生理信號質量評估系統及方法
2023-09-17 00:05:00 1
專利名稱：生理信號質量評估系統及方法
生理信號質量評估系統及方法
技術領域：
本發明涉及計算機醫療應用領域，特別涉及一種生理信號質量評估系統及方法。背景技術：
動脈血壓(Arterial Blood Pressure，簡稱ABP)信號作為一種常見的人體生理信號，對其的連續測量和分析用於在臨床上診斷高血壓、分析腦血流自動調節機能等具有十分重要的意義。該連續測量方法分為有創和無創兩種。有創連續ABP測量方法準確可靠，但是需要侵入體內，有無菌要求，所以其應用只局限於手術室等特殊場合。相比之下，無創連續ABP測量方法具有測量方便，操作簡單，無創傷，不需無菌要求等優點，因此無創連續ABP 測量方法的應用越來越廣泛。無創連續ABP的測量方法有很多，張力測定法和容積補償法為目前最成熟的兩種無創連續血壓測量方法。由於以上方法的測量位置位於肢體末端(指端或橈動脈)，測量易受外界影響，增加了信號的非平穩性，所以對ABP信號的使用應當謹慎，建立臨床ABP信號質量評估方法非常必要。目前在無創連續動脈ABP信號的測量過程中，主要有兩類需要解決的偽差信號 1)由於測量儀器壓力校準產生的校準異常信號，2)由於病人體位改變或活動使傳感器移位或抖動產生的抖動異常信號或信號缺失。這些偽差信號不是由於病人的生理變化而引起的，而是由於設備原因(傳感器接觸不良等)導致的信號異常，它們波動性大而且缺失了有用信息，造成了後續分析結果波動性大和可重複性差，且採用一般濾波和估計的方法無法讓其根本恢復。
發明內容基於此，有必要提供一種獲取高質量生理信號的生理信號質量評估系統。此外，還有必要提供一種獲取高質量生理信號的生理信號質量評估方法。一種生理信號質量評估系統，包括第一濾波模塊，對輸入的第一生理信號進行濾波處理；第一周期檢測模塊，對濾波處理後的第一生理信號進行周期檢測，獲取第一生理信號的周期分割點；特徵提取模塊，對第一生理信號在每個周期內提取相應的信號特徵；模糊推理模塊，根據所述提取相應的信號特徵構建模糊推理模型，並根據所述模糊推理模型計算所述第一生理信號在相應周期的信號質量指數值，以及根據所述信號質量指數值判斷出信號屬性。優選地，所述第一生理信號為無創連續動脈血壓信號或有創連續動脈血壓信號或脈搏信號。優選地，所述對第一生理信號進行濾波處理為濾除第一生理信號中40Hz以上的噪聲。
優選地，所述特徵提取模塊還建立提取相應的信號特徵的隸屬度函數，該隸屬度函數為
權利要求
1.一種生理信號質量評估系統，其特徵在於，包括第一濾波模塊，對輸入的第一生理信號進行濾波處理；第一周期檢測模塊，對濾波處理後的第一生理信號進行周期檢測，獲取第一生理信號的周期分割點；特徵提取模塊，對第一生理信號在每個周期內提取相應的信號特徵；模糊推理模塊，根據所述提取相應的信號特徵構建模糊推理模型，並根據所述模糊推理模型計算所述第一生理信號在相應周期的信號質量指數值，以及根據所述信號質量指數值判斷出信號屬性。
2.根據權利要求1所述的生理信號質量評估系統，其特徵在於，所述第一生理信號為無創連續動脈血壓信號或有創連續動脈血壓信號或脈搏信號。
3.根據權利要求2所述的生理信號質量評估系統，其特徵在於，所述對第一生理信號進行濾波處理為濾除第一生理信號中40Hz以上的噪聲。
4.根據權利要求2所述的生理信號質量評估系統，其特徵在於，所述特徵提取模塊還建立提取相應的信號特徵的隸屬度函數，該隸屬度函數為
5.根據權利要求4所述的生理信號質量評估系統，其特徵在於，所述提取的相應的信號特徵包括校準異常信號特徵U1和抖動異常信號特徵u2，所述校準異常信號特徵U1的隸屬度中X為舒張末期斜率和，所述抖動異常信號特徵U2的隸屬度中X為前後兩次的舒張壓差的絕對值與前後兩次的舒張壓中較小值之間的比值。
6.根據權利要求5所述的生理信號質量評估系統，其特徵在於，還包括第二濾波模塊，對輸入的與所述第一生理信號同步採樣的第二生理信號進行濾波處理；第二周期檢測模塊，對濾波處理後的第二生理信號進行周期檢測，獲取第二生理信號的周期分割點；特徵提取模塊還提取同一周期內第二生理信號與第一生理信號相關聯的信號特徵。
7.根據權利要求6所述的生理信號質量評估系統，其特徵在於，所述第二生理信號為心電信號。
8.根據權利要求7所述的生理信號質量評估系統，其特徵在於，所述對第二生理信號進行濾波處理為濾除小於0. 05Hz的噪聲、大於IOOHz的噪聲及50Hz的噪聲。
9.根據權利要求8所述的生理信號質量評估系統，其特徵在於，所述提取的相關聯信號特徵為周期正常信號特徵U3，所述周期正常信號特徵U3的隸屬度中χ為同一周期內心電信號的複合波峰值點到動脈血壓信號的起始點的延遲時間。
10.根據權利要求9所述的生理信號質量評估系統，其特徵在於，所述模糊推理模塊根據相應的信號特徵及相關聯的信號特徵構建的模糊推理模型為SQI = uSQG = I-U1 V u2 V u3，其中，SQI為信號質量指數，V表示求最大值。
11.根據權利要求1至10中任一項所述的生理信號質量評估系統，其特徵在於，所述信號屬性為正常信號或異常信號或過渡信號，所述模糊推理模塊還設定閾值，並比較所述信號質量指數值與所述閾值，當所述信號質量指數值大於所述閾值，則相應周期的第一生理信號為正常信號，當所述信號質量指數值等於所述閾值，則相應周期的第一生理信號為過渡信號，當所述信號質量指數值小於所述閾值，則相應周期的第一生理信號為異常信號。
12.—種生理信號質量評估方法，包括以下步驟對輸入的第一生理信號進行濾波處理；對濾波處理後的第一生理信號進行周期檢測，獲取第一生理信號的周期分割點；對第一生理信號在每個周期內提取相應的信號特徵；根據所述提取相應的信號特徵構建模糊推理模型，並根據所述模糊推理模型計算所述第一生理信號在相應周期的信號質量指數值，以及根據所述信號質量指數值判斷出信號屬性。
13.根據權利要求12所述的生理信號質量評估方法，其特徵在於，所述第一生理信號為無創連續動脈血壓信號或有創連續動脈血壓信號或脈搏信號。
14.根據權利要求13所述的生理信號質量評估方法，其特徵在於，所述對第一生理信號進行濾波處理為濾除第一生理信號中40Hz以上的噪聲。
15.根據權利要求13所述的生理信號質量評估方法，其特徵在於，還包括建立提取相應的信號特徵的隸屬度函數，該隸屬度函數為
16.根據權利要求15所述的生理信號質量評估方法，其特徵在於，所述提取的相應信號特徵包括校準異常信號特徵U1和抖動異常信號特徵u2，所述校準異常信號特徵U1的隸屬度中X為舒張末期斜率和，所述抖動異常信號特徵U2的隸屬度中X為前後兩次的舒張壓差的絕對值與前後兩次的舒張壓中較小值的比值。
17.根據權利要求16所述的生理信號質量評估方法，其特徵在於，還包括步驟對輸入的與所述第一生理信號同步採樣的第二生理信號進行濾波處；對濾波處理後的第二生理信號進行周期檢測，分割出第二生理信號的周期；提取同一周期內第二生理信號與第一生理信號相關聯的信號特徵。
18.根據權利要求17所述的生理信號質量評估方法，其特徵在於，所述第二生理信號為心電信號。
19.根據權利要求18所述的生理信號質量評估方法，其特徵在於，所述對第二生理信號進行濾波處理為濾除低於0. 05Hz的噪聲、高於IOOHz的噪聲及50Hz的噪聲。
20.根據權利要求19所述的生理信號質量評估方法，其特徵在於，所述提取的相關聯信號特徵為周期正常信號特徵U3，所述周期正常信號特徵U3的隸屬度中χ為同一周期內心電信號的複合波峰值點到動脈血壓信號的起始點的延遲時間。
21.根據權利要求20所述的生理信號質量評估方法，其特徵在於，所述根據相應的信號特徵及相關聯的信號特徵構建的模糊推理模型為SQI = uSQG = I-U1 V u2 V u3，其中，SQI為信號質量指數，V表示求最大值。
22.根據權利要求12至21中任一項所述的生理信號質量評估方法，其特徵在於，所述信號屬性為正常信號或異常信號或過渡信號，所述方法還包括設定閾值，並比較所述信號質量指數值與所述閾值，當所述信號質量指數值大於所述閾值，則相應周期的第一生理信號為正常信號，當所述信號質量指數值等於所述閾值，則相應周期的第一生理信號為過渡信號，當所述信號質量指數值小於所述閾值，則相應周期的第一生理信號為異常信號。
全文摘要
本發明涉及一種生理信號質量評估系統，包括第一濾波模塊，對輸入的第一生理信號進行濾波處理；第一周期檢測模塊，對濾波處理後的第一生理信號進行周期檢測，獲取第一生理信號的周期分割點；特徵提取模塊，對第一生理信號在每個周期內提取相應的信號特徵；模糊推理模塊，根據所述提取相應的信號特徵構建模糊推理模型，並根據所述模糊推理模型計算所述第一生理信號在相應周期的信號質量指數值，以及根據所述信號質量指數值判斷出信號屬性。此外，還涉及一種生理信號質量評估方法。上述生理信號質量評估系統及方法，計算信號質量指數值，根據信號質量指數值判斷出信號的屬性，識別出第一生理信號中的異常信號，從而獲取高質量的生理信號。
文檔編號G06F19/00GK102270264SQ20101019292
公開日2011年12月7日 申請日期2010年6月4日 優先權日2010年6月4日
發明者劉嘉, 劉小暢, 吳新宇, 張攀登, 徐揚生, 閻鏡予 申請人:中國科學院深圳先進技術研究院