一种脉搏波波形质量等级划分与稳定波形提取方法技术

本发明专利技术涉及一种脉搏波波形质量等级划分与稳定波形提取方法，包括：获取体表采集部位的脉搏波信号，对脉搏波信号进行预处理；进行单周期脉搏波分割；判断P_T是否满足约束，若满足约束，转到步骤(4)，否则转到步骤(6)；判断P_TP是否满足约束，若满足约束，转到步骤(5)，否则，转到步骤(6)；判断P_TPD是否满足约束，若满足约束，标记P_TPD的波形质量等级为第1等级，转到步骤(6)，否则，标记P_TP的波形质量等级为第2等级，转到步骤(6)；稳定波形提取和质量等级标记。本发明专利技术能够优先剔除掉异常单周期脉搏波，避免了异常数据的影响，比使用平均值方法的结果更加准确，为后续分析结果的可靠性提供了保证。了保证。了保证。

【技术实现步骤摘要】
一种脉搏波波形质量等级划分与稳定波形提取方法


[0001]本专利技术涉及生物信号处理
，尤其是一种脉搏波波形质量等级划分与稳定波形提取方法。

技术介绍

[0002]脉搏波是人体健康检测的重要信号来源，随着传感器技术的发展，人们可以从人体体表多处快速、无创地获得脉搏波信号。由于脉搏波包含丰富的人体血液动力学信息，临床上常采用脉搏波波形分析方法提取出来相关生理参数，如反射波增强指数(Augmentation Index，AI)，心率(Heart Rate，HR)等，来进行无创的心血管健康评估。
[0003]然而，无创检测方法的计算机分析软件对脉搏信号质量评估环节重视不够，倘若参数计算时使用的一个或几个心动周期内的脉搏波形存在严重质量问题，会导致计算结果不可靠。针对这一个问题，常用的方法是人工波形判断和计算平均值相结合的方法来评估结果是否可靠。一方面，通过人工肉眼观察来获得“稳定”的脉搏波信号，这种方法存在人工的主观影响，且可能在实际应用中需要多次操作才能采集到符合要求的脉搏波信号；另一方面，通过计算机软件使用平均值来降低异常值的影响，但无法从根本上去除影响。已有研究采用信号质量指数(Signal Quality Index，SQI)来评估一段连续信号的质量，常用的信号质量指数有峰度、偏度。但是这些指标的计算方法复杂，且是针对一段连续的脉搏波波形，评估结果一般只有好和坏两种区别，是一种粗糙的评估方法，无法针对每一个单周期脉搏波进行进一步的评估。一般而言，脉搏波波形由于随着年龄增长，疾病进程，脉搏波的轮廓也会发生一定程度的改变。明显的，随着年龄的增长，重博波会不断的前移，以至于无法肉眼区别，或者由于检测时的噪声影响，使得某一个单周期脉搏波的形态产生较大变化。如果将这种“异常”的单周期脉搏波作为分析对象，将会导致分析结果出现偏差。

技术实现思路

[0004]为解决现有脉搏波信号质量评估不足的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种对脉搏波质量等级的划分更加细化，便于提取出稳定的脉搏波波形的脉搏波波形质量等级划分与稳定波形提取方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种脉搏波波形质量等级划分与稳定波形提取方法，该方法包括下列顺序的步骤：
[0006](1)获取体表采集部位的脉搏波信号，对脉搏波信号进行预处理，得到待定脉搏波波形S1；
[0007](2)对待定脉搏波波形S1进行单周期脉搏波分割，得到单周期脉搏波集合P；
[0008](3)对单周期脉搏波集合P的合格脉动周期进行识别，得到脉动周期合格的单周期脉搏波集合P_T，判断脉动周期合格的单周期脉搏波集合P_T是否满足约束，若脉动周期合格的单周期脉搏波集合P_T满足约束，则转到步骤(4)，否则，标记单周期脉搏波集合P的波形质量等级为第4等级，转到步骤(6)；
[0009](4)对脉动周期合格的单周期脉搏波集合P_T的合格主波进行识别，得到主波合格的单周期脉搏波集合P_TP，判断主波合格的单周期脉搏波集合P_TP是否满足约束，若主波合格的单周期脉搏波集合P_TP满足约束，则转到步骤(5)，否则，标记脉动周期合格的单周期脉搏波集合P_T的波形质量等级为第3等级，转到步骤(6)；
[0010](5)对主波合格的单周期脉搏波集合P_TP的合格重搏波进行识别，得到重搏波合格的单周期脉搏波集合P_TPD，判断重搏波合格的单周期脉搏波集合P_TPD是否满足约束，若重搏波合格的单周期脉搏波集合P_TPD满足约束，则标记重搏波合格的单周期脉搏波集合P_TPD的波形质量等级为第1等级，转到步骤(6)，否则，标记主波合格的单周期脉搏波集合P_TP的波形质量等级为第2等级，转到步骤(6)；
[0011](6)稳定波形提取和质量等级标记：将单周期脉搏波按照时间顺序合并为一段稳定的脉搏波波形S，并标记稳定的脉搏波波形S对应的质量等级。
[0012]所述步骤(1)具体是指：从全身任一采集部位采集脉搏波，所述采集部位包括主要动脉部位和易于获取脉搏波的体表部位，将采集到的脉搏波信号记为原始脉搏波信号，对原始脉搏波信号进行去除高频干扰、基线漂移的预处理操作，获得的波形记为待定脉搏波波形S1，待定脉搏波波形S1中包含多个连续的脉动周期信号和或杂乱信号。
[0013]所述步骤(2)具体包括以下步骤：使用差分阈值法对待定脉搏波波形S1进行分割，得到N个单周期脉搏波，N个单周期脉搏波集合记为P，即P＝{Pi|i＝1,2,
…
，N}，具体为：
[0014](2a)对待定脉搏波波形S1进行一阶差分运算，获得一阶差分波形S2；
[0015](2b)将一阶差分波形S2平均划分为m段，提取出每一段一阶差分波形的最大值，共m个段最大值，分别为M1,M2,
……
Mm，则差分信号的阈值θ为:
[0016][0017]其中,k为0到1的权重系数，取值为0.6，为m个段最大值的平均值；
[0018](2c)遍历一阶差分波形S2，提取出大于阈值θ的局部最大值点的位置，这些点记为差分最大值待定点集合Pos，依次标记为Pos1、Pos2、
……
、PosN、Pos(N+1),即Pos＝{Posi|i＝1,2,
…
，N,N+1}；
[0019](2d)所述差分阈值法是指：对每一个差分最大值待定点Posi，依次逆序向前遍历一个窗的差分波形，窗的长度L为:
[0020]L＝t
×
Fs
[0021]其中，Fs为信号的采样频率，t为脉搏周期的加权系数，取值为0.3；
[0022]在第i个窗中，寻找第一个一阶差分信号小于0的点的位置，记为Ai，若没有找到，则将起始待定点Ai的位置设置为当前窗的起点位置，Ai＝Posi,表示Ai是一个虚的位置点，作为后续剔除的标记，这些点记为起始待定点集合A，依次标记为A1、A2、
……
、AN、A(N+1)，即A＝{Ai|i＝1,2,
…
,N,N+1}；
[0023](2e)将待定脉搏波波形S1按照起始待定点A1、A2、
……
、AN、A(N+1)依次分割为独立的单周期脉搏波，其中，A1点和A2点之间的单周期脉搏波记为P1，A2点和A3点之间的单周
期脉搏波记为P2，
……
，AN点和A(N+1)点之间的单周期脉搏波记为PN，这些单周期脉搏波集合记为集合P，即P＝{Pi|i＝1,2,
…
，N}。
[0024]所述步骤(3)具体包括以下步骤：
[0025](3a)对于每一个单周期脉搏波，计算其脉动周期的时间间隔集合T，依次记为T1、T2、
……
、T(N
‑
1)、TN：
[0026]T
i
＝A
i+1
‑
A
i
[0027]其中，i为1到N的整数，Ai为起始待定点；
[0028](本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脉搏波波形质量等级划分与稳定波形提取方法，其特征在于：该方法包括下列顺序的步骤：(1)获取体表采集部位的脉搏波信号，对脉搏波信号进行预处理，得到待定脉搏波波形S1；(2)对待定脉搏波波形S1进行单周期脉搏波分割，得到单周期脉搏波集合P；(3)对单周期脉搏波集合P的合格脉动周期进行识别，得到脉动周期合格的单周期脉搏波集合P_T，判断脉动周期合格的单周期脉搏波集合P_T是否满足约束，若脉动周期合格的单周期脉搏波集合P_T满足约束，则转到步骤(4)，否则，标记单周期脉搏波集合P的波形质量等级为第4等级，转到步骤(6)；(4)对脉动周期合格的单周期脉搏波集合P_T的合格主波进行识别，得到主波合格的单周期脉搏波集合P_TP，判断主波合格的单周期脉搏波集合P_TP是否满足约束，若主波合格的单周期脉搏波集合P_TP满足约束，则转到步骤(5)，否则，标记脉动周期合格的单周期脉搏波集合P_T的波形质量等级为第3等级，转到步骤(6)；(5)对主波合格的单周期脉搏波集合P_TP的合格重搏波进行识别，得到重搏波合格的单周期脉搏波集合P_TPD，判断重搏波合格的单周期脉搏波集合P_TPD是否满足约束，若重搏波合格的单周期脉搏波集合P_TPD满足约束，则标记重搏波合格的单周期脉搏波集合P_TPD的波形质量等级为第1等级，转到步骤(6)，否则，标记主波合格的单周期脉搏波集合P_TP的波形质量等级为第2等级，转到步骤(6)；(6)稳定波形提取和质量等级标记：将单周期脉搏波按照时间顺序合并为一段稳定的脉搏波波形S，并标记稳定的脉搏波波形S对应的质量等级。2.根据权利要求1所述的脉搏波波形质量等级划分与稳定波形提取方法，其特征在于：所述步骤(1)具体是指：从全身任一采集部位采集脉搏波，所述采集部位包括主要动脉部位和易于获取脉搏波的体表部位，将采集到的脉搏波信号记为原始脉搏波信号，对原始脉搏波信号进行去除高频干扰、基线漂移的预处理操作，获得的波形记为待定脉搏波波形S1，待定脉搏波波形S1中包含多个连续的脉动周期信号和或杂乱信号。3.根据权利要求1所述的脉搏波波形质量等级划分与稳定波形提取方法，其特征在于：所述步骤(2)具体包括以下步骤：使用差分阈值法对待定脉搏波波形S1进行分割，得到N个单周期脉搏波，N个单周期脉搏波集合记为P，即P＝{Pi|i＝1,2,
…
，N}，具体为：(2a)对待定脉搏波波形S1进行一阶差分运算，获得一阶差分波形S2；(2b)将一阶差分波形S2平均划分为m段，提取出每一段一阶差分波形的最大值，共m个段最大值，分别为M1,M2,
……
Mm，则差分信号的阈值θ为:其中,k为0到1的权重系数，取值为0.6，为m个段最大值的平均值；(2c)遍历一阶差分波形S2，提取出大于阈值θ的局部最大值点的位置，这些点记为差分最大值待定点集合Pos，依次标记为Pos1、Pos2、
……
、PosN、Pos(N+1),即Pos＝{Posi|i＝1,2,
…
，N,N+1}；
(2d)所述差分阈值法是指：对每一个差分最大值待定点Posi，依次逆序向前遍历一个窗的差分波形，窗的长度L为:L＝t
×
Fs其中，Fs为信号的采样频率，t为脉搏周期的加权系数，取值为0.3；在第i个窗中，寻找第一个一阶差分信号小于0的点的位置，记为Ai，若没有找到，则将起始待定点Ai的位置设置为当前窗的起点位置，Ai＝Posi,表示Ai是一个虚的位置点，作为后续剔除的标记，这些点记为起始待定点集合A，依次标记为A1、A2、
……
、AN、A(N+1)，即A＝{Ai|i＝1,2,
…
,N,N+1}；(2e)将待定脉搏波波形S1按照起始待定点A1、A2、
……
、AN、A(N+1)依次分割为独立的单周期脉搏波，其中，A1点和A2点之间的单周期脉搏波记为P1，A2点和A3点之间的单周期脉搏波记为P2，
……
，AN点和A(N+1)点之间的单周期脉搏波记为PN，这些单周期脉搏波集合记为集合P，即P＝{Pi|i＝1,2,
…
，N}。4.根据权利要求1所述的脉搏波波形质量等级划分与稳定波形提取方法，其特征在于：所述步骤(3)具体包括以下步骤：(3a)对于每一个单周期脉搏波，计算其脉动周期的时间间隔集合T，依次记为T1、T...

【专利技术属性】
技术研发人员：李云龙，马祖长，孙怡宁，
申请(专利权)人：安徽脉旺智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：