一种基于心电信号的无创血糖检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于心电信号的无创血糖检测方法及系统。本发明专利技术通过获取心电信号，及获取对应心电信号的pRRx序列，通过对pRRx序列进行线性分析和/或非线性分析，得到相应特征指标，将计算得到的特征指标和对应的血糖值作为输入和标签，进行机器学习，训练得到心电信号的特征指标与血糖值对应关系的模型函数；当要检测某个时间点的血糖值，通过获取该时间点之前的心电信号，计算并根据心电信号的特征指标，通过所述模型函数，得到该时间点的血糖值。与现有技术相比，通过无创采集心电信号作为源信号，成本低、安全有效，而且本方法的血糖检测过程计算量较小，算法复杂程度低，效率高。

A non-invasive blood glucose detection method and system based on ECG signal

The invention discloses a non-invasive blood glucose detection method and system based on electrocardiogram. By acquiring ECG signal and pRRx sequence of corresponding ECG signal, linear analysis and/or nonlinear analysis of pRRx sequence, the corresponding characteristic index is obtained, and the calculated characteristic index and corresponding blood sugar value are used as input and label for machine learning, and the characteristics of ECG signal are trained. The model function of the relationship between the index and the blood glucose value; when the blood glucose value at a certain time point is detected, the blood glucose value at that time point can be obtained by acquiring the ECG signal before the time point, calculating and according to the characteristic index of the ECG signal. Compared with the existing technology, it is low cost, safe and effective to collect ECG signal noninvasively as the source signal, and the blood sugar detection process of this method is less computational, the algorithm complexity is low, and the efficiency is high.

【技术实现步骤摘要】
一种基于心电信号的无创血糖检测方法及系统
本专利技术涉及无创血糖检测
，具体涉及一种基于心电信号的无创血糖检测方法及系统。
技术介绍
目前主流的血糖自我检测方法有两种，有创和微创。有创侵入式血糖监测方法，需要一个血糖仪、采血针和血糖检测试纸。主要的原理是通过测量血液中的葡萄糖与试纸中的葡萄糖脱氢酶或者葡萄糖氧化酶反应产生的电流量测量血糖。这种方法的优点是测量结果较精确，缺点是脱氢酶对葡糖糖不具有单一性，容易产生假性血糖；氧化酶对葡萄糖具有单一性，但是容易受到氧化从而影响测量结果。同时这种有创的检测方法每次测量都需要更换采血针和试纸，耗材成本高；对于需要长期持续检测血糖水平的患者来说，多次采血会造成伤口不易愈合甚至继发感染。微创侵入式血糖监测方法，需要一个插入皮肤下方的传感器、一个扫描检测仪。主要的原理是通过插入皮肤下方葡萄糖感应器监测皮下组织间液的葡萄糖浓度而反映血糖水平的监测技术。优点是每次测量不需要采血，缺点是每隔一段时间需要更换传感器，且由于测量的是组织液葡萄糖，当血糖水平快速变化时，组织液葡萄糖无法准确反映血糖水平。现有的有创和微创两种血糖检测方法，本质上仍然是侵入性的，是有创的，且耗材成本高，对于糖尿病患者来说，是不小的经济负担。目前的无创血糖检测技术中，比较常用的是近红外光谱技术、拉曼光谱技术以及多传感器数据融合技术，使用这些技术进行血糖检测时的常见难点包括：如何提高检测的灵敏度、消除各种噪声干扰、减小个体差异和测量条件的影响措施，以及检测数据分析处理方法。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是现有血糖检测方法有创且成本高，无创方法存在信噪比低和数据处理困难的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提出一种基于心电信号的无创血糖检测方法，包括：获取心电信号；根据所述心电信号，计算对应血糖值。另一方面，本专利技术还提出一种基于心电信号的无创血糖检测系统，包括：心电信号采集装置，用于采集待检测者的心电信号；处理器，用于执行如上所述的方法。另一方面，本专利技术还提出一种基于心电信号的无创血糖检测产品，包括：存储器，用于存储程序；处理器，用于通过执行所述存储器存储的程序以实现如上所述的方法。另一方面，本专利技术还提出一种计算机可读存储介质，包括程序，所述程序能够被处理器执行以实现如上所述的方法。本专利技术采用的基于心电信号的无创血糖检测方法与现有技术相比，通过无创采集心电信号作为源信号，成本低、安全有效，而且本方法的血糖检测过程计算量较小，算法复杂程度低，效率高。附图说明图1为一种基于心电信号的无创血糖检测方法流程图；图2为一种心电信号的特征指标与血糖值对应关系的模型函数建立方法流程图；图3为一种基于心电信号的无创血糖检测系统示意图；图4为一种基于心电信号的无创血糖检测产品示意图。具体实施方式下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。本专利技术提出的基于心电信号的无创血糖检测方法主要基于心电信号的RR间隔序列，所述RR间隔是指心电信号波形中相邻的R峰和R峰之间的时间间隔，RR间隔序列包括一段心电信号中的所有RR间隔。本专利技术实施例一：请参照图1，一种基于心电信号的无创血糖检测方法，其包括A000步骤～A100步骤，下面具体说明：A000：获取待检测者的心电信号。A100：根据所述心电信号，计算对应血糖值。在一实施例中，A100步骤包括：根据心电信号，计算心电信号的一个或多个特征指标，根据心电信号的特征指标，计算对应血糖值。在一实施例中，心电信号的特征指标，包括：对心电信号的pRRx序列进行线性分析以得到一个或多个线性的特征指标，和/或进行非线性分析，以得到一个或多个非线性的特征指标。其中任意一段心电信号的pRRx序列通过以下方式计算得到：计算该段心电信号中相邻RR间期之差大于阈值x毫秒的数量与全部RR间期的数量的比值，通过设置值不同的阈值x，得到每一个阈值x对应的比值，这些比值构成了所述pRRx序列。在本实施例中，该比值用百分比表示，如式(1)所示：根据所述心电信号的pRRx序列进行线性分析和/或非线性分析，可以得到一个或多个特征指标。例如，线性分析获得的特征指标可以包括：pRRx序列的均值AVRR、pRRx序列的标准差SDRR、pRRx序列中相邻pRRx差值的均方根rMSSD、pRRx序列中相邻pRRx差值的标准差SDSD。对每段心电信号的pRRx序列进行非线性分析，采用熵值分析法，即：根据现有技术，对于概率分布函数p(x)的随机变量集A，熵的定义如式(2)所示：H(A)＝-∑pA(x)logpA(x)(2)可以获得的特征指标包括：(1)pRRx序列直方分布信息熵Sdh是对pRRx序列的数值分布信息熵；(2)pRRx序列功率谱直方分布信息熵Sph是对pRRx序列进行离散傅里叶变换得到功率谱，然后根据功率谱序列的数值分布计算其信息熵；(3)pRRx序列功率谱全频段分布信息熵Spf是对pRRx序列进行离散傅里叶变换得到功率谱，在全频段[fs/N,fs/2](信号的采样频率为fs，采样点数为N)内插入i-1个分点f1，f2，...，fm-1，将全频段分割成i个子频段。把每个频段内的功率密度之和作为该频段的功率密度，则得到m个功率密度。将这i个功率密度归一化得到每个频段出现的概率pi，则∑ipi＝1，相应的功率谱全频段熵如式(3)所示：对每段心电信号的pRRx序列进行非线性分析，也可以采用下面四种分形维数计算分析方法可以得到如下的特征指标：(1)结构函数法计算所得的分形维数Dsf，其中，结构函数法是指对于给定的序列z(x)，定义增量方差为结构函数，其关系为：对于若干个标度τ，对序列z(x)的离散值计算出相应的S(τ)，然后画出logS(τ)-logτ的函数曲线，在无标度区进行线性拟合，得到斜率α，则对应分形维数Dsf与斜率α的转化关系如式(5)所示：(2)相关函数法计算所得的分形维数Dcf，其中，相关函数法是指对于给定的序列z(x)，相关函数C(τ)定义为式(6)所示：C(τ)＝AVE(z(x+τ)*z(x))，τ＝1,2,3,...,N-1(6)其中，AVE(·)表示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于心电信号的无创血糖检测方法，其特征在于，包括：获取心电信号；根据所述心电信号，计算对应血糖值。

【技术特征摘要】
1.一种基于心电信号的无创血糖检测方法，其特征在于，包括：获取心电信号；根据所述心电信号，计算对应血糖值。2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据心电信号，计算对应血糖值包括：根据心电信号，计算心电信号的一个或多个特征指标，根据心电信号的特征指标，计算对应血糖值。3.如权利要求2所述方法，其特征在于，包括：预先建立心电信号的特征指标与血糖值对应关系的模型函数，将心电信号的特征指标输入模型函数，得到对应血糖值。4.如权利要求2或3所述方法，其特征在于，心电信号的特征指标，包括：对心电信号的pRRx序列进行线性分析以得到一个或多个线性的特征指标，和/或进行非线性分析，以得到一个或多个非线性的特征指标；其中任意一段心电信号的pRRx序列通过以下方式计算得到：计算该段心电信号中相邻RR间期之差大于阈值x毫秒的数量与全部RR间期的数量的比值，通过设置值不同的阈值x，得到每一个阈值x对应的比值，这些比值构成了所述pRRx序列。5.如权利要求4所述方法，其特征在于，心电信号的特征指标，还包括：所述线性分析获得的特征指标：pRRx序列的均值AVRR、pRRx序列的标准差SDRR、pRRx序列中相邻pRRx差值的均方根rMSSD、pRRx序列中相邻pRRx差值的标准差SDSD中的至少一者；和/或，所述非线性的特征指标包括对所述pRRx序列进行熵值分析...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冉，王新安，刘彦伶，赵天夏，李秋平，孙贺，陈红英，何春舅，
申请(专利权)人：北京大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44