[发明专利]一种左右肺之间呼吸不对称性的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于特征参数分析的左右肺之间呼吸不对称性的检测方法。

背景技术

呼吸不对称（Respiration Asymmetry）是一种目前较容易被忽略的临床现象。呼吸不对称主要是由于某些疾病，比如气胸、肺结核、肺气肿等呼吸系统疾病导致左右肺的大小明显不对称引起的。其中，呼吸不对称有三种类型，呼吸对称型：左右肺呼吸信号幅值近似相等、呼吸不对称I型：右肺呼吸信号幅值较大和呼吸不对称II型：左肺呼吸信号幅值较大。在目前临床诊断中，医学成像技术在呼吸系统疾病中的诊断具有关键作用，但是成像过程中的电离辐射对人体正常细胞具有一定的损害，且价格较为高昂，也难以提供实时的诊断信息。通过对呼吸信号的收集和分析，建立一个呼吸不对称性的检测模型，是一个简便无创、价格低廉的有效手段，可为临床上一些造成左右肺呼吸不对称的呼吸系统疾病诊断提供一定的参考依据。

目前，基于呼吸信号的特征参数分析的左右肺之间呼吸不对称性的检测方法尚未有相关专利对其进行描述，在实际应用上也主要是利用医学成像技术来诊断呼吸系统疾病。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种操作简单、价格低廉的基于特征参数分析的左右肺之间呼吸不对称性的检测方法，该方法基于正常日常生理生活状态（不限定静息状态，无剧烈运动）下采集左右肺呼吸信号，经信号滤波、标准化等步骤提取出适合分析的呼吸信号序列，提取其特征参数构成特征向量，然后将特征参数进行统计分析，利用分析结果建立左右肺之间呼吸不对称性的检测模型，并用此模型实现左右肺之间呼吸不对称性的检测。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明所述的左右肺之间呼吸不对称性的检测方法，其特点是包括以下步骤：

1）采集受试者的左右侧胸部的生物阻抗信号，并将生物阻抗信号进行模数转换后，从中提取得到左右肺呼吸信号；

2）对左右肺呼吸信号进行预处理，得到适合分析的左右肺呼吸信号；

3）将预处理后的左右肺呼吸信号随机等分成训练组样本和测试组样本，并对采集到的每种呼吸不对称类型的左右肺呼吸信号进行分类，其中左肺呼吸信号用{X(k)_i,i=1,2,…N}(k=1,2,3)表示，右肺呼吸信号用{Y(k)_i,i=1,2,…N}(k=1,2,3)表示，其中k=1表示呼吸对称型，k=2表示呼吸不对称I型，k=3表示呼吸不对称II型，并对训练组样本进行相关性、互信息和传递熵这三个特征参数的提取；

4）将训练组样本提取的三个特征参数进行统计分析，利用分析结果建立检测左右肺之间呼吸不对称性的检测模型；

5）将测试组样本输入检测模型，获得左右肺之间呼吸不对称性的检测结果。

其中，上述步骤1）的具体操作方法如下：

对受试者的左侧胸部施加一个微弱的激励电流I_L和右侧胸部施加一个微弱的激励电流I_R；

获取受试者左侧胸部的反应电压的幅值U_L和右侧胸部的反应电压的幅值U_R；

将激励电流与反应电压的幅值输入系统进行处理，得出左右侧胸部的生物阻抗信号，从中提出得到对应的左右肺呼吸信号。

上述步骤3）中对于相关性这个特征参数的提取，其具体方法如下：

将采集到的左肺呼吸信号{X(k)_i,i=1,2,…N}(k=1,2,3)和右肺呼吸信号{Y(k)_i,i=1,2,…N}(k=1,2,3)按时间等分为若干个片段，构成左肺呼吸信号矩阵{XX(k)_i,j,i=1,2,…M;j=1,2,…N}(k=1,2,3)和右肺呼吸信号矩阵{YY(k)_i,j,i=1,2,…M;j=1,2,…N}(k=1,2,3)；

计算左肺呼吸信号矩阵{XX(k)_i,j,i=1,2,…M;j=1,2,…N}(k=1,2,3)和右肺呼吸信号矩阵{YY(k)_i,j,i=1,2,…M;j=1,2,…N}(k=1,2,3)每行之间的相关性，从而构成一维左右肺之间呼吸信号的相关性{R_LR (k)_i,i=1,2,…M}(k=1,2,3)。

上述步骤3）中对于互信息这个特征参数的提取，其具体方法如下：