基于激光传感的浅表血管震颤测量方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种基于激光传感的浅表血管震颤测量方法与装置，通过激光传感器非接触采集浅表血管震颤信号，再通过中值滤波和/或自适应滤波的方法还原获得纯净的震颤信号。本发明专利技术测量的浅表血管震颤可以是脉搏引起的震颤和动静脉瘘震颤等。该装置有单个或者双个激光传感器可供选择进行工作，浅表血管震颤信号可通过单激光配合中值滤波器进行提取，也可以采用双激光配合自适应滤波滤除人体自身震颤信号，从而获得纯净的病生理引起的浅表血管震颤信号。

【技术实现步骤摘要】
基于激光传感的浅表血管震颤测量方法与装置
本专利技术涉及信号检测方法和设备领域，尤其涉及一种基于基于激光传感的浅表血管震颤测量方法与装置，可测量浅表血管，尤其是动静脉内瘘震颤时传导到皮肤表面的震动信号。
技术介绍
术语解释：浅表血管震颤：浅表血管震颤为触诊时指尖感到的一种细微震动感，比如脉搏引起的震颤；也可能为疾病的特征性体征，比如动静脉瘘引起的浅表震颤等。震颤的发生是血液流经狭窄的口径或向异常的方向流动时，形成漩涡造成血管壁震动传至皮肤表面所致。动静脉瘘：通过手术在皮下将距离相近的某一动脉和浅表静脉血管联通，人工形成体内动静脉间直通管道。临床医生通过触摸患者，感受浅表血管震颤进行疾病判断，然而一般情况下只能主观感受到其震颤，而无法定量的解释震颤中包含的病生理信号。因此，能准确测量震颤信号的装置成为迫切需求。如，当患者进行动静脉造瘘术后，会形成一个动静脉内瘘。动静脉内瘘形成后，压力较高的动脉血快速经过压力较低侧的静脉会形成湍流而产生震颤和杂音。手术成功的标志是术后静脉侧能触及震颤，听到血管杂音。术后医嘱普遍包含要求病人每天自我检查震颤及杂音，以便能及时发现血栓等病变及时就医处理。目前临床过程中，医生用听诊器听诊患者的血管杂音是比较常规的疾病诊断手段，但只能通过主观感受进行判断，并且出院后患者通常无法自主进行听诊。还有就是由于个体性差异，对相同的信号，每个人主观听到的杂音都略有差异，无法客观准确反映动静脉内瘘的状态。在现有技术中主要提供了以下几种方法：(1)脉搏测量光电容积脉搏波描记法(PPG)是借光电手段在活体组织中检测血液容积变化的一种红外无损检测技术。当一定波长的光束照射到指端皮肤表面时，光束将通过透射或反射方式传送到光电接收器。利用光电传感器检测经过人体血液和组织吸收后的反射光强度的不同，描记出血管容积在心动周期内的变化。(2)动静脉瘘震颤的测量利用听诊器收集内瘘的声学特性。将听诊器的一端放置于内瘘区域，另一端利用声学传感器将内瘘的杂音转化成电信号，再将信号进行放大再进行收集，最后将震颤信号以声学的方式传递给医生。(3)利用加速度传感器收集内瘘的震颤特性。将加速度传感器固定到内瘘的静脉侧，使得内瘘的震颤能带动加速度传感器运动，再将加速度传感器传递出来的信号经过放大后进行收集。但该方法依然需要紧贴皮肤进行测量，可能会对内瘘造成压迫。在上述测量脉搏引起的震颤方案中，光电容积脉搏波描记法本质上时记录的血液容积变化，不是震颤，该方法不能测量血流冲击血管引起的震颤。此外由于测量部位不可避免的移动，周围环境中自然光、日光灯等光源的干扰，会导致结果进一步地不准确。听诊器测量方式虽然能采集到内瘘的声学特性，但是受环境影响比较明显，容易将外界环境的嘈杂信号掺杂在正常信号中，影响对内瘘状态的判断，听诊方式不能有效提取信号中次声波成分。采用加速度传感器，对于震颤信号中的匀速部分或者加速度小的部分无法收集到，信号不能正确反映出测量点包含的血管病生理信息。此外，以动静脉瘘为例，临床上建议除了穿刺和必要检查外尽可能不要在瘘上施加外力。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷和不足，本专利技术提出了一种基于激光传感的浅表血管震颤测量方法与装置，通过激光传感器非接触采集浅表血管震颤信号，再通过中值滤波或自适应滤波的方法还原获得纯净的震颤信号。本专利技术测量的浅表血管震颤可以是脉搏引起的震颤和动静脉瘘震颤等。该装置有单个或者双个激光传感器可供选择进行工作，浅表血管震颤信号可通过单激光配合中值滤波器进行提取，也可以采用双激光配合自适应滤波滤除人体自身震颤信号，从而获得纯净的病生理引起的浅表血管震颤信号。提出的装置不仅能够在输出信号的基础上以可视化的方式进行展示，还能有效地测量震颤信号，为医生进行病例状态评估提供准确的原始数据来源。本专利技术提出的基于激光传感的浅表血管震颤测量方法与装置，能够检测浅表血管震颤，包括脉搏引起的震颤和动静脉瘘震颤等。被试者将手臂放在本装置的手臂放置区，移动可伸缩支架调整激光测量点位置。当实用双激光时，主激光测出的信号将包含手臂自身震颤信号(人体本身含有低频震颤，在本专利技术中属于噪声)。辅助激光用于人体自身低频震颤噪声信号测量。调整主激光传感器，使其射出的激光对准测量区域，调整辅助激光传感器使其射出的激光避开测量区域，落在其他区域的皮肤上。血液流经血管产生震颤，传递到皮肤表面，导致激光发射口与皮肤表面之间的距离随震颤信号而发生改变，产生的位移变化将被传感器记录下来。最后将采集到的两路信号传递到主机进行分析，通过自适应滤波的方法去除手臂自身发生的位移带来的干扰，得到干净的浅表血管震颤信号。或者，主机上采用主传感器信号结合中值滤波滤除噪声，获得浅表血管震颤信号。与现有装置相比，本专利技术的方案是采用非接触式设备，且具备大响应范围(0-2000Hz)，能够有效覆盖所测量的病理和生理信号。专利技术采用激光测距原理测量血液流经血管产生震颤导致的皮肤表面的距离变化，浅表血管震颤信号可通过单激光配合中值滤波器进行提取，也可以采用双激光配合自适应滤波滤除人体自身震颤信号，从而获得纯净的病生理引起的浅表血管震颤信号。本专利技术属于无创应用，同时由于采用激光测距原理间接测量震颤，测距精度可以达到0.1um，所以测量结果准确。专利技术提供的方法不需要与皮肤直接接触，不会给检查部位施加外力，安全性高。同时与光电容积脉搏波描记法相比，激光光源受外界环境影响小，不受环境中光源的干扰，使用场景比较广。与听诊器方案相比，使用激光三角反射法采集震颤信号，采集过程干扰小，精度高，能够有效的收集0-2000Hz范围内，特别是含次声波频段内的信号。与加速度传感器方案相比，由于激光的单色性好、方向性强，所以测距精度高，对微小信号变化敏感性高，且不需要与皮肤直接接触，安全性也更高。其具体采用以下技术方案：一种基于激光传感的浅表血管震颤测量方法，其特征在于：通过激光传感器非接触采集浅表血管震颤信号，再通过中值滤波和/或自适应滤波还原获得纯净的震颤信号。优选地，采用单激光传感器照射皮肤上待测浅表血管所在区域，将采集到的反射光对应的数字信号进行中值滤波，还原获得纯净的震颤信号。优选地，所述中值滤波包括以下步骤:步骤A1：定义一个长度为奇数的K长窗口，K＝2N+1，N为正整数；步骤A2：设在某一个时刻，窗口内的信号样本为x(i-N)，…，x(i)，…，x(i+N)，其中x(i)为位于窗口中心的信号样本值；步骤A3：对K个信号样本值按从小到大的顺序排列后，取其中值为在i处的样值，定义为中值滤波的输出值。优选地，采用双激光传感器，其中，主激光传感器照射皮肤上待测浅表血管所在区域，辅助激光传感器照射皮肤上非待测浅表血管所在区域，将采集到的双激光传感器的反射光对应的数字信号进行自适应滤波，还原获得纯净的震颤信号。优选地，采用最小均方差准则LMS作为自适应滤波的最优准则。一种基于激光传感的浅表血管震颤测量装置，其特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于激光传感的浅表血管震颤测量方法，其特征在于：通过激光传感器非接触采集浅表血管震颤信号，再通过中值滤波和/或自适应滤波还原获得纯净的震颤信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于激光传感的浅表血管震颤测量方法，其特征在于：通过激光传感器非接触采集浅表血管震颤信号，再通过中值滤波和/或自适应滤波还原获得纯净的震颤信号。


2.根据权利要求1所述的基于激光传感的浅表血管震颤测量方法，其特征在于：采用单激光传感器照射皮肤上待测浅表血管所在区域，将采集到的反射光对应的数字信号进行中值滤波，还原获得纯净的震颤信号。


3.根据权利要求2所述的基于激光传感的浅表血管震颤测量方法，其特征在于：所述中值滤波包括以下步骤:
步骤A1：定义一个长度为奇数的K长窗口，K=2N+1，N为正整数；
步骤A2：设在某一个时刻，窗口内的信号样本为x(i-N)，…，x(i)，…，x(i+N)，其中x(i)为位于窗口中心的信号样本值；
步骤A3：对K个信号样本值按从小到大的顺序排列后，取其中值为在i处的样值，定义为中值滤波的输出值。


4.根据权利要求1所述的基于激光传感的浅表血管震颤测量方法，其特征在于：采用双激光传感器，其中，主激光传感器照射皮肤上待测浅表血管所在区域，辅助激光传感器照射皮肤上非待测浅表血管所在区域，将采集到的双激光传感器的反射光对应的数字信号进行自适应滤波，还原获得纯净的震颤信号。


5.根据权利要求4所述的基于激光传感的浅表血管震颤测量方法，其特征在于：采用最小均方差准则LMS作为自适应滤波的最优准则。


6.一种基于激光传感的浅表血管震颤测量装置，其特征在于，包括：主激光传感器、辅助激光传感器、U型手臂放置槽和主机；所述U型手臂放置槽用于放置待检测人员的手臂；所述主激光传感器对准皮肤上待测浅表血管所在区域；所述辅助激光传感器对准皮肤上非待测浅表血管所在区域；所述主激光传感器和...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗堪，赖智晨，黄炳法，李建兴，马莹，黄靖，陈炜，蔡聪，杨睿宁，沈亮，
申请(专利权)人：福建工程学院，
类型：发明
国别省市：福建;35