一种用于检测冠心病的特征提取方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了一种用于检测冠心病的特征提取方法及系统，涉及生物技术分析领域,该方法包括：采集被测试者的同步心电、心音和四肢脉搏信号；对采集到的心电、心音和脉搏信号进行预处理；通过希尔伯特变换构建解析函数，基于解析函数分别获取预处理后的心电、心音和脉搏信号的瞬时相位序列；基于心电、心音和脉搏信号的瞬时相位序列，提取单信号的独立相位特征和两两信号的联合相位特征；本发明专利技术提取同步心电、心音和四肢压力脉搏信号的瞬时相位序列，从多个方位提取单信号的独立相位特征和多信号的联合相位特征，能显著提高检测的准确率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于检测冠心病的特征提取方法及系统


[0001]本专利技术属于生物技术分析领域，尤其涉及一种用于检测冠心病的特征提取方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]冠心病是一种常见的心血管疾病，是导致全球死亡率上升的主要原因之一；冠状动脉内的斑块集聚，引起冠状动脉狭窄，使流向心肌的血流量减少，导致冠心病的发生；严重时，斑块破裂完全堵塞冠状动脉腔，会引发急性心肌梗死甚至死亡。
[0004]目前，冠状动脉造影被认为是冠心病检测的“金标准”，但该检测是有创性技术，具有一定的风险，需要专业的外科手术，费用昂贵，因此该检测通常仅用于被怀疑为严重冠状动脉堵塞的患者，不适合早期检测和大范围筛查。
[0005]心电和心音信号分别反映心脏的电活动和机械活动，脉搏信号记录了心脏到外周动脉的心血管系统状况；研究表明，在冠心病患者的静息心电图中，可能存在T波倒置、ST
‑
T段异常、左心室肥大和室性早搏等症状；在冠心病患者的心音信号中，冠状动脉狭窄会导致舒张期高频成分增加；在冠心病患者的静息脉搏信号中，存在时域间隔改变、波形形态改变、脉搏波传播时间变短及传播速度变快等特征。因此，心电、心音和脉搏信号具有无创、高效、操作简便和费用低等特点，可以作为无创筛查冠心病的有前景的工具。
[0006]使用心电、心音和脉搏信号检测冠心病的研究已经有很多，在心电和心音信号的研究中，主要侧重于时间序列的传统特征提取和分类过程，准确率较低；在脉搏信号的研究中，传播时间、传播速度、波形特征、硬化指数及心输出量估算等特征应用于分析冠心病，但这些研究以脉搏信号特征点提取和动脉血管长度估算为基础，精度存在一定误差；事实上，仅使用心电或心音或脉搏信号中的一种来检测冠心病是远远不够的，因为一些患者在心电信号上没有表现出异常，但在心音和脉搏信号有所体现，反之亦然。
[0007]目前使用心电、心音和脉搏冠心病检测研究主要提取时间序列的时域、频域、时频域和非线性域等特征分析，时间序列的振幅变化微弱时，其特征改变不显著，因此仅从时间序列特征分析，存在局限性；研究显示，生理信号的相位特征蕴含丰富的生理和病理信息，可以用于确定信号特征点位置和信号的同步性；冠心病患者的心电T波倒置，其相位会发生反向变化；心音高频成分的增加，在时间序列特征中表现微弱，但在相位特征中变化显著；脉搏信号间时域序列的高相关性，在相位特征中相关性降低；因此，如何结合心电、心音和脉搏各自的优势，从中提取高质量的特征，是一个值得研究的课题。

技术实现思路

[0008]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种用于检测冠心病的特征提取方法及系统，提取同步心电、心音和四肢压力脉搏信号的瞬时相位序列，从多个方位提取单信号
的独立相位特征和多信号的联合相位特征，能显著提高检测的准确率。
[0009]为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
[0010]本专利技术第一方面提供了一种用于检测冠心病的特征提取方法；
[0011]一种用于检测冠心病的特征提取方法，包括：
[0012]采集被测试者的同步心电、心音和四肢脉搏信号；
[0013]对采集到的心电、心音和脉搏信号进行预处理；
[0014]通过希尔伯特变换构建解析函数，基于解析函数分别获取预处理后的心电、心音和脉搏信号的瞬时相位序列；
[0015]基于心电、心音和脉搏信号的瞬时相位序列，提取单信号的独立相位特征和两两信号的联合相位特征。
[0016]进一步的，所述预处理，使用巴特沃斯带通滤波器去除信号中噪声干扰，利用IIR陷波滤波器去除信号中的50Hz工频干扰，使用Z
‑
score方法对滤波后的信号进行归一化处理并分割为10s片段。
[0017]进一步的，所述瞬时相位序列的获取方法为：
[0018]对预处理后的心电、心音和脉搏信号进行希尔伯特变换，分别构建心电、心音和脉搏信号的解析函数，计算解析函数的虚部与实部比值的反正切并取整，获取心电、心音和脉搏信号的瞬时相位。
[0019]进一步的，所述单信号的独立相位特征，包括独立相位统计特征、独立相位分布熵和独立相位排列熵。
[0020]进一步的，所述两两信号的联合相位特征，包括联合相位分布熵、联合相位排列熵、相位传递熵和联合相位线性相关特征。
[0021]进一步的，所述联合相位排列熵的获取步骤为：
[0022]分别对两个信号的瞬时相位进行相空间重构；
[0023]根据每个分量大小排序的索引值，构建重构矩阵；
[0024]将瞬时相位θ
a
(n)和θ
b
(n)重构矩阵中的每个重构分量，按照数值大小排列，所得到的排序的索引值构成2组符号序列k个分量的重构矩阵；
[0025]根据重构矩阵中状态同步出现的次数，构建联合状态分布矩阵；
[0026]计算联合相位排列熵。
[0027]进一步的，所述两两信号，包括心电与心音、心电与脉搏、心音与脉搏和脉搏与脉搏。
[0028]本专利技术第二方面提供了一种用于检测冠心病的特征提取系统。
[0029]一种用于检测冠心病的特征提取系统，包括信号采集模块、信号预处理模块、相位提取模块和特征提取模块：
[0030]信号采集模块，被配置为：采集被测试者的同步心电、心音和四肢脉搏信号；
[0031]信号预处理模块，被配置为：对采集到的心电、心音和脉搏信号进行预处理；
[0032]相位提取模块，被配置为：通过希尔伯特变换构建解析函数，基于解析函数分别获取预处理后的心电、心音和脉搏信号的瞬时相位序列；
[0033]特征提取模块，被配置为：基于心电、心音和脉搏信号的瞬时相位序列，提取单信号的独立相位特征和两两信号的联合相位特征。
[0034]本专利技术第三方面提供了计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本专利技术第一方面所述的一种用于检测冠心病的特征提取方法中的步骤。
[0035]本专利技术第四方面提供了电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本专利技术第一方面所述的一种用于检测冠心病的特征提取方法中的步骤。
[0036]以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0037]本专利技术提取同步心电、心音和四肢压力脉搏信号的瞬时相位序列，从多个方位提取单信号的独立相位特征，通过两两信号的瞬时相位联合分布提取两两信号的联合相位特征，多个信号的独立相位特征可以从多个方位捕获可能存在的有用信息，两两信号的联合相位特征提供同步性信息，所提取的相位特征能显著提高检测的准确率。
[0038]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0039]构成本专利技术的一部分的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于检测冠心病的特征提取方法，其特征在于，包括：采集被测试者的同步心电、心音和四肢脉搏信号；对采集到的心电、心音和脉搏信号进行预处理；通过希尔伯特变换构建解析函数，基于解析函数分别获取预处理后的心电、心音和脉搏信号的瞬时相位序列；基于心电、心音和脉搏信号的瞬时相位序列，提取单信号的独立相位特征和两两信号的联合相位特征。2.如权利要求1所述的一种用于检测冠心病的特征提取方法，其特征在于，所述预处理，使用巴特沃斯带通滤波器去除信号中噪声干扰，利用IIR陷波滤波器去除信号中的50Hz工频干扰，使用Z
‑
score方法对滤波后的信号进行归一化处理并分割为10s片段。3.如权利要求1所述的一种用于检测冠心病的特征提取方法，其特征在于，所述瞬时相位序列的获取方法为：对预处理后的心电、心音和脉搏信号进行希尔伯特变换，分别构建心电、心音和脉搏信号的解析函数，计算解析函数的虚部与实部比值的反正切并取整，获取心电、心音和脉搏信号的瞬时相位。4.如权利要求1所述的一种用于检测冠心病的特征提取方法，其特征在于，所述单信号的独立相位特征，包括独立相位统计特征、独立相位分布熵和独立相位排列熵。5.如权利要求1所述的一种用于检测冠心病的特征提取方法，其特征在于，所述两两信号的联合相位特征，包括联合相位分布熵、联合相位排列熵、相位传递熵和联合相位线性相关特征。6.如权利要求1所述的一种用于检测冠心病的特征提取方法，其特征在于，所述联合相位排列熵的获取步骤为：分别对两个信号的瞬时相位进行相空间重构；根据每个分...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘常春，孙成法，陈玉国，张明，王新沛，吴凉，李文师，付建，
申请(专利权)人：济南汇医融工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：