基于最小二乘法衰减补偿的次谐波幅值血压测量方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于最小二乘法衰减补偿的次谐波幅值血压测量方法及系统，采用衰减估计算法对传播介质区域的射频数据进行处理，得到传播介质区域对于超声信号的衰减特性；根据衰减特性更新最优发射声压值；获取目标血管在更新的最优发射声压值下的微泡次谐波幅值，并通过衰减特性对微泡次谐波幅值进行补偿，将补偿后的微泡次谐波幅值代入血压值与次谐波幅值的关系模型中，确定目标血管的血压值，该方法使用同一个测压模型在不同部位完成血压测量，能够通过次谐波幅值辅助测压技术实现以对体内血管血压进行无创测量，解决原有的次谐波幅值辅助测压方法需要每次在测压前进行测压模型建立的问题，具有较高的使用价值和推广价值。价值。价值。

【技术实现步骤摘要】
基于最小二乘法衰减补偿的次谐波幅值血压测量方法及系统


[0001]本专利技术涉及血压测量
，具体为基于最小二乘法衰减补偿的次谐波幅值血压测量方法及系统。

技术介绍

[0002]在非传染性疾病中，心脑血管疾病依然是全球导致死亡的重要原因，心脑血管血压的监测是诊断预防心脑血管疾病的重要手段。目前，临床上测量心脑血管血压仍然以有创压力导丝测压结果作为“金标准”，将导管通过穿刺置于被测部位的血管内，导管的外端直接与压力传感器相连接，由于流体具有压力传递作用，血管内的压力将通过导管内的液体传递显示到外部的压力传感器上，从而可获得血管内实时压力变化。该方法虽然测值精准，但可能会导致局部感染等潜在并发症的产生，据研究表明，使用外周静脉导管的感染风险为1.3％，使用动脉导管的感染风险为1.9％，使用中央静脉导管的感染风险为3.3％，严重影响病人预后。
[0003]通过无创的方法对于血管内的血压进行实时准确测量一直是临床所追求的，目前已有的血压无创测量方法主要包括以下三种：(1)基于光电容积描记的容积补偿法测压：根据血管容积导致吸光度的变化对于血压进行测量。由于其只能对收缩压进行测量，不能实现动态测压，并且只适用于浅表血管，严重限制了其临床应用。(2)电容传感测压：根据敏感的相对位移传感器，来捕捉心动周期引起的皮肤表面的轻微移位，结合神经网络对于压力波形进行转换，但需要根据使用人群的年龄体重等人口统计数据来进行模型调整，并且对于网络的训练需要大量的样本数据。(3)基于超声血流检测的血压监测：通过垂直B超对血管直径和血流速度同时测量，根据流量变化和血管横截面积之间的比率来对血管压力波形进行估计。但该方法只能测量相对压力值，并且血管的形态以及血管周围组织性质的不均匀性会严重影响到测压准确度。
[0004]微泡次谐波幅值辅助测压方法(即SHAPE方法)自1999年被提出后，国内外团队对其展开了大量的研究，目前该方法已经被应用在了人体体内的血压测量中。但由于微泡的非线性特性对于超声声场非常敏感，需要在每次测压前进行测压模型的建立，这导致该方法应用在体内血压测量时，需要先对血压值进行有创测量来建立测压模型，严重限制了该方法的临床应用。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于最小二乘法衰减补偿的次谐波幅值血压测量方法及系统，在SHAPE方法的基础上，通过引入衰减补偿算法对传播路径上的介质衰减系数进行估计从而对微泡所处声场声压进行校正以及对次谐波幅值进行补偿，实现血压的精确测量。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0007]一种基于最小二乘法衰减补偿的次谐波幅值血压测量方法，包括以下步骤：
[0008]获取在最优发射声压条件下，不同压力值的次谐波幅值辅助测压实验的结果，得到血压值与次谐波幅值的关系模型；
[0009]在最优发射声压条件下，获取真实血管的次谐波幅值辅助测压实验的实验结果，根据实验结果确定传播介质区域的射频数据；
[0010]采用衰减估计算法对传播介质区域的射频数据进行处理，得到传播介质区域对于超声信号的衰减特性；
[0011]根据衰减特性更新最优发射声压；
[0012]获取目标血管在更新的最优发射声压值下的微泡次谐波幅值，并通过衰减特性对微泡次谐波幅值进行补偿，将补偿后的微泡次谐波幅值血压值与次谐波幅值的关系模型中，确定目标血管的血压值。
[0013]优选的，所述最优发射声压的确定方法如下：
[0014]根据设定的声学参数进行谐波幅值辅助测压实验，得到不同压力值对应的次谐波幅值，绘制声学参数与次谐波幅值的关系曲线，并对其进行Logistic方程拟合，根据微泡种类确定最优发射声压。
[0015]优选的，所述血压值与次谐波幅值的关系模型表达式如下：
[0016]Subharmonic(dB)＝A*Pressure(mmHg)+B
[0017]其中，Subharmonic为血管区域的次谐波幅值，Pressure为液压值，A为斜率，B为截距。
[0018]优选的，所述衰减特性的确定方法如下：
[0019]对射频数据频谱幅值进行对数转换，然后根据不同深度和频率值对应的射频数据频谱幅值与脉冲回波反射器所测频谱的差值，对转换后的射频数据频谱幅值进行化简；
[0020]根据最小二乘法并结合Tikhonov正则化对简化后的射频数据频谱幅值模型进行求解，得到传播介质区域对于超声信号的衰减特性。
[0021]优选的，所述射频数据频谱幅值的表达式如下：
[0022]|S(f,z)|＝|P(f)|D(f,z)A(f,z)B(f)
[0023]其中，|S(f,z)|表示射频数据频谱幅值，f和z表示频率和深度，|P(f)|表示电激励和换能器效应的综合效应，D(f,z)表示衍射效应，A(f,z)表示累计衰减，B(f)表示超声信号的衰减系数。
[0024]优选的，所述电激励和换能器效应的综合效应|P(f)|，根据脉冲回波反射器测量频谱和增益校准因子确定；
[0025]介质对于超声信号的累计衰减A(f,z)，根据超声信号衰减的线性频率依赖性与深度信息确定；
[0026]背向散射系数B(f)为超声信号的频率和深度的函数。
[0027]优选的，所述对数转换后的射频数据频谱幅值的表达式如下：
[0028][0029]其中，α
k
为第k层片段对应介质的衰减系数，μ
l
为第l层片段背向散射系数的频率依赖性。
[0030]优选的，所述传播介质区域的衰减特性的计算方法如下：
[0031][0032]其中，W
i
为矩阵I，λ
i
为正则化参数，A＝[A(f1),
…
,A(f
N
)]T
。
[0033]优选的，所述最优发射声压值更新方法如下：
[0034]根据传播介质的深度信息以及衰减特性计算超声信号的总衰减值，根据总衰减值对最优发射声压P0更新，得到更新后的最优发射声压P1。
[0035]一种基于最小二乘法衰减补偿的次谐波幅值血压测量方法的系统，包括，
[0036]模型构建模块，用于获取在最优发射声压条件下，不同压力值的次谐波幅值辅助测压实验的结果，得到血压值与次谐波幅值的关系模型；
[0037]实验模块，用于在最优发射声压条件下，获取真实血管的次谐波幅值辅助测压实验的实验结果，根据实验结果确定传播介质区域的射频数据；
[0038]衰减特性模块，用于采用衰减估计算法对传播介质区域的射频数据进行处理，得到传播介质区域对于超声信号的衰减特性；
[0039]更新模块，用于根据衰减特性更新最优发射声压；
[0040]测压模块，用于获取目标血管在更新的最优发射声压值下的微泡次谐波幅值，并通过衰减特性对微泡次谐波幅值进行补偿，将补偿后的微泡次谐波幅值血压值与次谐波幅值的关系模型中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于最小二乘法衰减补偿的次谐波幅值血压测量方法，其特征在于，包括以下步骤：获取在最优发射声压条件下，不同压力值的次谐波幅值辅助测压实验的结果，得到血压值与次谐波幅值的关系模型；在最优发射声压条件下，获取真实血管的次谐波幅值辅助测压实验的实验结果，根据实验结果确定传播介质区域的射频数据；采用衰减估计算法对传播介质区域的射频数据进行处理，得到传播介质区域对于超声信号的衰减特性；根据衰减特性更新最优发射声压；获取目标血管在更新的最优发射声压值下的微泡次谐波幅值，并通过衰减特性对微泡次谐波幅值进行补偿，将补偿后的微泡次谐波幅值血压值与次谐波幅值的关系模型中，确定目标血管的血压值。2.根据权利要求1所述的一种基于最小二乘法衰减补偿的次谐波幅值血压测量方法，其特征在于，所述最优发射声压的确定方法如下：根据设定的声学参数进行谐波幅值辅助测压实验，得到不同压力值对应的次谐波幅值，绘制声学参数与次谐波幅值的关系曲线，并对其进行Logistic方程拟合，根据微泡种类确定最优发射声压。3.根据权利要求1所述的一种基于最小二乘法衰减补偿的次谐波幅值血压测量方法，其特征在于，所述血压值与次谐波幅值的关系模型表达式如下：Subharmonic(dB)＝A*Pressure(mmHg)+B其中，Subharmonic为血管区域的次谐波幅值，Pressure为液压值，A为斜率，B为截距。4.根据权利要求1所述的一种基于最小二乘法衰减补偿的次谐波幅值血压测量方法，其特征在于，所述衰减特性的确定方法如下：对射频数据频谱幅值进行对数转换，然后根据不同深度和频率值对应的射频数据频谱幅值与脉冲回波反射器所测频谱的差值，对转换后的射频数据频谱幅值进行化简；根据最小二乘法并结合Tikhonov正则化对简化后的射频数据频谱幅值模型进行求解，得到传播介质区域对于超声信号的衰减特性。5.根据权利要求1所述的一种基于最小二乘法衰减补偿的次谐波幅值血压测量方法，其特征在于，所述射频数据频谱幅值的表达式如下：|S(f,z)|＝|P(f)|D(f,z)A(f,z)B(f)其中，|S(f,z)|表示射频数据频谱幅值，f和z表示频率和深度，|P(f)|表示电激励和换能器效应的综合效应，D(f,z)表示衍射效应，A(f,z)表示累计衰...

【专利技术属性】
技术研发人员：万明习，张锐岩，乔晓阳，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：