[發(fā)明專利]一種基于多頭自注意力機(jī)制的光電序列血壓監(jiān)測(cè)方法及裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211426588.8
• 申請(qǐng)日: 2022-11-15
• 公開（公告）號(hào): CN115736864A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙志誠(chéng);劉濰碩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/021
• 分類號(hào): A61B5/021;G06F18/10;G06F18/213;G06F18/24;A61B5/00
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本發(fā)明公開了一種基于多頭自注意力機(jī)制的光電序列血壓監(jiān)測(cè)方法及裝置。本發(fā)明裝置包括：佩戴在人體的光電血壓監(jiān)測(cè)設(shè)備，與光電監(jiān)測(cè)設(shè)備通過無線通信的智能設(shè)備，智能設(shè)備上安裝有用戶血壓數(shù)據(jù)庫(kù)、光電序列監(jiān)控單元、自注意力模型單元以及輸出單元；本發(fā)明方法包括：收集原始用戶光電時(shí)間序列數(shù)據(jù)；并對(duì)其進(jìn)行質(zhì)控濾波得到質(zhì)保光電時(shí)間序列數(shù)據(jù)；對(duì)光電時(shí)間序列進(jìn)行挖掘特征值，與質(zhì)保光電序列合并生成特征向量；將特征向量添加用戶標(biāo)簽，訓(xùn)練多頭自注意力機(jī)制監(jiān)測(cè)模型，保存訓(xùn)練好的監(jiān)測(cè)模型；最后將待判斷用戶光電數(shù)據(jù)輸入訓(xùn)練好的監(jiān)測(cè)模型，輸出待判斷用戶的監(jiān)測(cè)結(jié)果。本發(fā)明解決了在實(shí)際血壓監(jiān)測(cè)中存在著個(gè)體差異大、數(shù)據(jù)精度不高等問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生命體征監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于多頭自注意力機(jī)制(Transformer)的血壓監(jiān)測(cè)技術(shù)。

背景技術(shù)

高血壓，也稱血壓升高，是一種嚴(yán)重疾患，會(huì)顯著加劇罹患心臟、大腦、腎臟疾病以及其他疾病的風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)世界衛(wèi)生組織報(bào)告，全世界估計(jì)有12.8億30-79歲成年人患有高血壓，其中大多數(shù)(三分之二)生活在低收入和中等收入國(guó)家，只有21％的患者可以有效的控制該疾病。嚴(yán)重的高血壓患者可能存在神志迷亂、焦慮、胸痛等癥狀，過于嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致心率不齊、心臟衰竭、中風(fēng)等嚴(yán)重癥狀。

因此，對(duì)人體血壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，是及時(shí)發(fā)現(xiàn)并治療高血壓的簡(jiǎn)單有效措施。現(xiàn)存的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)主要分為有創(chuàng)和無創(chuàng)兩種方法，有創(chuàng)技術(shù)主要通過內(nèi)嵌設(shè)備測(cè)量動(dòng)態(tài)血壓，而無創(chuàng)技術(shù)主要通過測(cè)量光電信號(hào)，提取時(shí)域頻域等特征，對(duì)人體血壓做擬合及監(jiān)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)目前數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域時(shí)域特征提取不充分，沒有采用多頭自注意力機(jī)制的技術(shù)方法，提出了一種基于多頭自注意力機(jī)制的血壓信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置及方法，其中包括：

佩戴在人體的光電信號(hào)監(jiān)測(cè)設(shè)備，定時(shí)測(cè)量光電信號(hào)并傳輸給智能設(shè)備；

與光電監(jiān)測(cè)設(shè)備通過無線通信的智能設(shè)備，智能設(shè)備上安裝有用戶血壓數(shù)據(jù)庫(kù)、光電序列監(jiān)控單元、自注意力模型單元以及輸出單元。

所述用戶血壓數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)所述血壓監(jiān)測(cè)設(shè)備發(fā)送來的隨時(shí)間測(cè)量的人體血壓數(shù)據(jù)。

所述光電序列監(jiān)控單元包括自主濾波器設(shè)計(jì)，使用巴特沃斯低通濾波器和中值濾波器對(duì)光電信號(hào)波進(jìn)行濾波，對(duì)光電時(shí)間序列和計(jì)算的均值均減去基礎(chǔ)值進(jìn)行歸一化并生成特征向量；對(duì)信號(hào)波進(jìn)行時(shí)域特征監(jiān)測(cè)，對(duì)序列進(jìn)行快速傅里葉變換提取頻域特征，對(duì)信號(hào)綜合變換提取時(shí)域特征，監(jiān)控信號(hào)頻域時(shí)域特征；

所述自注意力模型單元包含訓(xùn)練好的基于多頭自注意力機(jī)制的時(shí)域特征提取模型；該單元模型的輸入是用戶血壓特征向量，訓(xùn)練數(shù)據(jù)的標(biāo)簽是用戶在該時(shí)間段內(nèi)的高壓及低壓值；

所述輸出單元根據(jù)所述自注意力模型單元的輸出結(jié)果，顯示并上報(bào)該用戶在該時(shí)間內(nèi)的具體血壓值。

本發(fā)明提出的一種基于多頭自注意力機(jī)制的血壓信號(hào)監(jiān)測(cè)，包括如下步驟：

步驟一、生成初始光電時(shí)間序列，對(duì)用戶通過血壓監(jiān)測(cè)設(shè)備監(jiān)測(cè)在一天中設(shè)定時(shí)間段內(nèi)的光電，按每半小時(shí)為一個(gè)時(shí)間間隔單位，每次采集15秒的光電信號(hào)作為輸入；

步驟二、對(duì)光電時(shí)間序列挖掘其他特征值，與歸一化的光電時(shí)間序列合并產(chǎn)生新的特征向量序列數(shù)據(jù)；

步驟三、訓(xùn)練基于多頭自注意力機(jī)制的血壓監(jiān)測(cè)模型；

步驟四、根據(jù)訓(xùn)練好的基于多頭自注意力機(jī)制的循環(huán)時(shí)間網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)新數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，判斷數(shù)據(jù)來源者的血壓狀況。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)勢(shì)：

(1)本發(fā)明使用基于多頭自注意力機(jī)制的訓(xùn)練模型對(duì)光電時(shí)間序列進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以增加血壓監(jiān)測(cè)工作的效率，有助于提升監(jiān)測(cè)工作覆蓋率。