生理信号分析装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种能够在计算机可读存储介质中实施的非暂态计算机程序产品，当所述非暂态计算机程序产品被一种或多种分析模块执行时可提供呈现心血管系统的生理信号的一种视觉输出。所述非暂态计算机程序产品包括代表数组本质模块函数(intrinsic mode functions；IMF)的第一轴；代表在时间区间中信号强度的函数的第二轴；以及多个视觉元素，每一所述视觉元素是由所述第一轴和所述第二轴所定义。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生理信号分析装置与方法相关申请的交叉引用本专利技术请求于2017年12月11日提交的美国临时申请No.62/596,912的权益及优先权，该申请的揭露内容在此通过引用完全并入本专利技术中。
本专利技术与用于生理信号分析的方法、模块和系统有关。更进一步地，本专利技术和一种用于分析心血管系统电活动的方法、模块和系统有关。
技术介绍
在评估、诊断甚至预测一活体的生理状况时，生理信号提供了宝贵的信息。从活体得到的每一种生理信号能代表所述活体中某一系统的状况。从一活体中能得到不同的生理信号，包括但不限于心电图(electrocardiogram；EKG)信号、肌电图(electromyogram；EMG)信号、视网膜电图(electroretiography；ERG)信号、血压、血氧饱和度(SpO2)信号、体温和肺功能分析(spirometry)信号。可以从一种或多种生理信号中获取多种参数，包括但不限于：电流、电阻、压力、流速、温度、振动、呼吸频率、重量、脉冲振幅、脉冲波速率或生理事件的发生频率。同时，这些参数也能以时间为区别标记被记录下来。这些参数可被一个或多个装置测量，并存储作为生理信号。所述生理信号可进一步地被处理为量化或质化信息，所述量化或质化信息在临床上对疾病的评估、诊断、分期或预后上扮演着重要角色。生理信号可被一具有信号强度与时间的图代表，例如心电图或肌电图。然而，在分析所获取资讯时，图表中所出现的频率或波形中的噪声或扰动常被认为是无关的资讯。此外，在所获取参数之中隐藏的波形也可作为临床上对疾病的评估、诊断或预后的参考。因此，在视觉化呈现生理信号测量值和萃取重要信息时，信号处理扮演了非常重要的角色。许多生理信号具有非稳态(non-stationary)和非线性(non-linear)的特质，造成信号处理上的显著障碍。用于生理波信号中的传统信号处理方法并没有对上述的障碍提供有效的解决方案，例如，傅立叶变换(Fouriertransformation)经常被用来分析线性和稳态波的信号，例如光谱分析；然而，因其数学本质及几率分布特性，傅立叶变换无法从非稳态和非线性波信号中提供有意义的视觉化结果。另一用于信号分析的传统方法为机率分布函数。机率分布函数是另外一种用于研究非确定性现象(non-deterministicphenomena)的工具。然而，由传统机率分布函数所叙述的信号必须是稳态且其振幅变化大的。传统的几率分布函数无法从非稳态和非线性波信号中提供洞见。全像希尔伯特频谱分析(Holo-Hilbertspectralanalysis；HOSA)为一视觉化非稳态和线性波的工具。HOSA的数学原理已经汇整于Huangetal(Huang，N.E.，Hu，K.，Yang，A.C.，Chang，H.C.，Jia，D.，Liang，W.K.，Yeh，J.R.，Kao，C.L.，Juan，C.H.，Peng，C.K.andMeijer，J.H.(2016).OnHolo-Hilbertspectralanalysis：afullinformationalspectralrepresentationfornonlinearandnon-stationarydata.Phil.Trans.R.Soc.A，374(2065))。当分析非稳态和非线性波时，HOSA采用了某些希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang)中的数学原理。然而，目前HOSA尚未应用在生理信号分析的领域中。由于缺乏适当的信号处理工具，除了目前可获取的演算法和软件嵌入仪器外，与所获取的生理信号有关的数据经常需由受训过的专业人士进行分析。然而，生理测量数据的量和复杂度非常巨大。例如，一Holter氏心电图记录仪(Holtermonitor)可针对一个体的活动产出24小时的心电图数据。该24小时心电图数据的量和复杂度即便对训练有素的专业人士来说也是难以负荷的，因此增加了没有侦测到或误判心电图偏移与异常心电图信号的机率。从生理信号的非稳态和非线性本质以及其复杂度与量来看，目前亟需一种有效且直觉的方法以分析并视觉化生理信号。
技术实现思路
本专利技术的一目的为提供以HOSA作为基础且用来分析心血管系统电活动的方法和系统。本专利技术的另一目的为提供一种或多种呈现心电图(electrocardiography；EKG)信号、肌电图(electromyography；EMG)信号或血压信号的视觉输出。本专利技术的另一目的为提供一种或多种呈现异常心电图、肌电图和血压的视觉输出。本专利技术的另一目的为提供一种或多种视觉输出，所述视觉输出用于在不同组个体、不同个体或同一个体的不同时间区间中，比较心血管系统的生理信号。本专利技术的另一目的为提供HOSA在诊断心血管系统疾病上的应用。本专利技术的一种实施例提供了一种能够在计算机可读存储介质中实施的非暂态计算机程序产品，当所述非暂态计算机程序产品被一种或多种分析模块执行时可提供呈现一心血管系统的生理信号的一种视觉输出。所述非暂态计算机程序产品包括代表本质模块函数(intrinsicmodefunctions；IMF)的子集的第一轴；代表在一段时间区间中信号强度的函数的第二轴；以及多个视觉元素，每一所述视觉元素是由所述第一轴和所述第二轴所定义，且每一所述视觉元素包括在所述时间区间中所搜集的多个已分析数据单位。其中每一所述已分析数据单位包括第一坐标、第二坐标、以及机率密度值(probabilitydensityvalue)，所述机率密度值是由本质模块函数的其中之一子集的本质机率密度函数(intrinsicprobabilitydensityfunction)所生成，所述第一坐标是本质模块函数的其中一子集，所述第二坐标为信号强度的函数的变数。在一较佳的实施例中，所述第二轴为所述信号强度在所述时间区间中的标准差或Z值(z-value)。在一较佳的实施例中，所述机率密度值是由次级本质模块函数(secondaryIMF)子集的初级本质模块函数(primaryIMF)所生成，每一初级本质模块函数是由经验模态分解法(empiricalmodedecomposition；EMD)从多个生理信号中产出，且每一次级本质模块函数是由经验模态分解法从所述初级本质模块函数中产出。在一较佳的实施例中，所述生理信号为心电图信号、肌电图信号或血压信号。在一较佳的实施例中，所述机率密度值是由不同颜色、灰阶、点分布图、多条曲线或多种网点所表示。本专利技术的另一实施例提供了一种分析心血管系统的生理信号的系统。所述系统包括：侦测模块，用于侦测所述心血管系统的生理信号；传输模块，用于接收由所述侦测模块得到的生理信号并将所述生理信号传输至分析模块；所述分析模块，用于自所述生理信号生成多个已分析数据组，每一已分析数据组包括多个已分析数据单位；以及视觉输出模块根据所述分析模块所生成的所述已分析数据组生成视觉输出空间，且显示视觉输出。其中所述视觉输出包括：代表本质模块函数组的子集的第一轴，代表在一段本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能够在计算机可读存储介质中实施的非暂态计算机程序产品，当所述非暂态计算机程序产品被一种或多种分析模块执行时提供呈现心血管系统的生理信号的一种视觉输出，包括：/n代表本质模块函数(IMF)的子集的第一轴；/n代表在一段时间区间中信号强度的函数的第二轴；以及/n多个视觉元素，每一所述视觉元素是由所述第一轴和所述第二轴所定义，且每一所述视觉元素包括在所述时间区间中所搜集的多个已分析数据单位，/n其中每一所述已分析数据单位包括第一坐标、第二坐标、以及机率密度值，所述机率密度值是由本质模块函数的其中之一子集的本质机率密度函数所生成，所述第一坐标是本质模块函数的其中一子集，所述第二坐标为信号强度的函数的变数。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171211 US 62/5969121.一种能够在计算机可读存储介质中实施的非暂态计算机程序产品，当所述非暂态计算机程序产品被一种或多种分析模块执行时提供呈现心血管系统的生理信号的一种视觉输出，包括：
代表本质模块函数(IMF)的子集的第一轴；
代表在一段时间区间中信号强度的函数的第二轴；以及
多个视觉元素，每一所述视觉元素是由所述第一轴和所述第二轴所定义，且每一所述视觉元素包括在所述时间区间中所搜集的多个已分析数据单位，
其中每一所述已分析数据单位包括第一坐标、第二坐标、以及机率密度值，所述机率密度值是由本质模块函数的其中之一子集的本质机率密度函数所生成，所述第一坐标是本质模块函数的其中一子集，所述第二坐标为信号强度的函数的变数。


2.如权利要求1所述的非暂态计算机程序产品，其中所述第二轴为所述信号强度在所述时间区间中的标准差或Z值(z-value)。


3.如权利要求1所述的非暂态计算机程序产品，其中所述机率密度值是由次级本质模块函数(secondaryIMF)或初级本质模块函数(primaryIMF)的子集生成，每一初级本质模块函数是由经验模态分解法(EMD)从多个生理信号中产出，且每一次级本质模块函数是由经验模态分解法从所述初级本质模块函数中产出。


4.如权利要求1所述的非暂态计算机程序产品，其中所述生理信号为心电图信号、肌电图信号或血压信号。


5.如权利要求1所述的非暂态计算机程序产品，其中所述机率密度值是由不同颜色、灰阶、点分布图、多条曲线或多种网点所表示。


6.一种分析心血管系统的生理信号的系统，包括：
侦测模块，用于侦测所述心血管系统的生理信号；
传输模块，用于接收由所述侦测模块得到的生理信号并将所述生理信号传输至分析模块；
所述分析模块，用于自所述生理信号生成多个已分析数据组，每一已分析数据组包括多个已分析数据单位；以及
视觉输出模块，用于根据由所述分析模块所生成的所述已分析数据组生成视觉输出空间，且显示视觉输出，
其中所述视觉输出包括：代表本质模块函数(IMF)组的子集的第一轴，代表在一段时间区间中信号强度的函数的第二轴，以及多个视觉元素，所述视觉元素包括第一座标、第二座标，和机率密度值，所述机率密度值是由本质模块函数的其中之一子集的本质机率密度函数所生成，所述第一坐标是本质模块函数的其中一子集，所述第二坐标为信号强度的函数的变数。


7.如权利要求6所述的系统，其中所述第二轴为所述信号强度在所述时间区间中的标准差或Z值(z-value)。


8.如权利要求6所述的系统，其中所述机率密度值是由次级本质模块函数(secondaryIMF)或初级本质模块函数(primaryIMF)的子集生成，每一初级本质模块函数是由经验模态分解法(EMD)从多个生理信号中产出，且每一次级本质模块函数是由经验模态分解法从所述初级本质模块函数中产出。

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【专利技术属性】
技术研发人员：诺顿·E·黄，
申请(专利权)人：艾德脑科技股份有限公司，诺顿·E·黄，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71