一种漫射光子自相关血流测量计算方法技术

本发明专利技术提供了一种漫射光子自相关血流测量计算方法，包括如下步骤：在归一化光场时间自相关函数曲线上选取多个点，得到数据点，对数据点进行分段，得到多个序列，将序列中的数据点乘以相应的乘数值，得到放大序列，将放大序列按照数值大小进行排序并剔除噪点数据，并将剔除噪点后的放大序列中的数据点恢复原有顺序及数值，得到一类降噪序列，对一类降噪序列进行二次噪点数据剔除操作，并去除差异数值，得到二类降噪序列，通过相关的四则运算，得到运算数据点的特征系数，根据特征系数递归计算获得五步迭代血流值。本发明专利技术有益效果：克服了现有单纯性方法曲线拟合求解血流存在的不易计算、耗时长不足和稳定性差的问题。耗时长不足和稳定性差的问题。耗时长不足和稳定性差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种漫射光子自相关血流测量计算方法


[0001]本专利技术属于血流测量领域，尤其是涉及一种漫射光子自相关血流测量计算方法。

技术介绍

[0002]脑部血流的在线监测对于临床手术和重症病人救治的重要性不言而喻。例如，在颈动脉血管再造手术过程中需要在线监测由于血管钳夹引起的局部脑灌注不足；脑卒中的主要原因是血管狭窄或阻塞，这引起脑血流的下降；此外，患有阿尔茨海默症的患者其脑功能严重降低，表现为脑血管和血流的反应不足。除了脑部血流监测，骨骼肌血流也是评估肌肉功能和外周血管疾病、老年性肌纤维疼痛等病症的重要生理参数之一。
[0003]目前医院里使用的脑血流设备主要是超声多普勒(又称为经颅多普勒)和灌注磁共振(ASL
‑
MRI)技术,但是，这两种技术都存在局限性。超声多普勒测量的是脑主干血管，但是很多脑疾病与局部微血管循环有关；ASL
‑
MRI可以得到很高空间分辨率,但是测量成本昂贵，也不容易实现动态和连续测量。近年来，一种利用近红外光的生物技术得到了发展，称为漫射光子自相关技术(photon correlation spectroscopy
‑
PCS)；PCS是利用光子的时间自相关方法来快速估计红细胞的运动引起的光场扰动，是一种直接测量组织血流的新技术。该技术具有无创、低成本、便携等优点，近些年来发展很快。
[0004]在PCS数据采集过程中，将光源和探测器放置于被测组织(例如头部前额)的同侧，相距几毫米至几厘米，光源发射的近红外光子进入脑皮层后被运动的红细胞多次散射，造成光场扰动；少部分光子从表层逸出并被探测器收集；数字相关器将探测器采集的光子数(即光强)进行时间自相关计算，获得归一化光强自相关函数g2(τ)，并由西格特关系获得归一化光场时间自相关函数g1(τ)，这里τ为延迟时间。
[0005]由于非归一化光场时间自相关函数G1(τ)满足扩散偏微分方程，因此目前的求解方法是将微分方程的解析表达式与g1(τ)曲线做拟合；曲线拟合的基本过程是：先将一个假定的血流值代入解析表达式，得到不同延迟时间τ的时间自相关函数g1(τ)的理论值，再将所有延迟时间的g1(τ)理论值与测量值求残差平方和；然后将假定的血流值迭代变化以寻求最小的残差平方和；这个过程主要用的是非线性的单纯形方法寻求最优解。但是，这种非线性拟合的方法不是直接的数据四则运算(即数据的加减乘除)，迭代变化的耗时长，不易实现在线的血流计算，另外，此方法容易受到噪声点的影响使得求解不稳定。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种漫射光子自相关血流测量计算方法，以期解决上述部分技术问题其中至少之一。
[0007]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种漫射光子自相关血流测量计算方法，其特征在于：
[0009]包括如下步骤：
[0010]S1：在归一化光场时间自相关函数曲线上选取多个数据点，对多个数据点进行降
噪处理得到运算数据点；
[0011]S2：对运算数据点进行相关的四则运算，得到运算数据点的特征系数；
[0012]S3：根据特征系数计算得到得到初步迭代血流值，并进行递归计算获得二至五步迭代血流值。
[0013]进一步的，步骤S1的具体计算步骤如下：
[0014]S101：在归一化光场时间自相关函数曲线上选取多个数据点；
[0015]S102：按照延迟时间对多个数据点进行分段，得到多个序列，并将序列中的数据点乘以相应的乘数值，得到放大序列；
[0016]S103：将放大序列按照数值大小进行排序并剔除噪点数据，并将剔除噪点后的放大序列中的数据点恢复原有顺序及数值，得到一类降噪序列；
[0017]S104：对一类降噪序列进行二次噪点数据剔除操作，并去除差异数值，得到二类降噪序列；
[0018]S105：将二类降噪序列删除前三个及后三个点，再取放大序列中的前端部分序列记为运算数据点。
[0019]进一步的，步骤S101的具体计算过程为：
[0020]从实验中获取归一化光强自相关函数，将归一化光强自相关函数根据西格特关系转化为归一化光场时间自相关曲线，在归一化光场时间自相关曲线曲线上取多个数据点，对数据点进行变量替换，产生新的数据点；
[0021]其中多个数据点的数量为不小于79的正整数，且数据点的数量+1为8的整数倍。
[0022]进一步的，步骤S102中对数据点分段和乘积的具体过程为：
[0023]按照延迟时间对数据点进行分段，分段后的第一个序列包含1个数据点，第二个序列包含14个数据点，第三个及之后的每个序列包含8个数据点，将每个数据点乘以相应的乘数，得到放大序列。
[0024]进一步的，步骤S103中剔除噪点数据的具体过程为：
[0025]将步骤S102中得到的放大序列按照数值大小进行排序，得到新序列，找到新序列前四分之一数据点和后四分之一数据点，并作出如下判断：
[0026]若前四分之一数据点中任一数据点数值，小于0.7倍的前四分之一数据点中的最后一个数据点数值，则判定新序列的前四分之一数据为，一类噪声点并剔除；
[0027]若后四分之一数据点中的任一数据点数值大于1.5倍的后四分之一数据点中的第一个数据点数值，则判定新序列的后四分之一数据为，一类噪声点并剔除；
[0028]将未剔除的数据点恢复为原来的数据序号,并将每个数据点的数值除以步骤S102中相的乘数值，获得一类降噪序列。
[0029]进一步的，步骤S104中二次降噪并去除差异数值的具体过程为：
[0030]对于一类降噪序列中，除前后三个数据点之外的其余数据点，进行如下判断：
[0031]若yp(i)<yp(m1),(m1＝i
‑
1,i
‑
2,i
‑
3),则该判断取值为0；否则取值为1；
[0032]若yp(i)>yp(m2),(m2＝i+1,i+2,i+3),则该判断取值为0；否则取值为1；
[0033]将上述步骤中得到的六个数值相加，若结果大于2，则判定为第二类噪声点并剔除；
[0034]其中yp(i)为当前数据点，i为当前数据点的位置索引。
[0035]进一步的，步骤S2中对运算数据点(x(i),y(i))进行如下相关四则运算：
[0036]计算x(i)和y(i)乘积的平均值，计算x(i)平方的平均值，计算y(i)的平均值，计算x(i)的平均值，通过上述四个平均值计算得到运算数据点的特征系数。
[0037]第二方面，一种电子设备，包括处理器以及与处理器通信连接，且用于存储所述处理器可执行指令的存储器，其特征在于：所述处理器用于执行上述第一方面任一所述的一种漫射光子自相关血流测量计算方法。
[0038]第三方面，一种服务器，其特征在于：包括至少一个处理器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种漫射光子自相关血流测量计算方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：在归一化光场时间自相关函数曲线上选取多个数据点，对多个数据点进行降噪处理得到运算数据点；S2：对运算数据点进行相关的四则运算，得到运算数据点的特征系数；S3：根据特征系数计算得到得到初步迭代血流值，并进行递归计算获得二至五步迭代血流值。2.根据权利要求1所述的一种漫射光子自相关血流测量计算方法，其特征在于：步骤S1的具体计算步骤如下：S101：在归一化光场时间自相关函数曲线上选取多个数据点；S102：按照延迟时间对多个数据点进行分段，得到多个序列，并将序列中的数据点乘以相应的乘数值，得到放大序列；S103：将放大序列按照数值大小进行排序并剔除噪点数据，并将剔除噪点后的放大序列中的数据点恢复原有顺序及数值，得到一类降噪序列；S104：对一类降噪序列进行二次噪点数据剔除操作，并去除差异数值，得到二类降噪序列；S105：将二类降噪序列删除前三个及后三个点，再取放大序列中的前端部分序列记为运算数据点。3.根据权利要求2所述的一种漫射光子自相关血流测量计算方法，其特征在于：步骤S101的具体计算过程为：从实验中获取归一化光强自相关函数，将归一化光强自相关函数根据西格特关系转化为归一化光场时间自相关曲线，在归一化光场时间自相关曲线曲线上取多个数据点，对数据点进行变量替换，产生新的数据点；其中多个数据点的数量为不小于79的正整数，且数据点的数量+1为8的整数倍。4.根据权利要求2所述的一种漫射光子自相关血流测量计算方法，其特征在于：步骤S102中对数据点分段和乘积的具体过程为：按照延迟时间对数据点进行分段，分段后的第一个序列包含1个数据点，第二个序列包含14个数据点，第三个及之后的每个序列包含8个数据点，将每个数据点乘以相应的乘数，得到放大序列。5.根据权利要求2所述的一种漫射光子自相关血流测量计算方法，其特征在于：步骤S103中剔除噪点数据的具体过程为：将步骤S102中得到的放大序列按照数值大小进行排序，得到新序列，找到新序列前四分之一数据点和后四分之一数据点，并作出如下判断：若前四分之一数据点中任一数据点数值，小于0.7倍的前四分之一数据点中的最后一个数据点数值，则判定新序列的前四分之...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚禹，李庐佳，张炜，
申请(专利权)人：海脉医疗科技天津有限公司，
类型：发明
国别省市：