本發(fā)明涉及一種心血管生理參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法,特別是一種多時(shí)間序列耦合非接觸心血管生理參數(shù)分析系統(tǒng)及方法,屬于心血管生理參數(shù)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,國(guó)民生活方式發(fā)生了深刻的變化,尤其是人口老齡化及城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速,中國(guó)心血管病的危險(xiǎn)因素流行趨勢(shì)明顯,導(dǎo)致了心血管病的發(fā)病人數(shù)持續(xù)增加。國(guó)家發(fā)布的《中國(guó)心血管病報(bào)告2015》指出:心血管病死亡占城鄉(xiāng)居民總死亡原因的首位,農(nóng)村為44.6%,城市為42.51%。心血管病的疾病負(fù)擔(dān)日漸加重,已成為重大的公共衛(wèi)生問(wèn)題。2014年,中國(guó)心血管?。╟vd)死亡率仍為疾病死亡構(gòu)成的首位,農(nóng)村心血管病死亡率從2009年起超過(guò)并持續(xù)高于城市水平。2014年農(nóng)村心血管病死亡率為295.63/10萬(wàn),其中心臟病死亡率為143.72/10萬(wàn),腦血管病死亡率為151.91/10萬(wàn);城市心血管病死亡率為261.99/10萬(wàn),其中心臟病死亡率為136.21/10萬(wàn),腦血管病死亡率為125.78/10萬(wàn)。心血管心臟健康監(jiān)測(cè)需求巨大,心血管心臟健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研制開(kāi)發(fā)具有重要意義。
在先技術(shù)中存在心血管檢測(cè)方法和系統(tǒng),包括體表多普勒技術(shù)、二維超生心動(dòng)圖、放射性核素心肌顯像技術(shù)、核素心肌灌注顯像、放射核素心血池顯像和核素心肌代謝顯像技術(shù)、正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像技術(shù)。體表多普勒技術(shù)在檢測(cè)心臟各房室大小、室壁運(yùn)動(dòng)、血流速度和心臟功能方面可以提供很有價(jià)值的信息。二維超生心動(dòng)圖是診斷先天性心臟病和心瓣膜病的最方便、最安全和比較可靠的檢查手段。藥物負(fù)荷超生心動(dòng)圖和心肌造影超生心動(dòng)圖技術(shù)在冠心病的診斷領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。放射性核素心肌顯像技術(shù)是核醫(yī)學(xué)檢查手段進(jìn)展較快的一個(gè)方面。臨床常用的有核素心肌灌注顯像、放射核素心血池顯像和核素心肌代謝顯像技術(shù)。正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像技術(shù)是唯一用解剖形態(tài)學(xué)方式進(jìn)行功能、代謝和受體顯像的技術(shù),被稱為分子顯像或生化顯像技術(shù)。在先技術(shù)和產(chǎn)品具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)點(diǎn),但是存在一些本質(zhì)不足:1)在先技術(shù)采用系統(tǒng)或設(shè)備均具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu),需要嚴(yán)格明確的使用流程,使用過(guò)程注意事項(xiàng)多,并且體積難于微小型化,屬于醫(yī)療診斷級(jí)設(shè)備,難于普及家用;2)部分在先技術(shù)的檢測(cè)原理,具有對(duì)人體存在健康風(fēng)險(xiǎn)影響,放射性核素心肌顯像技術(shù)、核素心肌灌注顯像、放射核素心血池顯像和核素心肌代謝顯像技術(shù)均屬于這類(lèi)技術(shù),不適合長(zhǎng)時(shí)間跟蹤式監(jiān)測(cè);3)現(xiàn)有技術(shù)在使用過(guò)程中,被監(jiān)測(cè)人員存在一定壓迫感,對(duì)被測(cè)者身心產(chǎn)生一定壓力,影響使用舒適度,用戶體驗(yàn)感弱,以及對(duì)測(cè)量結(jié)果有影響;4)監(jiān)測(cè)過(guò)程需要較長(zhǎng)時(shí)間,無(wú)法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),并且監(jiān)測(cè)靈活性差、適用范圍有限、功能難于擴(kuò)充。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述技術(shù)的不足,提供一種多時(shí)間序列耦合非接觸心血管生理參數(shù)分析系統(tǒng)及方法,具有方法簡(jiǎn)單、流程簡(jiǎn)潔、使用方便、便于集成和小型化、靈敏度高、信息量大、高可靠性、高穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性好、適合動(dòng)態(tài)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)、無(wú)創(chuàng)、非直接接觸、舒適度高、成本低、靈活度高、適用范圍廣、功能易于擴(kuò)充等特點(diǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種多時(shí)間序列耦合非接觸血管生理參數(shù)分析,包括傳感器陣列、傳感支撐部件、陣列時(shí)序修正模塊、多維信息預(yù)處理模塊、空間信息傳播行為模塊、脈沖波速度分析模塊、血管勁度指數(shù)分析模塊、血管反射指數(shù)分析模塊、空間分布血管生理參數(shù)分析模塊、多信息融合控制模塊,所述傳感器陣列的每個(gè)傳感單元相互構(gòu)成六邊形蜂窩狀分布,并設(shè)置在傳感支撐部件上,所述傳感器陣列采集被監(jiān)測(cè)人員的空間網(wǎng)格震動(dòng)信息,并傳輸給陣列時(shí)序修正模塊,陣列時(shí)序修正模塊通過(guò)多維信息預(yù)處理模塊對(duì)空間網(wǎng)格震動(dòng)信息進(jìn)行預(yù)處理,并將預(yù)處理數(shù)據(jù)通過(guò)空間信息傳播行為模塊傳輸給脈沖波速度分析模塊、血管勁度指數(shù)分析模塊、血管反射指數(shù)分析模塊,分別得到脈沖波速度、血管勁度指數(shù)和血管反射指數(shù)數(shù)據(jù),所述脈沖波速度分析模塊、血管勁度指數(shù)分析模塊、血管反射指數(shù)分析模塊將所得數(shù)據(jù)信息傳輸給空間分布血管生理參數(shù)分析模塊,空間分布血管生理參數(shù)分析模塊同時(shí)接收空間信息傳播行為模塊修正后的空間振動(dòng)信息時(shí)序圖譜數(shù)據(jù)信息,并傳輸給多信息融合控制模塊進(jìn)行后續(xù)輸出高質(zhì)量心血管生理參數(shù)。
所述傳感器陣列的傳感單元為壓電傳感器、壓阻傳感器、聲學(xué)傳感器、光電傳感器的一種。
所述傳感支撐部件為剛性支撐部件或柔性支撐部件。
一種多時(shí)間序列耦合非接觸血管生理參數(shù)分析方法,步驟為:
1)基于無(wú)創(chuàng)非直接接觸傳感器陣列采集空間網(wǎng)格震動(dòng)信息
利用多時(shí)間序列耦合原理,在檢測(cè)過(guò)程中,被監(jiān)測(cè)人員的后背靠在傳感支撐部件處,由傳感器陣列實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集空間網(wǎng)格震動(dòng)信息;
2)對(duì)陣列時(shí)序修正后的多維信息進(jìn)行預(yù)處理
所述傳感器陣列將采集到的空間網(wǎng)格震動(dòng)信息傳輸給陣列時(shí)序修正模塊,陣列時(shí)序修正模塊利用多時(shí)間序列耦合原理對(duì)空間網(wǎng)格震動(dòng)信息進(jìn)行修正和分析,得到被監(jiān)測(cè)人員背部修正后的空間振動(dòng)信息時(shí)序特性,然后由空間信息傳播行為模塊分析振動(dòng)源和振動(dòng)分布行為;
3)對(duì)空間振動(dòng)分布信息,進(jìn)行特征量分布提取
所述空間信息傳播行為模塊將數(shù)據(jù)傳輸給脈沖波速度分析模塊、血管勁度指數(shù)分析模塊、血管反射指數(shù)分析模塊,脈沖波速度分析模塊分析數(shù)據(jù)得到脈沖波速度,血管勁度指數(shù)分析模塊分析數(shù)據(jù)得到血管勁度指數(shù),血管反射指數(shù)分析模塊分析數(shù)據(jù)得到血管反射指數(shù);
4)通過(guò)空間分布血管生理參數(shù)分析得到高質(zhì)量心血管生理參數(shù)
脈沖波速度分析模塊、血管勁度指數(shù)分析模塊、血管反射指數(shù)分析模塊將所得數(shù)據(jù)信息傳輸給空間分布血管生理參數(shù)分析模塊,空間信息傳播行為模塊將修正后的空間振動(dòng)信息時(shí)序圖譜傳輸給空間分布血管生理參數(shù)分析模塊,空間分布血管生理參數(shù)分析模塊根據(jù)被監(jiān)測(cè)人員需要分析得到高質(zhì)量心血管生理參數(shù),并傳輸給多信息融合控制模塊(10)進(jìn)行后續(xù)輸出。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果是:
1)在先技術(shù)采用系統(tǒng)或設(shè)備均具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu),需要嚴(yán)格明確的使用流程,使用過(guò)程注意事項(xiàng)多,并且體積難于微小型化,屬于醫(yī)療診斷級(jí)設(shè)備,難于普及家用。本發(fā)明利用多時(shí)間序列耦合原理,進(jìn)行陣列時(shí)序修正后的多維信息預(yù)處理,通過(guò)空間信息傳播行為進(jìn)行分類(lèi)后對(duì)空間振動(dòng)分布信息,進(jìn)行特征量分布提取,獲得脈沖波速度、血管勁度指數(shù)、血管反射指數(shù),通過(guò)空間分布血管生理參數(shù)分析得到高質(zhì)量心血管生理參數(shù),具有方法簡(jiǎn)單、流程簡(jiǎn)潔、使用方便、便于集成和小型化、靈敏度高、信息量大等特點(diǎn);
2)部分在先技術(shù)的檢測(cè)原理,具有對(duì)人體存在健康風(fēng)險(xiǎn)影響,放射性核素心肌顯像技術(shù)、核素心肌灌注顯像、放射核素心血池顯像和核素心肌代謝顯像技術(shù)均屬于這類(lèi)技術(shù),不適合長(zhǎng)時(shí)間跟蹤式監(jiān)測(cè)。本發(fā)明基于無(wú)創(chuàng)非直接接觸傳感器陣列采集空間網(wǎng)格震動(dòng)信息,傳感器陣列進(jìn)行體外無(wú)創(chuàng)被動(dòng)信息檢測(cè),無(wú)任何主動(dòng)輻射或其他物質(zhì)介入體內(nèi),具有高可靠性、高穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性好、適合動(dòng)態(tài)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)、無(wú)創(chuàng)、非直接接觸等特點(diǎn);
3)現(xiàn)有技術(shù)在使用過(guò)程中,被監(jiān)測(cè)人員存在一定壓迫感,對(duì)被測(cè)者身心產(chǎn)生一定壓力,影響使用舒適度,用戶體驗(yàn)感弱,以及對(duì)測(cè)量結(jié)果有影響。本發(fā)明在使用過(guò)程中,被監(jiān)測(cè)者處于正常活動(dòng)過(guò)程中,根據(jù)使用者喜歡方式進(jìn)行被動(dòng)測(cè)試,可以將傳感器網(wǎng)格設(shè)置在座椅沙發(fā)靠背、床上躺臥處等自然舒適方式,具有舒適度高的特點(diǎn)
4)監(jiān)測(cè)過(guò)程需要較長(zhǎng)時(shí)間,無(wú)法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),并且監(jiān)測(cè)靈活性差、適用范圍有限、功能難于擴(kuò)充。本發(fā)明采用多時(shí)間序列耦合非接觸構(gòu)架,關(guān)鍵部件便宜易得,使用模塊化設(shè)計(jì),具有成本低、靈活度高、適用范圍廣、功能易于擴(kuò)充等特點(diǎn)。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的多時(shí)間序列耦合非接觸心血管生理參數(shù)分析系統(tǒng)圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
如圖1所示,一種多時(shí)間序列耦合非接觸血管生理參數(shù)分析系統(tǒng),包括傳感器陣列1、傳感支撐部件2、陣列時(shí)序修正模塊3、多維信息預(yù)處理模塊(4)、空間信息傳播行為模塊5、脈沖波速度分析模塊6、血管勁度指數(shù)分析模塊7、血管反射指數(shù)分析模塊8、空間分布血管生理參數(shù)分析模塊9、多信息融合控制模塊10。
傳感器陣列1的每個(gè)傳感單元相互構(gòu)成六邊形蜂窩狀分布,并設(shè)置在傳感支撐部件2上,所述傳感器陣列1采集被監(jiān)測(cè)人員的空間網(wǎng)格震動(dòng)信息,并傳輸給陣列時(shí)序修正模塊3,陣列時(shí)序修正模塊3通過(guò)多維信息預(yù)處理模塊(4)對(duì)空間網(wǎng)格震動(dòng)信息進(jìn)行預(yù)處理,并將預(yù)處理數(shù)據(jù)通過(guò)空間信息傳播行為模塊5傳輸給脈沖波速度分析模塊6、血管勁度指數(shù)分析模塊7、血管反射指數(shù)分析模塊8,分別得到脈沖波速度、血管勁度指數(shù)和血管反射指數(shù)數(shù)據(jù),所述脈沖波速度分析模塊6、血管勁度指數(shù)分析模塊7、血管反射指數(shù)分析模塊8將所得數(shù)據(jù)信息傳輸給空間分布血管生理參數(shù)分析模塊9,空間分布血管生理參數(shù)分析模塊9同時(shí)接收空間信息傳播行為模塊5修正后的空間振動(dòng)信息時(shí)序圖譜數(shù)據(jù)信息,并傳輸給多信息融合控制模塊10進(jìn)行后續(xù)輸出高質(zhì)量心血管生理參數(shù)。
傳感器陣列1的傳感單元為壓電傳感器、壓阻傳感器、聲學(xué)傳感器、光電傳感器的一種。傳感支撐部件2為剛性支撐部件或柔性支撐部件。
本發(fā)明的多時(shí)間序列耦合非接觸血管生理參數(shù)分析方法,基于無(wú)創(chuàng)非直接接觸傳感器陣列采集空間網(wǎng)格震動(dòng)信息,利用多時(shí)間序列耦合原理,進(jìn)行陣列時(shí)序修正后的多維信息預(yù)處理,通過(guò)空間信息傳播行為進(jìn)行分類(lèi)后對(duì)空間振動(dòng)分布信息,進(jìn)行特征量分布提取,獲得脈沖波速度、血管勁度指數(shù)、血管反射指數(shù),通過(guò)空間分布血管生理參數(shù)分析得到高質(zhì)量心血管生理參數(shù)。
本實(shí)施例的具體實(shí)現(xiàn)步驟為:
(1)基于無(wú)創(chuàng)非直接接觸傳感器陣列采集空間網(wǎng)格震動(dòng)信息,利用多時(shí)間序列耦合原理,由壓力傳感單元構(gòu)建傳感器陣列1,傳感器陣列1的每個(gè)傳感單元相互構(gòu)成六邊形蜂窩狀分布,傳感器陣列1設(shè)置在傳感支撐部件2上,傳感支撐部件2可以是剛性或柔性部件,在檢測(cè)過(guò)程中,被監(jiān)測(cè)人員的后背靠在傳感支撐部件2處,傳感器陣列1實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集空間網(wǎng)格震動(dòng)信息,傳感器陣列1的傳感單元可以為壓電傳感器;
(2)傳感器陣列1將采集到的空間網(wǎng)格震動(dòng)信息傳輸給陣列時(shí)序修正模塊4,陣列時(shí)序修正模塊4利用多時(shí)間序列耦合原理對(duì)空間網(wǎng)格震動(dòng)信息進(jìn)行修正和分析,得到被監(jiān)測(cè)人員背部修正后的空間振動(dòng)信息時(shí)序特性,然后由空間信息傳播行為模塊5分析振動(dòng)源和振動(dòng)分布行為;
(3)空間信息傳播行為模塊5將數(shù)據(jù)傳輸給脈沖波速度分析模塊6、血管勁度指數(shù)分析模塊7、血管反射指數(shù)分析模塊8,脈沖波速度分析模塊6分析數(shù)據(jù)得到脈沖波速度,血管勁度指數(shù)分析模塊7分析數(shù)據(jù)得到血管勁度指數(shù),血管反射指數(shù)分析模塊8分析數(shù)據(jù)得到血管反射指數(shù);
(4)脈沖波速度分析模塊6、血管勁度指數(shù)分析模塊7、血管反射指數(shù)分析模塊8)將所得數(shù)據(jù)信息傳輸給空間分布血管生理參數(shù)分析模塊9,空間信息傳播行為模塊5也將修正后的空間振動(dòng)信息時(shí)序圖譜傳輸給空間分布血管生理參數(shù)分析模塊9,空間分布血管生理參數(shù)分析模塊9根據(jù)被監(jiān)測(cè)人員需要分析得到高質(zhì)量心血管生理參數(shù),并傳輸給多信息融合控制模塊10進(jìn)行后續(xù)輸出,本實(shí)施例中采用液晶屏顯示。
本實(shí)施例基于壓電傳感器元件構(gòu)建傳感網(wǎng),設(shè)置在座椅靠背處,對(duì)被監(jiān)測(cè)人員進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),現(xiàn)了連續(xù)高質(zhì)量的脈沖波速度、血管勁度指數(shù)、血管反射指數(shù)、血壓、血管壁硬化指標(biāo),具有方法簡(jiǎn)單、流程簡(jiǎn)潔、便于實(shí)現(xiàn)、實(shí)時(shí)性好、高可靠性、高穩(wěn)定性、信息量大、功能易于擴(kuò)充等特點(diǎn)。
本發(fā)明中磁場(chǎng)傳感器及其使用方法、機(jī)械結(jié)構(gòu)、時(shí)序控制、模塊構(gòu)建、信號(hào)傳輸?shù)染鶠槌墒旒夹g(shù),本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)在于基于多時(shí)間序列耦合原理,進(jìn)行陣列時(shí)序修正后的多維信息預(yù)處理,通過(guò)空間信息傳播行為進(jìn)行分類(lèi)后對(duì)空間振動(dòng)分布信息,進(jìn)行特征量分布提取,獲得脈沖波速度、血管勁度指數(shù)、血管反射指數(shù),通過(guò)空間分布血管生理參數(shù)分析得到高質(zhì)量心血管生理參數(shù),再交由多信息融合控制模塊進(jìn)行處理,傳輸給后續(xù)接口,給出一種方法簡(jiǎn)單、流程簡(jiǎn)潔、使用方便、便于集成和小型化、靈敏度高、信息量大、高可靠性、高穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性好、適合動(dòng)態(tài)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)、無(wú)創(chuàng)、非直接接觸、舒適度高、成本低、靈活度高、適用范圍廣、功能易于擴(kuò)充的多時(shí)間序列耦合非接觸心血管生理參數(shù)分析方法,本質(zhì)上避免在先技術(shù)的不足。
以上所述的具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明,應(yīng)理解的是以上所述僅為本發(fā)明的最優(yōu)選實(shí)施例,并不用于限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的原則范圍內(nèi)所做的任何修改、補(bǔ)充和等同替換等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。