【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及血液透析监测设备领域，尤其涉及一种血液透析患者内瘘功能监测系统和终端设备。
技术介绍
1、动静脉内瘘（avf）是指通过外科手术将前臂动脉与静脉连接起来的血管瘘管，动静脉瘘是血液透析患者的关键生命线，其健康状态直接影响透析治疗的效果和患者的生存质量。患者在建立内瘘后和透析期间，需要日常监测内瘘的功能，如血流量大小、是否狭窄等。
2、然而，现有的动静脉内瘘功能监测方法主要依赖于超声多普勒设备，这些设备体积大、价格高且需要专业操作，限制了其在家庭护理和日常监测中的应用。此外，动静脉内瘘评估的准确指标通常需要复杂的仪器和操作流程，不便患者在血液透析期间居家时进行监测，导致不能及时发现内瘘功能下降延误干预时机，引发发生内瘘失功而影响患者透析等，造成再次手术干预，增加患者疾病痛苦和医疗支出。
技术实现思路
1、鉴于以上技术问题，本专利技术提供了一种血液透析患者内瘘功能监测系统和终端设备，以解决现有技术中血液透析间期动静脉内瘘的功能难以监测管理的问题。
2、本公开的其他特征和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
3、根据本专利技术的一方面，公开一种血液透析患者内瘘功能监测系统，所述系统包括：
4、采集模块，所述采集模块用于获取检测光向人体前臂皮肤下的血管照射后返回的反射光的强度，所述检测光具有预设波长，所述反射光的强度在获取时，根据所述反射光生成电流信号，将所述电流信号转换为电压信号，并去除环境噪声和动态
5、特征提取模块，所述特征提取模块用于基于所述测量信号得到所述反射光的强度变化序列，从所述强度变化序列中分离出直流分量和交流分量，基于所述直流分量和所述交流分量的比值得到血流灌注指数，基于所述测量信号的脉动频率得到心率；所述特征提取模块还用于提取血液的血氧饱和度、收缩压和舒张压；
6、功能评估模块，所述功能评估模块将所述血流灌注指数的最大值和最小值、所述血氧饱和度、所述收缩压、所述舒张压作为第一特征，将所述血流灌注指数的最大值和最小值、所述血氧饱和度、所述收缩压、所述舒张压、所述心率作为第二特征，基于机器学习分类器，根据所述第一特征评估得到血管的狭窄程度，根据所述第二特征评估得到血管中的血流量，根据所述狭窄程度和所述血流量，得到内瘘的功能。
7、进一步的，所述采集模块包括光电探测器、跨阻放大器、带通滤波器和可编程增益放大器，所述光电探测器用于接收所述反射光并生成电流信号，所述跨阻放大器将所述电流信号转换为所述电压信号，所述带通滤波器用于滤除所述电压信号中的的环境噪声信号，所述可编程增益放大器根据所述电压信号的幅值动态调整信号增益，在滤除所述环境噪声信号时，根据所述心率确定截止频率。
8、进一步的，所述检测光具有多个波长，所述特征提取模块基于光吸收特性计算所述血氧饱和度。
9、进一步的，所述血氧饱和度基于血氧仪获得，所述收缩压和所述舒张压基于电子血压计获得。
10、进一步的，所述特征提取模块还用于对所述反射光的强度变化序列进行时间域和频域分析，以提取包含脉搏波形特征的信息后得到所述直流分量和所述交流分量。
11、进一步的，所述机器学习分类器包括k 最近邻、朴素贝叶斯分类器和支持向量机的一种。
12、进一步的，所述支持向量机在训练时，包括：
13、将所述第一特征和所述第二特征作为训练集，并定义标签，根据所述狭窄程度和所述血流量的大小，设置标签为正或负；
14、对所述训练集进行标准化；
15、设定分类目标，建立所述支持向量机的优化目标函数，以最大化分类边界的间隔，同时最小化分类误差；
16、基于线性核函数或径向基核函数，将所述训练集映射到高维特征空间，通过优化求解支持向量机的决策超平面，确定权重向量和偏置；
17、使用交叉验证方法调优分类器的正则化参数，及所述线性核函数或所述径向基核函数，以提高所述支持向量机的泛化性能。
18、进一步的，所述功能评估模块根据所述狭窄程度和所述血流量的评估结果生成质控报告，并通过无线通信模块传输至用户终端。
19、进一步的，所述采集模块用于对采集的所述测量信号进行伪影和噪声的补偿，以提高信号质量和评估精度。
20、根据本专利技术的另一方面，公开一种血液透析患者内瘘功能监测系统，所述终端设备包括测量头、模拟电路、控制器，所述测量头包括发光二极管和光电二极管，所述模拟电路包括跨阻放大器、带通滤波器和可编程增益放大器、模数转换器，所述控制器通过所述模拟电路控制所述发光二极管发射出测量光，及通过所述光电二极管接收所述测量光之反射光后生成电流信号，所述跨阻放大器用于将所述电流信号转换为电压信号后放大，所述带通滤波器用于对所电压信号进行环境噪声信号去除，所述可编程增益放大器用于对所述电压信号进行增益调整，使其幅度适配所述模数转换器的动态范围，所述模数转换器用于将所述电压信号模数转换为测量信号，所述控制器还用于：
21、基于所述测量信号得到所述反射光的强度变化序列，从所述强度变化序列中分离出直流分量和交流分量，基于所述直流分量和所述交流分量的比值得到血流灌注指数，基于所述测量信号的脉动频率得到心率；
22、提取血液的血氧饱和度、收缩压和舒张压；
23、将所述血流灌注指数的最大值和最小值、所述血氧饱和度、所述收缩压、所述舒张压作为第一特征，将所述血流灌注指数的最大值和最小值、所述血氧饱和度、所述收缩压、所述舒张压、所述心率作为第二特征，基于机器学习分类器，根据所述第一特征评估得到血管的狭窄程度，根据所述第二特征评估得到血管中的血流量，根据所述狭窄程度和所述血流量，得到内瘘的功能。
24、本公开的技术方案具有以下有益效果：
25、本公开一种集成化的解决方案，实现了从信号采集、特征提取到血管质量评估的完整流程，所述系统利用光学原理获取血管的特征；基于分离的直流分量和交流分量计算血流灌注指数，结合心率、血氧饱和度和血压等特征，利用机器学习分类器精准评估血管狭窄程度和血流量，为血液透析患者提供一种方便的、低成本的、可随时随地监测其内瘘功能的方案。
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1.一种血液透析患者内瘘功能监测系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的一种血液透析患者内瘘功能监测系统，其特征在于，所述采集模块包括光电探测器、跨阻放大器、带通滤波器和可编程增益放大器，所述光电探测器用于接收所述反射光并生成电流信号，所述跨阻放大器将所述电流信号转换为所述电压信号，所述带通滤波器用于滤除所述电压信号中的的环境噪声信号，所述可编程增益放大器根据所述电压信号的幅值动态调整信号增益，在滤除所述环境噪声信号时，根据所述心率确定截止频率。
3.根据权利要求1所述的一种血液透析患者内瘘功能监测系统，其特征在于，所述检测光具有多个波长，所述特征提取模块基于光吸收特性计算所述血氧饱和度。
4.根据权利要求1所述的一种血液透析患者内瘘功能监测系统，其特征在于，所述血氧饱和度基于血氧仪获得，所述收缩压和所述舒张压基于电子血压计获得。
5.根据权利要求1所述的一种血液透析患者内瘘功能监测系统，其特征在于，所述特征提取模块还用于对所述反射光的强度变化序列进行时间域和频域分析，以提取包含脉搏波形特征的信息后得到所述直流分量
6.根据权利要求1所述的一种血液透析患者内瘘功能监测系统，其特征在于，所述机器学习分类器包括k 最近邻、朴素贝叶斯分类器和支持向量机的一种。
7.根据权利要求6所述的一种血液透析患者内瘘功能监测系统，其特征在于，所述支持向量机在训练时，包括：
8.根据权利要求1所述的一种血液透析患者内瘘功能监测系统，其特征在于，所述功能评估模块根据所述狭窄程度和所述血流量的评估结果生成质控报告，并通过无线通信模块传输至用户终端。
9.根据权利要求1所述的一种血液透析患者内瘘功能监测系统，其特征在于，所述采集模块用于对采集的所述测量信号进行伪影和噪声的补偿，以提高信号质量和评估精度。
10.一种血液透析患者内瘘功能监测终端设备，其特征在于，所述终端设备包括测量头、模拟电路、控制器，所述测量头包括发光二极管和光电二极管，所述模拟电路包括跨阻放大器、带通滤波器和可编程增益放大器、模数转换器，所述控制器通过所述模拟电路控制所述发光二极管发射出测量光，及通过所述光电二极管接收所述测量光之反射光后生成电流信号，所述跨阻放大器用于将所述电流信号转换为电压信号后放大，所述带通滤波器用于对所电压信号进行环境噪声信号去除，所述可编程增益放大器用于对所述电压信号进行增益调整，使其幅度适配所述模数转换器的动态范围，所述模数转换器用于将所述电压信号模数转换为测量信号，所述控制器还用于：
...【技术特征摘要】
1.一种血液透析患者内瘘功能监测系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的一种血液透析患者内瘘功能监测系统，其特征在于，所述采集模块包括光电探测器、跨阻放大器、带通滤波器和可编程增益放大器，所述光电探测器用于接收所述反射光并生成电流信号，所述跨阻放大器将所述电流信号转换为所述电压信号，所述带通滤波器用于滤除所述电压信号中的的环境噪声信号，所述可编程增益放大器根据所述电压信号的幅值动态调整信号增益，在滤除所述环境噪声信号时，根据所述心率确定截止频率。
3.根据权利要求1所述的一种血液透析患者内瘘功能监测系统，其特征在于，所述检测光具有多个波长，所述特征提取模块基于光吸收特性计算所述血氧饱和度。
4.根据权利要求1所述的一种血液透析患者内瘘功能监测系统，其特征在于，所述血氧饱和度基于血氧仪获得，所述收缩压和所述舒张压基于电子血压计获得。
5.根据权利要求1所述的一种血液透析患者内瘘功能监测系统，其特征在于，所述特征提取模块还用于对所述反射光的强度变化序列进行时间域和频域分析，以提取包含脉搏波形特征的信息后得到所述直流分量和所述交流分量。
6.根据权利要求1所述的一种血液透析患者内瘘功能监测系统，其特征在于，所述机器学习分类器包括k...
【专利技术属性】
技术研发人员：张炎，王丽丽，廉秀花，刘纪梅，陈琳，姜萌萌，朱升升，
申请(专利权)人：山东第一医科大学第一附属医院山东省千佛山医院，
类型：发明
国别省市：
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