代表等容收縮期時間由BCG信號中的H波與I波頂點間的時間間隙等效，Tirt代表等容舒張期時間由BCG信號中M波與N波頂點間的時間間隙等效，ET為射血時間由I波與M波頂點間的時間間隙等效，求取信號處理窗中每一個周期的Tei指數的平均作為實時Tei指數。

2.根據權利要求1所述的基于心沖擊信號的心肌做功指數監測系統，其特征在于：所述電路處理模塊(2)用于將人體心臟搏動帶來的身體振動光信號轉化為對應的身體振動電信號。

3.根據權利要求1所述的基于心沖擊信號的心肌做功指數監測系統，其特征在于：所述心沖擊信號傳感模塊(1)采用5層的封裝結構，從上到下，分別為第一枕墊層(1.1)、海綿層(1.2)、光纖傳感層(1.3)、支撐層(1.4)和第二枕墊層(1.5)，海綿層(1.2)用于隔離第一枕墊層(1.1)保護光纖傳感層(1.3)，支撐層(1.4)用于向光纖傳感層(1.3)提供硬托底支撐，第一枕墊層(1.1)和第二枕墊層(1.5)用于增加心沖擊信號傳感模塊(1)采集心沖擊信號時的舒適性。

4.根據權利要求3所述的基于心沖擊信號的心肌做功指數監測系統，其特征在于：所述第一枕墊層(1.1)和第二枕墊層(1.5)為乳膠層或棉花層，所述支撐層(1.4)為PVC材料層。

5.根據權利要求3所述的基于心沖擊信號的心肌做功指數監測系統，其特征在于：所述光纖傳感層(1.3)采用一根單模光纖(1.7)在傳感區域盤繞N個傳感監測點，每個傳感監測點為一個由單模光纖(1.7)纏繞的同心圓監測區域，在每個同心圓監測區域，以圓心為交點分別交叉固定兩個塑料光纖(1.6)。

6.根據權利要求1所述的基于心沖擊信號的心肌做功指數監測系統，其特征在于：所述信號數字處理模塊(3)在每次處理K秒的心跳數據時，保證每一個處理窗中至少包含一次呼氣信號和一次吸氣信號，提取呼氣信號中的每一個心動周期的BCG信號，并取提取的單心動周期BCG信號幅值的平均作為修正信號的模板，對該處理窗中其它時刻的BCG信號用該模板進行相應比例的修正。