[发明专利]一种基于光电容积脉搏信号的压力脉搏波波形传播预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，特别涉及一种基于光电容积脉搏波预测各部位压力脉搏波波形的方法。

背景技术：

脉搏波中蕴含着丰富的血流动力学信息。历来作为临床诊断和治疗的依据，大量的临床实测结果证实，脉搏波的特征与心血管生理状态有着密切的关系。脉搏波所表现出来的形态(波的形状)、强度(波的幅值)、速率(波的速度)与节律(波的周期)等方面的综合信息在相当程度上反映出人体心血管系统的许多生理和病理特征。

在采集原理方面，目前脉搏波的采集方式主要有使用压力传感器的压力脉搏波采集或使用光电传感器的光电容积脉搏波采集。动脉内压力脉搏波已得到了较全面的分析研究，流体力学模型较为明确，对应的血流动力学特性及心血管生理意义应用亦较为广泛。然而，人体压力脉搏波的采集极易受到采集位置等多方面干扰，所需操作技能要求较高，且缺乏可重复性，不便于连续检测。光电容积脉搏波指端采集具有较好的稳定性及重复性，但其对心血管功能判断的准确性较已研究较为完善的压力脉搏波欠佳。

发明内容：

现有的技术方案主要利用采集部位光电容积信号及对应目标部位压力脉搏波信号的功率谱分析建立的传递函数等非生理参数模型，并主要关注于指端容积脉搏信号及桡动脉压力脉搏信号。由于脉搏信号的个体差异性较大，上述装置在大规模应用时稳定性较差，功能较为单一，且所建立模型本身无生理意义，不利于对模型的修正与改进。

为解决上述问题，本发明分别提出了一种基于脉搏波生理特征的容积脉搏信号和压力脉搏信号的波形含参表达式，并利用先验统计规律建立采集部位光电容积脉搏波表达式参数与对应目标部位压力脉搏波形表达式参数间的回归方程组。从而实现将输入的光电容积脉搏信号转换为目标部位的压力脉搏波信号。波形拟合的方法具有较好的稳定性，回归方程组具有较明确的生理意义，方便针对不同生理状态进行微调与改进。由此可以解决现有技术中预测波形稳定性差，及模型无法修正的问题。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种基于光电容积脉搏信号的压力脉搏波传播预测装置，其特征在于：包括信号输入调理模块，波形拟合模块，波形转换模块，波形合成模块及输出模块。

所述波形输入模块接收自人体某一部位实测的时域光电容积脉搏信号。

所述信号调理模块，对输入的时域光电容积脉搏信号进行预处理，利用现有技术将其分解为对应单一心动周期的单拍信号，对每一单拍信号的幅值与波长进行归一化处理。

所述波形拟合模块接收归一化后的单拍脉搏信号，并利用给定的波形含参表达式f_I应用曲线拟合算法对其进行拟合，波形的含参表达式由分别代表脉搏波波形主波、重搏波、反射波的含参表达式相加确定，拟合所得解析表达式各项参数向量为I_I，作为波形特征参数向量。

光电容积脉搏信号的含参表达式为：

其中，H_in，b_in，W_in为参数，t为自变量，表示采样点数。表达式中n＝1，2，3的部分分别对应脉搏波波形的主波、反射波、重搏波波形。其中，H_in表示波动的幅值，b_in表示波动的中心位置，W_in波动的宽度。

曲线拟合过程算法采用最小二乘算法，并根据各波动生理意义对各项参数范围进行限定，之后设定拟合初始条件H_i1>H_i2>H_i3，b_i1<b_i2<b_i3,W_in>0。拟合确定的特征参数向量I_I为：

I_I＝[H_i1,H_i2,H_i3,b_i1,b_i2,b_i3,W_i1,W_i2,W_i3]

在上述波形含参表达式条件下，拟合效果主要取决于脉搏波采集受到的干扰程度，故以拟合确定系数R²作为波形质量判别的定量化标准。拟合确定系数R²是常用的判断两曲线相似程度的计算方法。在本发明中R²同样作为采集质量判别参数，对应R²小于一定值的单拍波形认为采集质量差并予以舍弃。