一种基于统计的臂踝脉搏波延时的计算方法技术

技术编号:15571718 阅读:264 留言:0更新日期:2017-06-10 05:23
本发明专利技术涉及一种基于统计的臂踝脉搏波延时的计算方法,克服了传统臂踝脉搏波延时计算方法稳定性差,不能适应个体差异的问题。该方法含有如下几个步骤,步骤1:提取和配对多对臂踝脉搏波;步骤2:提取臂踝脉搏波的多个特征参数序列并对臂踝脉搏波延时序列进行数据稳定性的评价,选择最为稳定的臂踝脉搏波延时序列;步骤3:对步骤2所得到的臂踝脉搏波延时序列检验并剔除异常值;步骤4:对剔除异常值后的臂踝脉搏波延时序列进行偏态分析,动态选取集中趋势测度指标来计算臂踝脉搏波的延时。本发明专利技术提高了臂踝脉搏波延时计算的稳定性和准确性,更好的适应了个体差异。

A statistical method for calculating the delay of brachial ankle pulse wave

The invention relates to a calculation method of the delay time of the brachial ankle pulse wave based on statistics, which overcomes the problem that the traditional method for calculating the delay of the brachial ankle pulse wave is poor in stability and can not adapt to individual difference. The method comprises the following steps: Step 1, extraction and matching of brachial ankle pulse wave; step 2: extract multiple characteristic parameters of brachial ankle pulse wave sequence and evaluation data on the stability of brachial ankle pulse wave delay sequence, select the most stable brachial ankle pulse wave delay sequence; step 3: in step 2 the brachial ankle pulse wave delay sequence test and eliminate outliers; step 4: skewness analysis of brachial ankle pulse wave to eliminate the abnormal value after a delay sequence, dynamic selection index to calculate the concentration trend of brachial ankle pulse wave delay. The invention improves the stability and accuracy of the delay calculation of the brachial ankle pulse wave, and adapts the individual difference better.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医疗信号检测领域,特别涉及一种基于统计的臂踝脉搏波延时的计算方法,旨在提高人体动脉硬化检测的稳定性和准确性。
技术介绍
动脉硬化指的是由于早期动脉壁的病变而引起的组织改变,进而致使动脉弹性下降,由此产生的局部或大范围的管壁肥厚或变性的现象。经过临床证实,动脉弹性和脉搏波传导速度(PWV-pulsewavevelocity)具有良好的相关性。可以通过Moens-Korteweg方程得出:式中:E为杨氏弹性模量h为血管壁厚度p为血液密度R为平均血管半径PWV与动脉管壁的弹性大小有关,动脉弹性越大(杨式弹性模量E越小),动脉硬化程度越小,脉搏波的传播速度越慢,对应的PWV值就越小。反之动脉弹性越小(杨式弹性模量E越大),动脉硬化程度越高,脉搏波的传波速度越快,对应的PWV值就越大。因此,PWV可以作为人体动脉硬化程度的评估指标。PWV的测定因为测量点的不同,分为颈-股脉波搏传导速度,臂-踝脉搏波传导速度,指-趾脉搏波传导速度,指-桡脉搏波传导速度等。baPWV臂踝(上臂-脚踝)脉搏波传导速度(brachial-anklepulsewavevelocity)是判断动脉壁的硬化程度的可靠指标,因其测量便捷,无创无损而被广泛应用于动脉硬化程度和心血管系统的分析评估中。baPWV的计算公式如下:心脏-上臂血管长度Lb,心脏-脚踝血管长度La的距离可以依据被测量者身高计算得到,用(La-Lb)除以上臂和脚踝的脉搏波延时ΔT,就可以计算得到baPWV,从而依据baPWV的值评估被测量者血管动脉硬化程度。因为(La-Lb)的值是依据被测量者的身高通过固定的公式计算得到的,是与被测量者身高相关的定值,La-Lb=0.5934×身高(cm)+14.4014,所以baPWV计算的难点在于上臂和脚踝的脉搏波延时ΔT。本专利技术围绕的中心就是上臂和脚踝的脉搏波延时ΔT的计算。提出了一种基于统计的臂踝脉搏波延时ΔT的计算方法。在此需要说明的是,本专利技术研究的都是同侧的臂踝脉搏波延时ΔT的计算方法,即左臂对应左踝,右臂对应右踝,由于人体四肢的对称性,故文中将不会区分左右,所述的臂踝脉搏波延时ΔT指的就是同侧的上臂和脚踝的脉搏波的延时。臂踝脉搏波延时ΔT的产生原因是由于随着心脏每一次跳动,心脏传导到上臂和脚踝的脉搏波因为传播距离的不一致,导致传导到上臂和脚踝的时间不同。脚踝距离心脏较远,上臂距离心脏较近,在同一次心动周期内,传导到脚踝的脉搏波相比较上臂脉搏波会有一个延时,这个延时就是臂踝脉搏波的延时ΔT。产生原因的图形化表示如图1所示。臂踝脉搏波的数据获取方式是通过给绑缚四肢的袖带充气放气,通过压力传感器获得袖带内压力的变化,将采集到的AD值在动脉硬化检测仪内转换为对应的压力值,然后通过USB接口传给PC机。传统的臂踝脉搏波延时ΔT的计算方式是通过同一心动周期内,提取脉搏波数据中的一对臂踝脉搏波,并对这一对臂踝脉搏波进行单一脉搏波特征点的提取,从而计算得到臂踝脉搏波延时ΔT。统计的思想和方法很少在传统的臂踝脉搏波延时ΔT的计算过程中得到体现。近年来,虽然有一些学者也进行了臂踝脉搏波延时ΔT的计算在统计方向的尝试,比如用多对臂踝脉搏波代替一对臂踝脉搏波,但是始终没有系统的,完整的,科学的将各种统计方法综合运用到臂踝脉搏波延时ΔT计算的各个过程中去。而系统的,完整的,科学的将各种统计方法综合运用到臂踝脉搏波延时ΔT的计算的各个过程中去是很有必要的。人体脉搏波信号属于强噪声背景下的低频微弱信号,是由复杂的生命体发出的不稳定的自然信号,从信号本身特征、检测方式到处理技术,都不同于一般的信号。人体脉搏波信号有着信号弱,噪声强,频率范围较低,随机性强等特征。人体脉搏波信号的固有特征和个体差异的普遍存在,以及测量过程中不可避免的测量误差等因素都会影响臂踝脉搏波延时ΔT计算的稳定性和准确性,因此对于臂踝脉搏波延时的计算,传统的提取一对臂踝脉搏波的单一脉搏波特征点计算脉搏波延时ΔT的方法,或是提取多对臂踝脉搏波的单一脉搏波特征点计算脉搏波延时ΔT的方法,都太过于单一,没有系统的,完整的,科学的将各种统计方法综合运用到臂踝脉搏波延时ΔT的计算的各个过程中去,不能适应脉搏波的固有特征,不能适应个体差异,不能应对外界的干扰,不能满足臂踝脉搏波延时计算的需求,不能保证脉搏波延时ΔT测量的稳定性和准确性,从而影响动脉硬化结果的判定。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术的目的在于提供一种基于统计的臂踝脉搏波延时的计算方法。该方法提取和配对多对臂踝脉搏波,提取臂踝脉搏波的多个特征参数序列并对臂踝脉搏波延时序列进行数据稳定性的评价,选择最为稳定的臂踝脉搏波延时序列,并结合格拉布斯法的统计方法来检验并剔除异常值,对剔除异常值后的臂踝脉搏波延时序列进行偏态分析,依据本专利技术提出了集中趋势测度指标的选取规则,动态的选取集中趋势测度指标来计算臂踝脉搏波延时ΔT。本专利技术提高了动脉硬化检测应对不同个体差异的和外界干扰的能力,以统计的思想和方法适应了脉搏波的固有特征,降低了由于个体差异,测量误差,外界干扰等因素造成的臂踝脉搏波的延时的计算误差,保证了臂踝脉搏波延时计算的稳定性和准确性,从而保证了动脉硬化测量结果的稳定性和准确性。本专利技术技术方案如下:本专利技术技术方案的第一方面,提出了利用多对臂踝脉搏波来计算臂踝脉搏波延时的方法。所述的方法,通过动脉硬化检测仪前端给袖带一个预设的压力值,预设的压力值是产品研发过程中通过大量实验测量分析得到,在该压力状态下人体四肢的脉搏波信号幅度最大,信噪比最高。保持上臂和脚踝以预设的压力值稳压特定的一段时间(采样时间的确定既要保证有充足的数据计算臂踝脉搏波延时,又要考虑用户舒适度),在特定的一段时间内心脏会经过多个心动周期,上臂和脚踝会采集到多个脉搏波,将上臂和脚踝脉搏波进行数据预处理、滤波、对齐、配对,获得多对上臂和脚踝的脉搏波数据对。本专利技术技术方案的第二方面,针对多对上臂和脚踝的脉搏波数据对,提出了脉搏波多特征参数提取的方法。分别提取特征参数1,特征参数2,特征参数3,得到三组上臂和脚踝脉搏波特征序列。三组上臂和脚踝脉搏波特征序列配对相减后获得基于特征参数1的臂踝脉搏波的延时序列,基于特征参数2的臂踝脉搏波的延时序列,基于特征参数3的臂踝脉搏波的延时序列,依据本专利技术提出的臂踝脉搏波延时序列数据稳定性的评价规则,分别对各序列进行数据稳定性的评价,选取数据稳定性最好的序列作为臂踝脉搏波延时序列进行臂踝脉搏波延时的计算,实现了动态的选择臂踝脉搏波延时序列,以统计的思想和方法保证了臂踝脉搏波延时序列的稳定性和准确性,降低了由于体差异,测量误差,外界干扰等因素对臂踝脉搏波延时序列稳定性和准确性的影响。本专利技术技术方案的第三个方面,针对选定的臂踝脉搏波延时序列,由于数据传输错误、通信丢包、外界干扰、测量失误,人体情绪或肌肉组织和血管的状态的波动,难免会产生异常值,异常值有两类情况:(1)第一类异常值情况是该数据不属于该总体,抽样抽错了,从另外一个总体抽出一个(一些)数据,其值与总体平均值相差较大;对应于臂踝脉搏波延时序列中,是由于测试过程中数据传输错误,通信丢包,测量失误等原因造成的异常值,是需要剔除的。(2)第二类异常值情况是该数据虽然属于该总体,但可能本文档来自技高网
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一种基于统计的臂踝脉搏波延时的计算方法

【技术保护点】
一种基于统计的臂踝脉搏波延时的计算方法,其特征含有如下几个步骤:步骤1提取和配对多对臂踝脉搏波;步骤2提取臂踝脉搏波的多个特征参数序列并对臂踝脉搏波延时序列进行数据稳定性的评价,选择最为稳定的臂踝脉搏波延时序列;步骤3对步骤2所得到的臂踝脉搏波延时序列检验并剔除异常值;步骤4对剔除异常值后的臂踝脉搏波延时序列进行偏态分析,动态选取集中趋势测度指标来计算臂踝脉搏波的延时。

【技术特征摘要】
1.一种基于统计的臂踝脉搏波延时的计算方法,其特征含有如下几个步骤:步骤1提取和配对多对臂踝脉搏波;步骤2提取臂踝脉搏波的多个特征参数序列并对臂踝脉搏波延时序列进行数据稳定性的评价,选择最为稳定的臂踝脉搏波延时序列;步骤3对步骤2所得到的臂踝脉搏波延时序列检验并剔除异常值;步骤4对剔除异常值后的臂踝脉搏波延时序列进行偏态分析,动态选取集中趋势测度指标来计算臂踝脉搏波的延时。2.根据权利要求1所述的一种基于统计的臂踝脉搏波延时的计算方法,其特征在于,所述步骤1包含以下几个步骤:步骤1.1动脉硬化检测仪前端特定压力稳压采集特定时间段的人体四肢脉搏波信号;步骤1.2脉搏波信号数据预处理;步骤1.3脉搏波信号滤波;步骤1.4确定上臂和脚踝脉搏波信号配对的起始数据标志位;步骤1.5上臂和脚踝脉搏波进行配对。3.根据权利要求1所述的一种基于统计的臂踝脉搏波延时的计算方法,其特征在于,所述步骤2包含以下几个步骤:步骤2.1上臂和脚踝基于脉搏波多特征点的提取方法提取脉搏波特征参数序列;步骤2.2上臂和脚踝相对应的脉搏波特征参数序列配对相减;步骤2.3对多个臂踝脉搏波延时序列进行数据稳定性的评价;步骤2.4依据评价结果动态选择最为稳定的臂踝脉搏波延时序列。4.根据权利要求1所述的一种基于统计的臂踝脉搏波延时的计算方法,其特征在于,所述步骤4包含以下几个步骤:步骤4.1对剔除异常值后的臂踝脉搏波延时序列进行偏态分析;步骤4.2结合人体脉搏波的信号特征,用偏态分析的结果对臂踝脉搏波延时序列进行频数分布的区分;步骤4.3依据臂踝脉搏波延时序列的分布特征,选择合适的集中趋势测度指标;步骤4.4依据选定的集中趋势测度指标对臂踝脉搏波延时序列进行集中趋势的测度,计算得到臂踝脉搏波延时。5.根据权利要求2所述的一种基于统计的臂踝脉搏波延时的计算方法,其特征在于,所述步骤1.1动脉硬化检测仪前端特定压力稳压采集特定时间段的人体四肢脉搏波信号信号,其中稳压的压力的选取规则是基于大量实验和临床获得的数据,结合数据进行分析,以脉搏波幅度和信噪比参数作为判断准则,确定了最佳的四肢加压的压力,保证了脉搏波信号的采集质量。6.根据权利要求2所述的一种基于统计的臂踝脉搏波延时的计算方法,其特征在于,所述步骤1.1动脉硬化检测仪前端特定压力稳压采集特定时间段的人体四肢脉搏波信号,其中在稳压时间的选取上,如果稳压时间太短则会影响臂踝脉搏波延时的计算,如果稳压时间太长则会影响用户的舒适度,稳压时间的选取是基于大量实验和临床获得的数据,结合数据进行分析,进行综合评判确定的;评判的规则是在保证臂踝脉搏波延时的计算的前提下,尽可能的降低采样的时间。7.根据权利要求3所述的一种基于统计的臂踝脉搏波延时的计算方法,其特征在于,所述步骤2.1上臂和脚踝基于脉搏波多特征点的提取方法提取脉搏波特征参数序列,其中所述的提取方法不同于传统的脉搏波单一特征点的提取方法,例如波谷法、波峰法、切线法、二阶差分最大值法、导数最大值法、混沌计算特征点、小波分析提取特征点等方法;单一的特征点提取方法是不能很好的适应个体差异,所...

【专利技术属性】
技术研发人员:孙明王挺孙永超董宇张伟王翰博
申请(专利权)人:乐普北京医疗器械股份有限公司
类型:发明
国别省市:北京;11

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