專利名稱：生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)及方法
生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)及方法。背景技術(shù)：
動(dòng)脈血壓(Arterial Blood Pressure，簡(jiǎn)稱ABP)信號(hào)作為一種常見(jiàn)的人體生理信號(hào)，對(duì)其的連續(xù)測(cè)量和分析用于在臨床上診斷高血壓、分析腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)能等具有十分重要的意義。該連續(xù)測(cè)量方法分為有創(chuàng)和無(wú)創(chuàng)兩種。有創(chuàng)連續(xù)ABP測(cè)量方法準(zhǔn)確可靠，但是需要侵入體內(nèi)，有無(wú)菌要求，所以其應(yīng)用只局限于手術(shù)室等特殊場(chǎng)合。相比之下，無(wú)創(chuàng)連續(xù)ABP測(cè)量方法具有測(cè)量方便，操作簡(jiǎn)單，無(wú)創(chuàng)傷，不需無(wú)菌要求等優(yōu)點(diǎn)，因此無(wú)創(chuàng)連續(xù)ABP 測(cè)量方法的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。無(wú)創(chuàng)連續(xù)ABP的測(cè)量方法有很多，張力測(cè)定法和容積補(bǔ)償法為目前最成熟的兩種無(wú)創(chuàng)連續(xù)血壓測(cè)量方法。由于以上方法的測(cè)量位置位于肢體末端(指端或橈動(dòng)脈)，測(cè)量易受外界影響，增加了信號(hào)的非平穩(wěn)性，所以對(duì)ABP信號(hào)的使用應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎，建立臨床ABP信號(hào)質(zhì)量評(píng)估方法非常必要。目前在無(wú)創(chuàng)連續(xù)動(dòng)脈ABP信號(hào)的測(cè)量過(guò)程中，主要有兩類需要解決的偽差信號(hào) 1)由于測(cè)量?jī)x器壓力校準(zhǔn)產(chǎn)生的校準(zhǔn)異常信號(hào)，2)由于病人體位改變或活動(dòng)使傳感器移位或抖動(dòng)產(chǎn)生的抖動(dòng)異常信號(hào)或信號(hào)缺失。這些偽差信號(hào)不是由于病人的生理變化而引起的，而是由于設(shè)備原因(傳感器接觸不良等)導(dǎo)致的信號(hào)異常，它們波動(dòng)性大而且缺失了有用信息，造成了后續(xù)分析結(jié)果波動(dòng)性大和可重復(fù)性差，且采用一般濾波和估計(jì)的方法無(wú)法讓其根本恢復(fù)。

發(fā)明內(nèi)容基于此，有必要提供一種獲取高質(zhì)量生理信號(hào)的生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)。此外，還有必要提供一種獲取高質(zhì)量生理信號(hào)的生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估方法。一種生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)，包括第一濾波模塊，對(duì)輸入的第一生理信號(hào)進(jìn)行濾波處理；第一周期檢測(cè)模塊，對(duì)濾波處理后的第一生理信號(hào)進(jìn)行周期檢測(cè)，獲取第一生理信號(hào)的周期分割點(diǎn)；特征提取模塊，對(duì)第一生理信號(hào)在每個(gè)周期內(nèi)提取相應(yīng)的信號(hào)特征；模糊推理模塊，根據(jù)所述提取相應(yīng)的信號(hào)特征構(gòu)建模糊推理模型，并根據(jù)所述模糊推理模型計(jì)算所述第一生理信號(hào)在相應(yīng)周期的信號(hào)質(zhì)量指數(shù)值，以及根據(jù)所述信號(hào)質(zhì)量指數(shù)值判斷出信號(hào)屬性。優(yōu)選地，所述第一生理信號(hào)為無(wú)創(chuàng)連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)或有創(chuàng)連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)或脈搏信號(hào)。優(yōu)選地，所述對(duì)第一生理信號(hào)進(jìn)行濾波處理為濾除第一生理信號(hào)中40Hz以上的噪聲。
優(yōu)選地，所述特征提取模塊還建立提取相應(yīng)的信號(hào)特征的隸屬度函數(shù)，該隸屬度函數(shù)為
權(quán)利要求
1.一種生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，包括第一濾波模塊，對(duì)輸入的第一生理信號(hào)進(jìn)行濾波處理；第一周期檢測(cè)模塊，對(duì)濾波處理后的第一生理信號(hào)進(jìn)行周期檢測(cè)，獲取第一生理信號(hào)的周期分割點(diǎn)；特征提取模塊，對(duì)第一生理信號(hào)在每個(gè)周期內(nèi)提取相應(yīng)的信號(hào)特征；模糊推理模塊，根據(jù)所述提取相應(yīng)的信號(hào)特征構(gòu)建模糊推理模型，并根據(jù)所述模糊推理模型計(jì)算所述第一生理信號(hào)在相應(yīng)周期的信號(hào)質(zhì)量指數(shù)值，以及根據(jù)所述信號(hào)質(zhì)量指數(shù)值判斷出信號(hào)屬性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，所述第一生理信號(hào)為無(wú)創(chuàng)連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)或有創(chuàng)連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)或脈搏信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，所述對(duì)第一生理信號(hào)進(jìn)行濾波處理為濾除第一生理信號(hào)中40Hz以上的噪聲。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，所述特征提取模塊還建立提取相應(yīng)的信號(hào)特征的隸屬度函數(shù)，該隸屬度函數(shù)為
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，所述提取的相應(yīng)的信號(hào)特征包括校準(zhǔn)異常信號(hào)特征U1和抖動(dòng)異常信號(hào)特征u2，所述校準(zhǔn)異常信號(hào)特征U1的隸屬度中X為舒張末期斜率和，所述抖動(dòng)異常信號(hào)特征U2的隸屬度中X為前后兩次的舒張壓差的絕對(duì)值與前后兩次的舒張壓中較小值之間的比值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，還包括第二濾波模塊，對(duì)輸入的與所述第一生理信號(hào)同步采樣的第二生理信號(hào)進(jìn)行濾波處理；第二周期檢測(cè)模塊，對(duì)濾波處理后的第二生理信號(hào)進(jìn)行周期檢測(cè)，獲取第二生理信號(hào)的周期分割點(diǎn)；特征提取模塊還提取同一周期內(nèi)第二生理信號(hào)與第一生理信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信號(hào)特征。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，所述第二生理信號(hào)為心電信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，所述對(duì)第二生理信號(hào)進(jìn)行濾波處理為濾除小于0. 05Hz的噪聲、大于IOOHz的噪聲及50Hz的噪聲。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，所述提取的相關(guān)聯(lián)信號(hào)特征為周期正常信號(hào)特征U3，所述周期正常信號(hào)特征U3的隸屬度中χ為同一周期內(nèi)心電信號(hào)的復(fù)合波峰值點(diǎn)到動(dòng)脈血壓信號(hào)的起始點(diǎn)的延遲時(shí)間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，所述模糊推理模塊根據(jù)相應(yīng)的信號(hào)特征及相關(guān)聯(lián)的信號(hào)特征構(gòu)建的模糊推理模型為SQI = uSQG = I-U1 V u2 V u3，其中，SQI為信號(hào)質(zhì)量指數(shù)，V表示求最大值。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)屬性為正常信號(hào)或異常信號(hào)或過(guò)渡信號(hào)，所述模糊推理模塊還設(shè)定閾值，并比較所述信號(hào)質(zhì)量指數(shù)值與所述閾值，當(dāng)所述信號(hào)質(zhì)量指數(shù)值大于所述閾值，則相應(yīng)周期的第一生理信號(hào)為正常信號(hào)，當(dāng)所述信號(hào)質(zhì)量指數(shù)值等于所述閾值，則相應(yīng)周期的第一生理信號(hào)為過(guò)渡信號(hào)，當(dāng)所述信號(hào)質(zhì)量指數(shù)值小于所述閾值，則相應(yīng)周期的第一生理信號(hào)為異常信號(hào)。
12.—種生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估方法，包括以下步驟對(duì)輸入的第一生理信號(hào)進(jìn)行濾波處理；對(duì)濾波處理后的第一生理信號(hào)進(jìn)行周期檢測(cè)，獲取第一生理信號(hào)的周期分割點(diǎn)；對(duì)第一生理信號(hào)在每個(gè)周期內(nèi)提取相應(yīng)的信號(hào)特征；根據(jù)所述提取相應(yīng)的信號(hào)特征構(gòu)建模糊推理模型，并根據(jù)所述模糊推理模型計(jì)算所述第一生理信號(hào)在相應(yīng)周期的信號(hào)質(zhì)量指數(shù)值，以及根據(jù)所述信號(hào)質(zhì)量指數(shù)值判斷出信號(hào)屬性。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估方法，其特征在于，所述第一生理信號(hào)為無(wú)創(chuàng)連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)或有創(chuàng)連續(xù)動(dòng)脈血壓信號(hào)或脈搏信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估方法，其特征在于，所述對(duì)第一生理信號(hào)進(jìn)行濾波處理為濾除第一生理信號(hào)中40Hz以上的噪聲。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估方法，其特征在于，還包括建立提取相應(yīng)的信號(hào)特征的隸屬度函數(shù)，該隸屬度函數(shù)為
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估方法，其特征在于，所述提取的相應(yīng)信號(hào)特征包括校準(zhǔn)異常信號(hào)特征U1和抖動(dòng)異常信號(hào)特征u2，所述校準(zhǔn)異常信號(hào)特征U1的隸屬度中X為舒張末期斜率和，所述抖動(dòng)異常信號(hào)特征U2的隸屬度中X為前后兩次的舒張壓差的絕對(duì)值與前后兩次的舒張壓中較小值的比值。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估方法，其特征在于，還包括步驟對(duì)輸入的與所述第一生理信號(hào)同步采樣的第二生理信號(hào)進(jìn)行濾波處；對(duì)濾波處理后的第二生理信號(hào)進(jìn)行周期檢測(cè)，分割出第二生理信號(hào)的周期；提取同一周期內(nèi)第二生理信號(hào)與第一生理信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信號(hào)特征。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估方法，其特征在于，所述第二生理信號(hào)為心電信號(hào)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估方法，其特征在于，所述對(duì)第二生理信號(hào)進(jìn)行濾波處理為濾除低于0. 05Hz的噪聲、高于IOOHz的噪聲及50Hz的噪聲。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估方法，其特征在于，所述提取的相關(guān)聯(lián)信號(hào)特征為周期正常信號(hào)特征U3，所述周期正常信號(hào)特征U3的隸屬度中χ為同一周期內(nèi)心電信號(hào)的復(fù)合波峰值點(diǎn)到動(dòng)脈血壓信號(hào)的起始點(diǎn)的延遲時(shí)間。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估方法，其特征在于，所述根據(jù)相應(yīng)的信號(hào)特征及相關(guān)聯(lián)的信號(hào)特征構(gòu)建的模糊推理模型為SQI = uSQG = I-U1 V u2 V u3，其中，SQI為信號(hào)質(zhì)量指數(shù)，V表示求最大值。
22.根據(jù)權(quán)利要求12至21中任一項(xiàng)所述的生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估方法，其特征在于，所述信號(hào)屬性為正常信號(hào)或異常信號(hào)或過(guò)渡信號(hào)，所述方法還包括設(shè)定閾值，并比較所述信號(hào)質(zhì)量指數(shù)值與所述閾值，當(dāng)所述信號(hào)質(zhì)量指數(shù)值大于所述閾值，則相應(yīng)周期的第一生理信號(hào)為正常信號(hào)，當(dāng)所述信號(hào)質(zhì)量指數(shù)值等于所述閾值，則相應(yīng)周期的第一生理信號(hào)為過(guò)渡信號(hào)，當(dāng)所述信號(hào)質(zhì)量指數(shù)值小于所述閾值，則相應(yīng)周期的第一生理信號(hào)為異常信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)，包括第一濾波模塊，對(duì)輸入的第一生理信號(hào)進(jìn)行濾波處理；第一周期檢測(cè)模塊，對(duì)濾波處理后的第一生理信號(hào)進(jìn)行周期檢測(cè)，獲取第一生理信號(hào)的周期分割點(diǎn)；特征提取模塊，對(duì)第一生理信號(hào)在每個(gè)周期內(nèi)提取相應(yīng)的信號(hào)特征；模糊推理模塊，根據(jù)所述提取相應(yīng)的信號(hào)特征構(gòu)建模糊推理模型，并根據(jù)所述模糊推理模型計(jì)算所述第一生理信號(hào)在相應(yīng)周期的信號(hào)質(zhì)量指數(shù)值，以及根據(jù)所述信號(hào)質(zhì)量指數(shù)值判斷出信號(hào)屬性。此外，還涉及一種生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估方法。上述生理信號(hào)質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)及方法，計(jì)算信號(hào)質(zhì)量指數(shù)值，根據(jù)信號(hào)質(zhì)量指數(shù)值判斷出信號(hào)的屬性，識(shí)別出第一生理信號(hào)中的異常信號(hào)，從而獲取高質(zhì)量的生理信號(hào)。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102270264SQ20101019292
公開(kāi)日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2010年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月4日
發(fā)明者劉嘉, 劉小暢, 吳新宇, 張攀登, 徐揚(yáng)生, 閻鏡予 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院