一种确定脉搏波主波与反射波位置的方法

摘要

本发明涉及一种波形处理技术在医学领域中的运用，具体为一种确定脉搏波主波与反射波位置的方法，将机器运动学中的空间坐标转换算法应用于脉搏波处理技术，为脉搏波分析提供了一种新的思路，包括如下步骤：步骤一：获取脉搏波数据；步骤二：根据心动周期及一阶导数找到单个脉搏波周期的数据；步骤三：在时域内通过一阶和四阶导数分别找到主波位置和反射波位置；步骤四：将单个周期的起始点作为新坐标空间原点，同时将该点与上述主波位置作为新坐标空间x轴；通过如下公式进行坐标转换：X`＝X*cosθ+Y*sinθ；Y`＝Y*cosθ‑X*sinθ；步骤五：设S+为正积分，S‑为负积分。

说明书

技术领域

本发明涉及一种波形处理技术在医学领域中的运用，具体为一种确定脉搏波主波与反射波位置的方法。

背景技术

脉搏波波形描述了与心脏搏动周期相关的间歇性射血的过程，其产生是由于心脏有节律性的收缩与舒张，从而使得主动脉内的血液压力产生脉动变化，并依次传导入整个动脉管系。目前常用的脉搏波检测方法有光电容积脉搏波描记法、压力脉搏波描记法和动脉位移脉搏波检测法。它们分别是基于光电检测手段、压力传感手段和光学相干法来检测人体组织内血液容积、压力或动脉管壁的径向位移变化的无创检测方法。

脉搏波的波形特征可以反映丰富的人体生理病理信息。对脉搏波信号的波形细节进行长时间不间断的监测可以实现对心血管、神经、呼吸及微循环等系统功能的监测，对疾病和健康监控具有重要的意义。而在利用脉搏波进行人体体征参数监测时，需要使用脉搏波波形中能够反映脉搏搏动特性的特征参数进行建模，因此，准确地提取特征位置对測量模型的准确性有着重要的影响。脉搏波特征点的识别和定位，特别是主波和反射波的识别和定位是脉搏波分析的关键。

目前脉搏波特征点识别方法主要是在时域上对脉搏波进行处理，通过一阶、二阶甚至更高阶的导数来寻找波形的极值点，这类方法可以解决一些如图1所示的典型波形的特征点定位，包括主波、反射波和重搏波特征明显，很容易由极值点找到。

但是，由于不同人个体的差异，相当多的波形并非是典型波形，如图2所示，主波高度低于反射波高度，且主波反射波之间不存在波谷。面对这些类型的脉搏波，目前的方法会产生明显的定位错误，通常的问题是无法识别出主波的位置或者将反射波识别为主波，从而导致后续的分析无效。

发明内容

本发明要解决的技术问题克服现有的缺陷，提供一种确定脉搏波主波与反射波位置的方法，将机器运动学中的空间坐标转换算法应用于脉搏波处理技术，为脉搏波分析提供了一种新的思路。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种确定脉搏波主波与反射波位置的方法，包括如下步骤：

步骤一：获取脉搏波数据；

步骤二：根据心动周期及一阶导数找到单个脉搏波周期的数据；

步骤三：在时域内通过一阶和四阶导数分别找到主波位置和反射波位置；

步骤四：将单个周期的起始点作为新坐标空间原点，同时将该点与上述主波位置作为新坐标空间x轴；

通过如下公式进行坐标转换：

X`＝X*cosθ+Y*sinθ

Y`＝Y*cosθ-X*sinθ

步骤五：设S+为正积分，S-为负积分；

步骤六：通过S+/S-的绝对值就可以判断步骤三中得到的主波和反射波的位置是否正确，如果错误还会找到正确的位置。

作为优选，所述S+为新坐标下波形的正积分。

作为优选，所述S-为新坐标下波形的负积分。

本发明有益效果：本发明的确定脉搏波主波与反射波位置的方法可准确地找到脉搏波主波和反射波的位置，极大提高后续的心率变异性分析(HRV)、反射波增强指数(AI)、上升支时间(UT)等与主波定位密切相关的参数分析及由这些参数推算的动脉硬度、血管年龄及血压等的准确率。

附图说明

图1为目前现有技术算法找到的脉搏波特征的典型波形图，主波、反射波定位正确、清楚；

图2为目前现有技术算法找到的脉搏波特征的非典型波形图，反射波被当作主波定位；

图3为本发明的建立新坐标系的示意图；

图4为本发明转换后的波形图，S+/S-结果受主波、反射波定位的影响。

图5为本发明对比图2转换后的波形图。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1中的脉搏波波形特征中主波与反射波位置示例，在图2中主波与反射波的相对高度在连续测量时间内随机变化。个别的数据如图中第3个脉搏波，会出现反射波高过主波的情况，在传统算法中该反射波被误作为主波，从而使主波定位不准，因而影响与主波定位密切相关的某些参数，如心率变异性(HRV)的计算。

针对这一现象，本发明在确定脉搏波主波与反射波位置的方法，具体包括如下步骤：

步骤一：获取脉搏波数据；

步骤二：根据心动周期及一阶导数找到单个脉搏波周期的数据；

步骤三：在时域内通过一阶和四阶导数分别找到主波位置和反射波位置；

步骤四：将单个周期的起始点作为新坐标空间原点，同时将该点与上述主波位置作为新坐标空间x轴；

通过如下公式进行坐标转换：

X`＝X*cosθ+Y*sinθ

Y`＝Y*cosθ-X*sinθ

步骤五：设S+为正积分，S-为负积分；

步骤六：设定一个阈值，通过比较S+/S-的绝对值同该阈值的关系可以判断步骤三中得到的主波和反射波的位置是否正确，如果错误就通过波形在新坐标空间的极值点找到主波和反射波正确的位置；

所述S+为新坐标下波形的正积分；所述S-为新坐标下波形的负积分；

步骤七：如果步骤三中主波和反射波的位置错误，那么将步骤六中新的位置通过下面公式转换回原坐标系，得到最终正确的结果。

X`＝X*cos(-θ)+Y*sin(-θ)

Y`＝Y*cos(-θ)-X*sin(-θ)

本发明的创新在于将机器运动学中的空间坐标转换算法应用于脉搏波处理技术，为脉搏波分析提供了一种新的思路；正确地找到了脉搏波主波和反射波的位置，极大地提高了后续的心率变异性分析(HRV)、反射波增强指数(AI)、上升支时间(UT)等与主波定位密切相关的参数分析及由这些参数推算的动脉硬度、血管年龄及血压等的准确率。

以上为本发明较佳的实施方式，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改，因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。