[发明专利]一种动脉压信号逐拍分割方法

说明书

技术领域

本发明涉及动脉压自动检测与分析技术领域，特别涉及一种基于波形特征提取和模板匹配的的动脉压信号逐拍分割方法。

背景技术

动脉压信号携带着重要的生理病理信息，例如血流的入射和反射，心脏搏血功能，动脉管壁的弹性和僵硬度等信息。动脉压信号随着心脏的搏动而波动，是一种以连续波动的方式传播的准周期逐拍信号，连续逐拍中每一节拍的起点代表着一个脉搏波的到来，两个连续节拍起点之间为一个完整节拍的动脉压信号，它提供着重要的血压信息和心脏搏动信息，患者当前的血压和心脏参数都可以由一个节拍的动脉信号计算得到。目前，临床上使用的动脉压分析设备正是通过综合分析不同节拍的动脉压信号，获取患者当前的血压和心脏参数，从而检测患者的心率、收缩压以及舒张压。因此，对于动脉压分析设备而言，动脉压信号的逐拍分割技术是非常关键的，逐拍分割的准确与否，将直接影响到动脉压分析设备对心率、收缩压以及舒张压的检测精度的好坏。

动脉压信号的逐拍分割技术中，节拍起点检测是非常重要和基础的，通常动脉压信号的逐拍分割都采用“检测节拍起点→以节拍起点为分割点进行逐拍分割”的方法实现。现有技术中，主要采用的节拍起点检测方法有两种。一种方法是通过计算动脉压信号的幅值大小来检测节拍起点，该方法首先利用信号自相关或者功率谱估计来估算被测动脉压信号的近似周期，即信号周期处的频率对应的功率贡献最大，然后通过近似周期确定节拍起点的大概范围，找到该范围内信号幅值最小的点，即把该点作为动脉压信号中的一个节拍起点；另一方法是通过计算动脉压信号的局部最小值点来检测节拍起点，该方法首先对动脉压信号求导运算，取得动脉压信号上导数为“0”的极值点，再进一步判断这些极值点是极大值点还是极小值点，其中的极小值点即为动脉压信号的局部最小值点；最后比较局部最小值点的幅值，幅值最小的点即判定为节拍起点。这两种节拍起点检测方法，用于检测波形轮廓比较规则的动脉压信号中的节拍起点，检测效果还是比较好的。但是在临床实践中，由于受到入射动脉波和反射波的相互作用，动脉压信号的波形轮廓会产生一定程度的变异性；特别是在每一节拍的波尾处，反射波的作用逐渐增强，入射波的作用逐渐减弱，导致每一节拍动脉压信号波尾处的波动剧烈，变异性增强。因此，在临床实际检测得到的动脉压信号中，某些节拍波尾部分的最小值不一定是下一节拍的节拍起点。例如，如图2所示的动脉压信号，其中点p₂是实际信号节拍的节拍起点，点p₁只是该节拍起点前一节拍波尾部分的变异性干扰点；但是无论采用计算幅值的方法还是采用计算局部最小值点的方法，都会将干扰点p₁误判为动脉压信号的节拍起点，导致动脉压信号的逐拍分割不够准确，从而会在一定程度上影响到动脉压分析设备在后续过程中对心率、收缩压以及舒张压的检测精度。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种分割准确度更高的基于波形特征提取和模板匹配的动脉压信号逐拍分割方法，将该方法应用于动脉压分析设备对连续的动脉压信号的逐拍分割技术中，有助于提高动脉压信号分析设备的检测和分析精度。

本发明的目的是这样实现的：一种动脉压信号逐拍分割方法，将动脉压检测仪采集的动脉压信号输入计算机，由计算机进行低通滤波和采样预处理，并对动脉压信号进行逐拍分割，依次包括如下步骤：

a)建立对数极坐标分布模型：在对数极坐标中，预先设定对数极径的取值半径ξ_max以及极角的取值范围Δψ，将对数极径的取值半径ξ_max划分为M个等间隔区间，将极角的取值范围Δψ划分为N个等间隔区间，则对数极径的取值半径ξ_max、极角的取值范围Δψ以内的对数极坐标域划分为M×N个等间隔的二维区间，构成对数极坐标分布模型；

b)选取多个波形轮廓互不相同并且周期、幅度和节拍起点均已知的动脉压信号分别作为模板信号，分别将各模板信号中节拍起点前后各一周期内的采样点映射到对数极坐标分布模型中，获取各模板信号中节拍起点的分布特征；

c)对待测动脉压信号进行自相关分析，计算其自相关系数中每相邻两个局部最小值之间的时间间隔，取所述时间间隔的平均值作为待测动脉压信号的近似周期；

d)提取待测动脉压信号中的局部最小值点；

e)分别将待测动脉压信号中各局部最小值点前后各一近似周期内的采样点映射到对数极坐标分布模型中，获取待测动脉压信号中各个局部最小值点的分布特征；