本发明专利技术公开了一种基于心率变异性的无创血糖检测方法及装置，该方法包括：采集受试者的信号数据并进行RR间期提取，得到RR序列；对RR序列进行快速傅里叶变换分析、拓扑数据分析和计算平均距离分析，得到参考特征值；对参考特征值进行统计分析并根据分析结果检测血糖波动。该装置包括存储器以及用于执行上述基于心率变异性的无创血糖检测方法的处理器。通过使用本发明专利技术，能够实现无创血糖检测，有助于实时对用户进行血糖跟踪。本发明专利技术作为一种基于心率变异性的无创血糖检测方法及装置，可广泛应用于血糖检测领域。用于血糖检测领域。用于血糖检测领域。
【技术实现步骤摘要】
一种基于心率变异性的无创血糖检测方法及装置
[0001]本专利技术涉及血糖检测领域，尤其涉及一种基于心率变异性的无创血糖检测方法及装置。
技术介绍
[0002]目前主流的血糖监测是采用手指采血的方法，这种方法准确性较高，但是需要通过针刺取样，不仅给患者带来了不便与疼痛，而且反复的针扎也增加了感染的风险，另外，这种方法也难以实现实时血糖跟踪，尚未存在一种无创的血糖检测方法，心电信号能反映一段时间内心脏的电活动，已被广泛应用于疾病的辅助检测，研究表明，心电信号的变化与血糖水平异常存在一定的联系。
技术实现思路
[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种基于心率变异性的无创血糖检测方法及装置，实现无创血糖检测功能，有助于实时对用户进行血糖跟踪。
[0004]本专利技术所采用的第一技术方案是：一种基于心率变异性的无创血糖检测方法，包括以下步骤：
[0005]采集受试者的信号数据并进行RR间期提取，得到RR序列；
[0006]对RR序列进行快速傅里叶变换分析、拓扑数据分析和计算平均距离分析，得到参考特征值；
[0007]对参考特征值进行统计分析并根据分析结果检测血糖波动。
[0008]进一步，所述采集受试者的信号数据并进行RR间期提取，得到RR序列这一步骤，其具体包括：
[0009]采集受试者的心电信号，得到信号数据；
[0010]对信号数据进行模数转换，得到数字信号；
[0011]基于Pan
‑
Tompkins算法对数字信号进行处理，提取RR间期，得到RR序列。
[0012]进一步，对RR序列进行快速傅里叶变换分析具体包括：
[0013]分别计算RR序列中的低频功率和高频功率；
[0014]根据低频功率和高频功率计算比值，得到低频功率与高频功率之比；
[0015]以低频功率、高频功率、低频功率与高频功率之比为频域指标，得到功率谱密度。
[0016]进一步，低频功率的计算公式如下：
[0017][0018]上式中，LF表示低频功率，w表示角频率，F(w)表示对w进行傅里叶变换。
[0019]进一步，高频功率的计算公式如下：
[0020][0021]上式中，HF表示高频功率，w表示角频率，F(w)表示对信号进行傅里叶变换。
[0022]进一步，对RR序列进行拓扑数据分析具体包括：
[0023]对RR序列以数组方式划分重构，得到重构后的三维数组；
[0024]基于冲沟后的三位数组生成持续性图，并将持续性图中的拓扑结构特征与时间序列关联。
[0025]进一步，所述对RR序列以数组方式划分重构，得到重构后的三维数组这一步骤，其具体包括：
[0026]自序列第一个值，将一维RR序列中相邻两个值分别作为一数据点在x轴和y轴上的坐标，依次滑动一个值，形成一个新的数据点，直至滑动至序列最后一个值，构建得到二维数组；
[0027]设三维数组第三维度大小为RD，将二维数组分为若干个元素个数为RD的二维数组划分，将二维数组划分组合，得到重构后的三维数组。
[0028]进一步，对RR序列进行计算平均距离分析具体为计算两个相邻RR序列之间的距离，所述距离计算公式如下：
[0029][0030][0031][0032]上式中，N为归一化因子，L表示不同m位字的总数，w
i
表示m位字，p表示单词出现的概率，S是这个词的权重，D(R1，R2)表示两个单词序列之间的距离，R表示单词的秩。
[0033]进一步，所述对参考特征值进行统计分析并根据分析结果检测血糖波动这一步骤，其具体包括：
[0034]对快速傅里叶变换结果、平均距离计算结果分别求平均值；
[0035]对拓扑数据结构求平均值和方差；
[0036]根据参考特征值的平均值和方差进行显著性分析，得到分析结果；
[0037]根据分析结果进行血糖波动检测。
[0038]本专利技术所采用的第二技术方案是：一种基于心率变异性的无创血糖检测装置，包括：
[0039]至少一个处理器；
[0040]至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
[0041]当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现如上所述一种基于心率变异性的无创血糖检测方法。
[0042]本专利技术方法、系统及装置的有益效果是：本专利技术在传统的线性分析方法快速傅里叶变换的基础上，引入了非线性的拓扑数据分析和计算平均距离的分析方法，用来度量血糖异常波动的变化，以实现无创血糖检测。
附图说明
[0043]图1是本专利技术一种基于心率变异性的无创血糖检测方法的步骤流程图；
[0044]图2是本专利技术具体实施例快速傅里叶变换分析的流程示意图；
[0045]图3是本专利技术具体实施例计算平均距离分析的流程示意图；
[0046]图4是本专利技术具体实施例持续同调的拓扑的过程示意图。
具体实施方式
[0047]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
[0048]参照图1，本专利技术提供了一种基于心率变异性的无创血糖检测方法，该方法包括以下步骤：
[0049]S1、采集受试者的信号数据并进行RR间期提取，得到RR序列；
[0050]S1.1、采集受试者的心电信号，得到信号数据；
[0051]S1.2、对信号数据进行模数转换，得到数字信号；
[0052]S1.3、基于Pan
‑
Tompkins算法对数字信号进行处理，提取RR间期，得到RR序列。
[0053]S2、对RR序列进行快速傅里叶变换分析、拓扑数据分析和计算平均距离分析，得到参考特征值；
[0054]S2.1、参照图2，对RR序列进行快速傅里叶变换分析：分别计算RR序列中的低频功率和高频功率；根据低频功率和高频功率计算比值，得到低频功率与高频功率之比；以低频功率、高频功率、低频功率与高频功率之比为频域指标，得到功率谱密度。
[0055]低频功率(LF)，表示RR间期在0.04
‑
0.15Hz频带内的功率，可用于评估交感神经活性，其计算公式为：
[0056][0057]上式中，LF表示低频功率，w表示角频率，F
(w)
表示对信号进行傅里叶变换。
[0058]高频功率(HF)，表示RR间期在0.15
‑
0.4Hz频带内的功率，可用于评估副交感神经活性，其计算公式为：
[0059][0060]上式中，HF表示高频功率，w表示角频率，F
(w)
表示对信号进行傅里叶变换。
[0061]低频功率与高频功率之比(LF/HF)，可用于反映本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于心率变异性的无创血糖检测方法，其特征在于，包括以下步骤：采集受试者的信号数据并进行RR间期提取，得到RR序列；对RR序列进行快速傅里叶变换分析、拓扑数据分析和计算平均距离分析，得到参考特征值；对参考特征值进行统计分析并根据分析结果检测血糖波动。2.根据权利要求1所述一种基于心率变异性的无创血糖检测方法，其特征在于，所述采集受试者的信号数据并进行RR间期提取，得到RR序列这一步骤，其具体包括：采集受试者的心电信号，得到信号数据；对信号数据进行模数转换，得到数字信号；基于Pan
‑
Tompkins算法对数字信号进行处理，提取RR间期，得到RR序列。3.根据权利要求2所述一种基于心率变异性的无创血糖检测方法，其特征在于，对RR序列进行快速傅里叶变换分析具体包括：分别计算RR序列中的低频功率和高频功率；根据低频功率和高频功率计算比值，得到低频功率与高频功率之比；以低频功率、高频功率、低频功率与高频功率之比为频域指标，得到功率谱密度。4.根据权利要求3所述一种基于心率变异性的无创血糖检测方法，其特征在于，低频功率的计算公式如下：上式中，LF表示低频功率，w表示角频率，F
(w)
表示对w进行傅里叶变换。5.根据权利要求4所述一种基于心率变异性的无创血糖检测方法，其特征在于，高频功率的计算公式如下：上式中，HF表示高频功率，w表示角频率，F
(w)
表示对信号进行傅里叶变换。6.根据权利要求5所述一种基于心率变异性的无创血糖检测方法，其特征在于，对RR序列进行拓扑数据分析具体包括：对RR序列以数组方式划分重构，得到重构后的三维数组；基于冲沟后的三位数组生成持续性图...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘官正，康林伟，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：
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