[发明专利]基于线性预测的膈肌肌电实时处理方法及存储介质

说明书

本发明提供一种基于线性预测的膈肌肌电实时处理方法、计算机及存储介质，该方法的线性预测模型作为利用历史时刻心电干扰的测量值来预测当前及未来时刻心电干扰值的膈肌肌电滤波器；采用膈肌肌电滤波器对被心电干扰的膈肌肌电信号进行卷积运算，对卷积后信号作超阈值置零处理，得到信号y(k)；求取含心电的膈肌肌电片段，计算该片段的线性预测模型系数，利用该模型系数自适应调整膈肌肌电滤波器系数；对信号y(k)依次进行二阶高通滤波和M_conv阶低通滤波，得到降噪后膈肌肌电信号z(k)；对降噪后膈肌肌电信号z(k)进行包络计算，得到降噪后膈肌肌电信号的包络信号z_e(k)。本发明可提高膈肌肌电信号采集的准确度。

技术领域

本发明涉及医疗器械与医学信号处理技术领域，更具体地说，涉及一种基于线性预测的膈肌肌电实时处理方法及存储介质。

背景技术

膈肌是主要的呼吸肌，其肌电信号可为膈肌生理状态和呼吸系统功能的评估提供重要信息。临床上监测膈肌肌电图有助于判断呼吸困难程度和机械通气患者能否进行呼吸机脱离，其包络亦可用于改善机械通气的同步性。

目前常通过表面电极、针刺电极或食道电极采集膈肌肌电信号。表面电极法操作较简单，安全性高，易被患者接受，缺点是易受胸壁肋间肌及腹肌等肌电信号的干扰，且信号因受皮下组织等的影响而衰减。针刺电极法将电极针直接插入膈肌采集其肌电信号，能避开其它肌电的干扰，缺点是电极插入过程易造成出血及软组织损伤，操作困难且危险性较大。食道电极法将附有电极的导管经鼻腔或口腔插入食道与肠胃交叉处从而对膈肌肌电信号进行采集。由于电极直接靠近膈肌，减少了除心电外的其它肌电的干扰，同时也避免了皮下组织等对膈肌肌电的衰减，比表面电极法准确性高，且较针刺电极法安全。

膈肌肌电信号微弱，食道电极需配套放大器进行采集。由于食道电极靠近心脏，其所得信号极易受心电干扰；该干扰信号远高于膈肌肌电幅值，受其影响，放大后的膈肌肌电信号难以直接用于评估膈肌状态。而心电频带与膈肌肌电频带存在交集，难以采用传统的带通滤波方法有效抑制其干扰，需要针对心电干扰的特点研究并设计相应的降噪算法，方可较准确地计算膈肌肌电的强度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种基于线性预测的膈肌肌电实时处理方法，该方法针对食道电极采集膈肌肌电易受心电干扰的问题，利用心电干扰的准周期性及其不同时刻采样值的相关性设计滤波器以抑制心电干扰，从而准确地计算膈肌肌电信号的强度，以提高膈肌肌电信号采集的准确度。

本发明的第二个目的在于提供一种基于线性预测的膈肌肌电实时处理的计算机。

本发明的第三个目的在于提供一种存储介质。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种基于线性预测的膈肌肌电实时处理方法，其特征在于：

设置线性预测模型，该线性预测模型作为利用历史时刻心电干扰的测量值来预测当前及未来时刻心电干扰值的膈肌肌电滤波器；

采用膈肌肌电滤波器对被心电干扰的膈肌肌电信号进行卷积运算，对卷积后信号作超阈值置零处理，得到信号y(k)；

求取含心电的膈肌肌电片段，计算该片段的线性预测模型系数，利用该模型系数自适应调整膈肌肌电滤波器系数；

对信号y(k)依次进行二阶高通滤波和M_conv阶低通滤波，得到降噪后膈肌肌电信号z(k)；对降噪后膈肌肌电信号z(k)进行包络计算，得到降噪后膈肌肌电信号的包络信号z_e(k)，实现实时处理膈肌肌电信号；其中，k为当前时刻。

该方法包括以下步骤：