具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
本发明实施例的一个应用场景为获取动脉压力波传导速度的量化指标。
为了实现该目的,一种可选的实施方式为使用脉搏波传导速度(PWV)这一量化指标来指示动脉压力波传导速度。
其中,测算PWV的常见方法可以为:人工选择两处动脉搏动最明显部位,将压力传感器置于选定部位,测量这两点间的体表距离,同时通过脉搏波上同一特征点在不同部位出现的时间差计算脉搏波传导时间,根据速度计算公式“速度=距离/时间”,求得PWV。
但是,由于个体差异,如血压高度差异、身高差异、心率差异等,以及信号噪音干扰,压力传感器记录的脉搏波波形并非都是如图3所示的脉搏波经典波形,这种情况导致脉搏波信号上特征点难以定位或定位不准确,甚至出现如图11所示的特征点消失的现象。
请参考图3,图3中的c点为主波波峰点,f点为重搏切迹点,j点为重搏波波峰点。
除此之外,由于需要在被测者体表两处部位分别放置传感器,存在被测者不具备(如肢体缺失或坏死等)传感器放置条件的可能,同时体表距离是否测量准确也会明显影响数据的准确性。
另外,由于PWV本质上其实是一种衡量沿大动脉壁传播的压力波传导速度的指标,使得PWV也存在敏感性较差的问题,轻微的动脉弹性改变产生的PWV差异不显著。
基于以上内容,使用PWV来指示动脉压力波传导速度时的准确性不佳。
针对以上实施方式存在的技术问题,发明人提出了一种新的指示动脉压力波传导速度的量化指标,该量化指标表示一个时间窗口内的脉搏波曲线下的面积。
本实施例提供的这种新的动脉压力波传导速度的量化指标是基于脉搏波的面积变化,具体如公式①所示:
其中,S代表一定时间内通过数据采集装置(如脉搏传感器)的脉搏波波图面积,W1为时间窗口宽度,
为脉搏波信号通过数据采集装置的时间区间,P(t)为脉搏波信号,N1为
区间内通过的脉搏波个数,Sp为脉搏波平均面积。
详细地,PWV的定义为脉搏波传导距离与脉搏波传导时间的比值,具体如公式②所示:
其中,L为脉搏波传导距离,W2为脉搏波传导时间,N2为在传导距离L内通过的脉搏波个数,Lp为脉搏波平均长度。
基于以上公式①和公式②可知,S和PWV均正比于某段范围内通过的脉搏波个数(∝N),因此S和PWV成正比,即脉搏波的面积变化与脉搏波传导速度呈线性关系。
如此,该新的量化指标与PWV类似,均可作为动脉压力波传导速度的一种量化指标。
基于此,本实施例提供了该量化指标的获取方法,该方法包括:获取数据采集装置采集的第一脉搏波信号,所述数据采集装置位于设定的脉搏波信号采集点处;处理所述第一脉搏波信号,得到对应设定量化指标的至少一个指标值;其中,所述设定量化指标为用于指示动脉压力波传导速度的量化指标,所述设定量化指标表示一个时间窗口内的脉搏波曲线下的面积。
<硬件配置>
图1是可用于实现本发明实施例的电子设备的结构示意图。
该电子设备1000可以是可穿戴设备、智能手机、便携式电脑、台式计算机、平板电脑、服务器等,在此不做限定。
该电子设备1000可以包括但不限于处理器1100、存储器1200、接口装置1300、通信装置1400、显示装置1500、输入装置1600、扬声器1700、麦克风1800等等。其中,处理器1100可以是中央处理器CPU、图形处理器GPU、微处理器MCU等,用于执行计算机程序,该计算机程序可以采用比如x86、Arm、RISC、MIPS、SSE等架构的指令集编写。存储器1200例如包括ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、诸如硬盘的非易失性存储器等。接口装置1300例如包括USB接口、串行接口、并行接口等。通信装置1400例如能够利用光纤或电缆进行有线通信,或者进行无线通信,具体地可以包括WiFi通信、蓝牙通信、2G/3G/4G/5G通信等。显示装置1500例如是液晶显示屏、触摸显示屏等。输入装置1600例如可以包括触摸屏、键盘、体感输入等。扬声器1700用于输出音频信号。麦克风1800用于采集音频信号。
应用于本发明实施例中,电子设备1000的存储器1200用于存储计算机程序,该计算机程序用于控制所述处理器1100进行操作以实现根据本发明实施例的方法。技术人员可以根据本发明所公开方案设计该计算机程序。该计算机程序如何控制处理器进行操作,这是本领域公知,故在此不再详细描述。该电子设备1000可以安装有智能操作***(例如Windows、Linux、安卓、IOS等***)和应用软件。
本领域技术人员应当理解,尽管在图1中示出了电子设备1000的多个装置,但是,本发明实施例的电子设备1000可以仅涉及其中的部分装置,例如,只涉及处理器1100和存储器1200等。
下面,参照附图描述根据本发明的各个实施例和例子。
<方法实施例>
图2是根据一个实施例的动脉压力波传导速度的量化指标的获取方法的流程示意图。本实施例的实施主体例如为图1所示的电子设备1000。
如图2所示,本实施例的动脉压力波传导速度的量化指标的获取方法可以包括如下步骤S210~S220:
步骤S210,获取数据采集装置采集的第一脉搏波信号,所述数据采集装置位于设定的脉搏波信号采集点处。
详细地,数据采集装置可以为脉搏传感器,设定的脉搏波信号采集点可以为任一动脉搏动明显的部位。
为采集脉搏波信号,需要将数据采集装置置于脉搏波信号采集点处,从而可以使用该数据采集装置在该处采集脉搏波信号。
该步骤中,将一个数据采集装置置于一个脉搏波信号采集点处,并采集数据采集装置采集的脉搏波信号,以便于基于该脉搏波信号来获得新的指示动脉压力波传导速度的量化指标。
在可行的实现方式中,测试者可以一直佩戴数据采集装置,如此,第一脉搏波信号可以数据采集装置实时采集的脉搏波信号,从而可实现量化指标值的实时持续获取。
在可行的实现方式中,测试者可以仅在测试时佩戴数据采集装置,如此,第一脉搏波信号可以为数据采集装置在佩戴期间采集的脉搏波信号,从而可实现获取佩戴期间的量化指标值。
步骤S220,处理所述第一脉搏波信号,得到对应设定量化指标的至少一个指标值。其中,所述设定量化指标为用于指示动脉压力波传导速度的量化指标,所述设定量化指标表示一个时间窗口内的脉搏波曲线下的面积。
该步骤中,可以根据第一脉搏波信号,得到各个时间窗口内的脉搏波曲线下的面积(即各个时间窗口内的脉搏波波图面积),以该波图面积变化来指示动脉压力波传导速度的变化,从而实现将脉搏波波形特征量化成特征指标。
本实施例提供了一种动脉压力波传导速度的量化指标的获取方法,该方法获取数据采集装置采集的第一脉搏波信号,所述数据采集装置位于设定的脉搏波信号采集点处;处理所述第一脉搏波信号,得到对应设定量化指标的至少一个指标值;其中,所述设定量化指标为用于指示动脉压力波传导速度的量化指标,所述设定量化指标表示一个时间窗口内的脉搏波曲线下的面积。本实施例中,通过处理由一个数据采集装置在一个脉搏波信号采集点处采集脉搏波信号,以一个时间窗口内的脉搏波曲线下的面积这一量化指标来指示动脉压力波传导速度,故而不存在使用PWV来指示动脉压力波传导速度时的特征点难以准确定位、体表距离测量误差大等问题,从而能够更加准确的指示动脉压力波传导速度。
在本发明一个实施例中,所述步骤S220,处理所述第一脉搏波信号,得到对应设定量化指标的至少一个指标值,可以包括以下步骤S2201~步骤S2202:
步骤S2201,对所述第一脉搏波信号进行分割,得到至少一个脉搏波片段。
详细地,如图4(a)、图5(a)所示,脉搏波信号由一系列脉搏波组成,不同时刻对应的脉搏波间可存在差异,以反映该时刻下的动脉压力波传导速度。
如此,该步骤中,可以根据预设的分割规则,将脉搏波信号分割为一个个脉搏波片段,以便于可据此获得各个脉搏波片段的对应设定量化指标的指标值。
如图4(a)~(b)所示,可以将如图4(a)所示的长脉搏波信号P(t)分解为如图4(b)所示的P1、P2、P3...这多个短波形片段(即脉搏波片段)。
如图4(b)所示,预设的分割规则决定了将从脉搏波信号P(t)的哪个位置进行分割,从而确定了可分割出几个短波形片段,以及各个短波形片段的时间窗口宽度,如图(b)所示的T1、T2、T3...。
详细地,可以根据脉搏波特征点实现分割,也可基于固定的时间窗口实现分割。下面,分别针对两种分割方式进行说明。
详细地,对于根据脉搏波特征点实现分割的实现方式,在本发明一个实施例中,所述步骤S2201,对所述第一脉搏波信号进行分割,得到至少一个脉搏波片段,可以包括以下步骤S2201a1~步骤S2201a2:
步骤S2201a1,获取所述第一脉搏波信号中的每一个分割位置,其中,所述分割位置为以下任意一种脉搏波特征点:脉搏波上升支拐点、脉搏波主波波峰点和脉搏波主波波谷点。
该步骤中,以脉搏波特征点实现分割,具体可以根据脉搏波上升支拐点、脉搏波主波波峰点或脉搏波主波波谷点等特征点作为分割点,如此分割出的每一个短波形片段(如图4(b)所示的P1、P2、P3...)都可被近似视为一个脉搏周期的波形。
该步骤中,首先确定分割位置,以便于后续可基于确定好的分割位置对脉搏波信号进行分割。
优选地,可以根据脉搏波上升支拐点进行分割。基于此,在本发明一个实施例中,所述分割位置为所述脉搏波上升支拐点。
详细地,请参考图6(a)所示的脉搏波信号,每一个脉搏周期内的波形均具有一个脉搏波上升支拐点g。
其中,脉搏波上升支拐点g的数学定义可以为脉搏波上升支二阶导数为0的点。如图6(c)所示,拐点g处的脉搏波二阶导数为0,以及如图6(b)所示,拐点g处的脉搏波一阶导数大于0。
由于脉搏波潮波与重搏波均可能出现拐点,因此请参考图6(a)所示的脉搏波信号,可以先定位脉搏波主波波峰点,再从脉搏波主波波峰点向前寻找拐点g。
基于此,所述获取所述第一脉搏波信号中的每一个分割位置,可以包括以下步骤A1~步骤A2:
步骤A1,获取所述第一脉搏波信号中的每一个脉搏波主波波峰点。
请参考图6(a)所示的脉搏波信号,可以先定位脉搏波主波波峰点m,以便于后续可以基于脉搏波主波波峰点m向前寻找拐点g。
其中,Tp代表一个固定的脉搏波周期的估计值。
详细地,Tp一般可取0.6秒~1秒,也可根据实际情况进行调整。
步骤A2,对于每一个所述脉搏波主波波峰点,获取在所述脉搏波主波波峰点之前、并且最临近于所述脉搏波主波波峰点的拐点,作为所述脉搏波上升支拐点。其中,所述第一脉搏波信号在所述脉搏波上升支拐点处的二阶导数为0。
如图6(a)与图6(b)所示,在脉搏波主波波峰点m处,脉搏波幅度达到一个脉搏周期内的最大值,且此处的一阶导数为0。
如图6(a)~(c)所示,基于获得的脉搏波主波波峰点m,可以向前寻找一阶导数最大、二阶导数为0的拐点,作为脉搏波上升支拐点g。
详细地,可以通过以下公式确定g点的横坐标gx:
其中,Tp代表一个固定的脉搏波周期的估计值,
代表脉搏波主波波峰点m的横坐标。
本实施例基于脉搏波上升支拐点对脉搏波信号按照脉搏周期进行分割,可以准确得到各个脉搏周期下的脉搏波波形。
步骤S2201a2,根据所述每一个分割位置对所述第一脉搏波信号进行分割,得到至少一个脉搏波片段。
该步骤中,根据确定好的分割位置对脉搏波信号进行分割,可以将脉搏波信号分割为一个个脉搏波片段,每一个脉搏波片段都可被近似视为一个脉搏周期的波形。
本实施例通过脉搏波特征点来实现分割,可使得分割出的每一个脉搏波片段都可被近似视为一个脉搏周期的波形,从而可以近似得到各个脉搏周期对应的上述指标值。由于一个指标值近似对应于一个脉搏周期,故而可以更为准确的反映各个脉搏周期下的动脉压力波传导速度。
详细地,对于根据固定时间窗口实现分割的实现方式,在本发明一个实施例中,所述步骤S2201,对所述第一脉搏波信号进行分割,得到至少一个脉搏波片段,可以包括以下步骤S2201b:
步骤S2201b,根据设定的固定时间窗口对所述第一脉搏波信号进行分割,得到至少一个脉搏波片段。其中,所述固定时间窗口的窗口宽度大于设定的脉搏波周期估计值、且小于两倍的所述脉搏波周期估计值。
该步骤中,以固定时间窗口实现分割。优选地,窗口宽度应大于一个脉搏波周期且小于两个脉搏波周期。如此,可以保证分割的每一个短波形片段(如图5(b)所示的P1、P2、P3...)都可以包括一个脉搏周期的波形,且可以简化分割流程,提高分割效率。
如图5(a)~(b)所示,基于设定的固定时间窗口W,可以将如图5(a)所示的脉搏波信号进行分割,得到如图6(b)所示的各个脉搏波片段。
步骤S2202,分别对于每一个所述脉搏波片段,获取所述脉搏波片段的对应所述设定量化指标的指标值,以得到所述至少一个指标值。
该步骤中,对于分割得到的任一脉搏波片段,可以得到其对应设定量化指标的指标值。
在可行的实现方式中,可以直接对脉搏波片段内的脉搏波曲线进行积分处理,将得到的波图面积作为相应的设定量化指标的指标值。
此外,如图4(a)~(b)、图5(a)~(b)所示,数据采集装置采集的脉搏波信号可能存在不同程度的基线漂移情况。为避免基线漂移情况影响利用波图面积对动脉压力波传导速度的准确反映,可以对脉搏波片段进行幅值归一化处理,以消除基线漂移因素,从而提高所得指标值的准确性。
如此,在本发明一个实施例中,所述获取所述脉搏波片段的对应所述设定量化指标的指标值,可以包括以下步骤B1~步骤B2:
步骤B1,对所述脉搏波片段进行幅值归一化处理,得到对应所述脉搏波片段的波形片段。
详细地,通过对分割出的每个短波形片段进行幅值归一化处理,使短波形片段取值区间固定在预设的取值区间范围[Pmin,Pmax]内。其中,放缩范围[Pmin,Pmax]可以取[0,1],也可视实际需求进行调整。
详细地,归一化后的脉搏波方程Pnorm(t)可以通过以下公式体现:
其中,Tn代表当前短波形片段的时间窗口宽度。
比如,以固定时间窗口进行分割时,Tn即可以为固定时间窗口的宽度W(如图5(c)所示)。
如图4(b)~(c)所示,通过对图4(b)所示的各个脉搏波片段进行归一化处理,可以对应得到图4(c)所示的各个波形片段。
如图5(b)~(c)所示,通过对图5(b)所示的各个脉搏波片段进行归一化处理,可以对应得到图5(c)所示的各个波形片段。
步骤B2,将所述波形片段内的脉搏波曲线进行积分处理,得到所述波形片段的波图面积,以作为所述脉搏波片段的对应所述设定量化指标的指标值。
详细地,将分割出的每个短波形片段内的脉搏波曲线进行积分处理后,可以得到波图面积S。其中,第n个短波形片段的波图面积S(n)可以通过以下公式(1)或者公式(2)得到:
其中,公式(1)和公式(2)分别对应于不同的脉搏波信号分割方式。具体地,按特征点进行分割时,由于时间窗口的长度不固定,故而需要除以时间窗口宽度,即通过公式(2)计算S(n)。而按固定长度的单位时间窗口进行分割时,无需除以时间窗口宽度,即通过公式(1)计算S(n)。
如图5(c)所示,
代表时间窗口内的归一化后的脉搏波曲线,Tn代表一个短波形片段的时间窗口宽度,阴影部分代表时间窗口内脉搏波曲线下的波图面积。该波图面积可作为一个上述指标值。
在对脉搏波片段进行归一化处理以得到相应波形片段后,得到的各个波形片段的基线一致,如此可以避免基线漂移因素对所得指标值准确性的影响,尤其适用于基线偏移较为严重的情况。
基于相同的实现原理,在无需进行归一化处理的情况下,可以直接以计算时间窗口内的脉搏波曲线下的波图面积。该波图面积同样可作为一个上述指标值。这一实现方式适用于无基线偏移或基线偏移不严重的情况,可简化指标值的获取流程。
在本发明一个实施例中,在所述得到所述至少一个指标值之后,所述方法还可以包括以下步骤C1~步骤C2:
步骤C1,根据每一个所述脉搏波片段在所述第一脉搏波信号中的先后顺序,按照自先至后的顺序对得到的每一个所述指标值进行排序。
该步骤中,按照分割出的各个段波形片段在脉搏波信号中的先后顺序,可以对得到的各个指标值进行排序。
详细地,在无需进行归一化处理的情况下,是对各个短波形片段对应的波图面积进行排序,在已进行归一化处理的情况下,是对各个短波形片段归一化后对应的波图面积进行排序。
步骤C2,分别对于每一个第一指标值,根据所述第一指标值和所述第一指标值的下一个指标值,获得所述第一指标值对应的波图面积变化率,以得到多个波图面积变化率;其中,所述第一指标值为没有位于最后一位的指标值。
该步骤中,可以通过以下公式,计算第n个短波形片段对应指标值的一阶导数,即第n个波图面积的变化率k:
其中,在已进行归一化处理的情况下,
代表第n个短波形片段对应的指标值,
代表第n+1个短波形片段对应的指标值。由于目前的最后一个指标值不存在相应的下一个指标值,故而可以不计算最后一个指标值对应的波图面积变化率。
详细地,在得到波图面积变化率后,可以据此实现不同方面的应用,比如可以据此计算变化率的方差,以用于指示动脉血管硬化程度,以及可以据此进行K-S(Kolmogorov-Smirnov)检验,以便于可以根据检验结果反映样本间差异等。
基于此,在本发明一个实施例中,在所述得到多个波图面积变化率之后,所述方法还包括:根据所述多个波图面积变化率,得到变化率的方差。
详细地,可以通过以下公式计算波图面积变化率k的方差
:
其中,
为k的平均值,M为分割出的脉搏波片段的个数,
为第n个指标值的变化率。
本实施例中,可以通过方差
指示动脉血管硬化程度,即以方差
作为指示动脉血管硬化程度的一种新量化指标,这是因为:
如以下公式所示,动脉血管弹性形变储存的弹性势能转化为动脉压力波动能。
其中,等号左侧反映弹性势能,等号右侧反映动脉压力波动能。
由于脉搏波波图面积S与PWV成正比,则动脉压力波传导速度的改变量
与脉搏波波图面积S的改变量
(即S的一阶导数)成正比,即
。
如此,脉搏波波图面积S的改变量
的方差
与动脉血管的弹性形变量
的方差成正比,即
。
由于动脉血管硬化程度不同,血管发生的弹性形变
不同,造成动脉血管可存储的弹性势能大小不同,所以可转化给血液(动脉压力波)的动能大小不同,继而造成动脉压力波速度的改变量
不同。因此,监测脉搏波波图面积改变量
的方差
可以实现对动脉血管硬化程度的评估。
上面提到,还可根据得到的波图面积变化率进行K-S检验。基于此,在本发明一个实施例中,所述多个波图面积变化率为对应所述第一脉搏波信号的一组波图面积变化率。
本实施例中,通过K-S检验可以反映两个样本间的差异。其中,通过对第一脉搏波信号进行处理得到的各个波图面积变化率,即可作为其中一个样本。通过对其他脉搏波信号进行处理得到的各个波图面积变化率,即可作为另外一个样本。
基于此,在所述得到多个波图面积变化率之后,所述方法还可以包括以下步骤D1~步骤D2:
步骤D1,获取对应第二脉搏波信号的一组波图面积变化率。
该步骤中,得到进行K-S检验的另外一个样本。
在本发明一个实施例中,所述第一脉搏波信号和所述第二脉搏波信号分别为对应于同一人体的信号,或者为对应于不同人体的信号。
详细地,两个样本对应同一用户时,通过K-S检验可以获知同一用户不同时间下的动脉传导情况,以反映用户的动脉传导变化趋势。
详细地,两个样本对应两个用户时,可以反映两个用户的动脉传导情况是否相似。
步骤D2,根据对应所述第一脉搏波信号的一组波图面积变化率、和所述对应第二脉搏波信号的一组波图面积变化率,进行K-S检验,得到检测结果。
该步骤中,可基于得到的两个样本进行K-S检验,得到检测结果。期中,具体可以得到D值与p值。
详细地,可以通过以下公式得到D值:
其中,Fa(k)为样本a的波图面积变化率k的经验分布函数,Fb(k)为样本b的波图面积变化率
的经验分布函数,
为Fa(k)和Fb(k)的距离最大值,F(k)为波图面积变化率的观察值ki(即以上
)的经验分布函数,
为指示函数。
基于上述内容,可以得到D值(即
)。以
为不拒绝原假设(即样本a和样本b没有显著差别)的D值最大值,若
,则样本a和样本b有显著差别,反之样本a和样本b无显著差别。
在本发明一个实施例中,在所述得到对应设定量化指标的至少一个指标值之后,所述方法还包括:获取每一个所述指标值对应的血压指示数值;输出所述血压指示数值。
本实施例中,可以通过脉搏波波图面积S来测算血压大小,这是因为:
如以下公式所示,脉搏波传导速度与血压存在线性关系。
其中,BP为血压指示数值,a和b为系数。
以及,如以下公式所示,脉搏波波图面积与血压呈线性关系。
其中,a、p、q均为系数。待定系数a、p、q可以在血压变化的情况下通过拟合得到。
基于上述内容可知,可以使用脉搏波波图面积S这一新的量化指标来预测血压大小。
此外,上述第一脉搏波信号为实时获得的脉搏波信号时,本实施例通过实时输出血压指示数值,可以实现对血压指示数值这一特征指标的连续监测。
基于以上内容,本实施例所述的方法至少可以具有以下特点:
(1)只需采集一处信号。
详细地,PWV测算法需要在人体两处不同位置分别放置一个信号采集器,而本实施例提供的脉搏波面积变化分析法只需采集一处信号,无需进行两处特征点的对比,具有采集方便、简单、快捷的优势。
(2)可以选择更易于采集的指端部位作为信号来源。
详细地,PWV测算法的计算高度依赖于脉搏波特征点的定位准确性,故而必须选择桡动脉、肱动脉等脉搏波动最明显部位分别作为两处信号采集来源,而本实施例提供的脉搏波面积变化分析法是采用波形面积(积分)作为特征指标,相当于为脉搏波信号加上一个低通滤波器,因此本实施例提供的脉搏波面积变化分析法的抗干扰性更强,从而可以选择更易于采集的指端部位作为信号来源。
(3)可以准确反映动脉血管僵硬程度。
本实施例提供的脉搏波面积变化分析法的特征指标可以包括波图面积变化率的方差。与平均值不同,平均值反映的是数据的整体分布趋势,而方差反映的是数据的波动范围,因此与特征指标PWV相比,波图面积变化率的方差受个体差异影响较小,具有健壮性。
如此根据波图面积变化率的方差,可以更为准确的反映动脉血管僵硬程度。
(4)可以支持不同样本间的对比分析。
本实施例提供的脉搏波面积变化分析法可以应用于K-S检验的统计学方法,可将两组不同用户的波图面积变化率分布进行比较,观察是否存在显著差异,从而判断这些用户的动脉血管僵硬程度是否存在差异。也可将同一用户在不同时间的波图面积变化率分布进行比较,观察是否存在显著差异,从而判断该用户的动脉血管僵硬程度是否出现变化。
本实施例利用统计学手段可大幅度减小因运动、精神紧张等情况导致的动脉压力波传导速度突变所带来的影响,可以准确动脉血管的实际生理情况。
基于本实施例提供的方法进行试验,可以得到以下试验例。
试验例1
选取不同健康状况的受试者共7人,采集每个个体安静状态下的指端脉搏波信号,采用本实施例提供的脉搏波面积变化分析法,对所获得的脉搏波信号进行脉搏波波图面积变化率的方差的计算,计算结果如下述表1所示。
表1
如上所述,表1示出了7位受试者的方差
和实际健康状况的对比。其中,受试者1~7的原始脉搏波信号分别如图7~图13所示。
如图7所示,受试者1的脉搏波信号规律、清晰,且主波波峰(请参考图3的c点)、重搏切迹(请参考图3的f点)与重搏波波峰(请参考图3的j点)均十分明显,血管弹性十分良好。
如图8所示,受试者2的脉搏波信号规律、清晰,且主波波峰明显,重搏切迹与重搏波波峰较为明显,血管弹性较为良好,但与受试者1相比,重搏波与主波略有融合,血管弹性较差。
如图9所示,受试者3的脉搏波信号略不规律,虽然主波波峰较为明显,但重搏切迹与重搏波波峰很不明显。与受试者2相比,重搏波与主波进一步融合,血管弹性更差。
如图10所示,受试者4的脉搏波信号较为规律,但主波波峰、重搏切迹与重搏波波峰等脉搏波重要特征点均很不明显,无法区分。与受试者3相比,重搏波与主波几乎完全融合,血管弹性更差。
如图11所示,受试者5的脉搏波信号极不规律,主波波峰、重搏切迹与重搏波波峰等脉搏波重要特征点均很不明显,血管弹性很差。
如图12所示,受试者6的脉搏波信号不规律,主波波峰、重搏切迹与重搏波波峰等脉搏波重要特征点均很不明显,重搏波与主波几乎完全融合,血管弹性很差。
如图13所示,受试者7的脉搏波信号虽然规律,但重搏波与主波已完全融合,主波波峰、重搏切迹与重搏波波峰等脉搏波重要特征点均完全无法识别定位,血管弹性极差。
试验例2
复用试验例1中获得的受试者数据,即复用波图面积变化率k,分别抽取两个受试者进行K-S检验,受试者序号与实施例1中保持一致,结果如表2所示。
表2
测试组序号 |
受试者1序号 |
受试者2序号 |
K-S检验p值 |
1 |
1 |
7 |
0.0001529 |
2 |
1 |
3 |
0.003865 |
3 |
1 |
2 |
0.07495 |
4 |
2 |
6 |
0.04892 |
5 |
4 |
5 |
0.9147 |
6 |
5 |
1 |
0.002143 |
7 |
6 |
7 |
0.4221 |
如表2所示,可以得到以下内容:
第一测试组中受试者1与受试者7的两样本分布的“K-S检验p值”为0.0001529,远小于1%,因此受试者1与受试者7的动脉血管状态极为不同;
第二测试组中受试者1与受试者3的两样本分布的“K-S检验p值”为0.003865,远小于1%,因此受试者1与受试者3的动脉血管状态极为不同;
第三测试组中受试者1与受试者2的两样本分布的“K-S检验p值”为0.07495,大于5%,因此受试者1与受试者2的动脉血管状态无显著差异;
第四测试组中受试者2与受试者6的两样本分布的“K-S检验p值”为0.04892,小于5%,因此受试者2与受试者6的动脉血管状态存在明显差异;
第五测试组中受试者4与受试者5的两样本分布的“K-S检验p值”为0.9147,大于5%,因此受试者4与受试者5的动脉血管状态无显著差异;
第六测试组中受试者5与受试者1的两样本分布的“K-S检验p值”为0.002143,远小于1%,因此受试者5与受试者1的动脉血管状态存在显著差异;
第七测试组中受试者6与受试者7的两样本分布的“K-S检验p值”为0.4221,大于5%,因此受试者6与受试者7的动脉血管状态不存在明显差异。
以上结果均与实施例1中的结果保持一致。
基于上述试验例1~2的试验结果可知,本实施例提供的方法能够准确反映动脉压力波传导速度。
图14给出了根据一实施例的动脉压力波传导速度的量化指标的获取方法的流程示意图,该实施例的方法可以包括如下步骤S301~步骤S312:
步骤S301,获取数据采集装置采集的第一脉搏波信号,所述数据采集装置位于设定的脉搏波信号采集点处。
步骤S302,获取所述第一脉搏波信号中的每一个脉搏波主波波峰点。
步骤S303,对于每一个所述脉搏波主波波峰点,获取在所述脉搏波主波波峰点之前、并且最临近于所述脉搏波主波波峰点的拐点,作为脉搏波上升支拐点;其中,所述第一脉搏波信号在所述脉搏波上升支拐点处的二阶导数为0。
步骤S304,根据所述每一个分割位置对所述第一脉搏波信号进行分割,得到至少一个脉搏波片段,所述分割位置为所述脉搏波上升支拐点。
步骤S305,分别对于每一个所述脉搏波片段,对所述脉搏波片段进行幅值归一化处理,得到对应所述脉搏波片段的波形片段。
步骤S306,将所述波形片段内的脉搏波曲线进行积分处理,得到所述波形片段的波图面积,以作为所述脉搏波片段的对应设定量化指标的指标值,从而得到至少一个指标值,然后执行步骤S307和步骤S312。
其中,所述设定量化指标为用于指示动脉压力波传导速度的量化指标,所述设定量化指标表示一个时间窗口内的脉搏波曲线下的面积。
步骤S307,根据每一个所述脉搏波片段在所述第一脉搏波信号中的先后顺序,按照自先至后的顺序对得到的每一个所述指标值进行排序。
步骤S308,分别对于每一个第一指标值,根据所述第一指标值和所述第一指标值的下一个指标值,获得所述第一指标值对应的波图面积变化率,以得到多个波图面积变化率;其中,所述第一指标值为没有位于最后一位的指标值。
步骤S309,根据所述多个波图面积变化率,得到变化率的方差。
步骤S310,以所述多个波图面积变化率为对应所述第一脉搏波信号的一组波图面积变化率,并获取对应第二脉搏波信号的一组波图面积变化率。
步骤S311,根据对应所述第一脉搏波信号的一组波图面积变化率、和所述对应第二脉搏波信号的一组波图面积变化率,进行K-S检验,得到检测结果。
步骤S312,获取每一个所述指标值对应的血压指示数值,并输出所述血压指示数值。
<设备实施例>
图15是根据一个实施例的动脉压力波传导速度的量化指标的获取装置400的原理框图。如图15所示,该动脉压力波传导速度的量化指标的获取装置400可以包括获取模块410和处理模块420。
该动脉压力波传导速度的量化指标的获取装置400可以是图1所示的电子设备1000。
其中,所述获取模块410用于获取数据采集装置采集的第一脉搏波信号,所述数据采集装置位于设定的脉搏波信号采集点处。所述处理模块420用于处理所述第一脉搏波信号,得到对应设定量化指标的至少一个指标值;其中,所述设定量化指标为用于指示动脉压力波传导速度的量化指标,所述设定量化指标表示一个时间窗口内的脉搏波曲线下的面积。
本实施例中,通过处理由一个数据采集装置在一个脉搏波信号采集点处采集脉搏波信号,以一个时间窗口内的脉搏波曲线下的面积这一量化指标来指示动脉压力波传导速度,故而不存在使用PWV来指示动脉压力波传导速度时的特征点难以准确定位、体表距离测量误差大等问题,从而能够更加准确的指示动脉压力波传导速度。
在本发明一个实施例中,所述处理模块420用于对所述第一脉搏波信号进行分割,得到至少一个脉搏波片段;分别对于每一个所述脉搏波片段,获取所述脉搏波片段的对应所述设定量化指标的指标值,以得到所述至少一个指标值。
在本发明一个实施例中,所述处理模块420用于对所述脉搏波片段进行幅值归一化处理,得到对应所述脉搏波片段的波形片段;将所述波形片段内的脉搏波曲线进行积分处理,得到所述波形片段的波图面积,以作为所述脉搏波片段的对应所述设定量化指标的指标值。
在本发明一个实施例中,所述动脉压力波传导速度的量化指标的获取装置400还包括第一模块。所述第一模块用于在所述处理模块420得到所述至少一个指标值之后,根据每一个所述脉搏波片段在所述第一脉搏波信号中的先后顺序,按照自先至后的顺序对得到的每一个所述指标值进行排序;分别对于每一个第一指标值,根据所述第一指标值和所述第一指标值的下一个指标值,获得所述第一指标值对应的波图面积变化率,以得到多个波图面积变化率;其中,所述第一指标值为没有位于最后一位的指标值。
在本发明一个实施例中,所述动脉压力波传导速度的量化指标的获取装置400还包括第二模块。所述第二模块用于在所述第一模块得到多个波图面积变化率之后,根据所述多个波图面积变化率,得到变化率的方差。
在本发明一个实施例中,所述多个波图面积变化率为对应所述第一脉搏波信号的一组波图面积变化率。所述动脉压力波传导速度的量化指标的获取装置400还包括第三模块。所述第三模块用于在所述第一模块得到多个波图面积变化率之后,获取对应第二脉搏波信号的一组波图面积变化率;根据对应所述第一脉搏波信号的一组波图面积变化率、和所述对应第二脉搏波信号的一组波图面积变化率,进行K-S检验,得到检测结果。
在本发明一个实施例中,所述第一脉搏波信号和所述第二脉搏波信号分别为对应于同一人体的信号,或者为对应于不同人体的信号。
在本发明一个实施例中,所述处理模块420用于获取所述第一脉搏波信号中的每一个分割位置,其中,所述分割位置为以下任意一种脉搏波特征点:脉搏波上升支拐点、脉搏波主波波峰点和脉搏波主波波谷点;根据所述每一个分割位置对所述第一脉搏波信号进行分割,得到至少一个脉搏波片段。
在本发明一个实施例中,所述分割位置为所述脉搏波上升支拐点;所述处理模块420用于获取所述第一脉搏波信号中的每一个脉搏波主波波峰点;对于每一个所述脉搏波主波波峰点,获取在所述脉搏波主波波峰点之前、并且最临近于所述脉搏波主波波峰点的拐点,作为所述脉搏波上升支拐点;其中,所述第一脉搏波信号在所述脉搏波上升支拐点处的二阶导数为0。
在本发明一个实施例中,所述处理模块420用于根据设定的固定时间窗口对所述第一脉搏波信号进行分割,得到至少一个脉搏波片段;其中,所述固定时间窗口的窗口宽度大于设定的脉搏波周期估计值、且小于两倍的所述脉搏波周期估计值。
在本发明一个实施例中,所述动脉压力波传导速度的量化指标的获取装置400还包括第四模块。所述第四模块用于所述处理模块420得到对应设定量化指标的至少一个指标值之后,获取每一个所述指标值对应的血压指示数值;输出所述血压指示数值。
图16是根据另一个实施例的动脉压力波传导速度的量化指标的获取装置500的硬件结构示意图。
如图16所示,该动脉压力波传导速度的量化指标的获取装置500包括处理器510和存储器520,该存储器520用于存储可执行的计算机程序,该处理器510用于根据该计算机程序的控制,执行如以上任意方法实施例的方法。
该动脉压力波传导速度的量化指标的获取装置500可以是图1所示的电子设备1000。
以上动脉压力波传导速度的量化指标的获取装置500的各模块可以由本实施例中的处理器510执行存储器520存储的计算机程序实现,也可以通过其他电路结构实现,在此不做限定。
本发明可以是***、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质,其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身,诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如,通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备,或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令,并转发该计算机可读程序指令,以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码,所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等,以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中,远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机,或者,可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中,通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路,例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA),该电子电路可以执行计算机可读程序指令,从而实现本发明的各个方面。
这里参照根据本发明实施例的方法、装置(***)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解,流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合,都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器,从而生产出一种机器,使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时,产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中,这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作,从而,存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品,其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上,使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤,以产生计算机实现的过程,从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的***、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上,流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分,所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中,方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如,两个连续的方框实际上可以基本并行地执行,它们有时也可以按相反的顺序执行,这依所涉及的功能而定。也要注意的是,框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合,可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现,或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。对于本领域技术人员来说公知的是,通过硬件方式实现、通过软件方式实现以及通过软件和硬件结合的方式实现都是等价的。
以上已经描述了本发明的各实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择,旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进,或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本发明的范围由所附权利要求来限定。