准周期生理信号特征点的检测制造技术

本发明专利技术涉及医疗器械技术领域，提供一种准周期生理信号的波峰检测方法，包括待检信号获取步骤、平滑滤波步骤、参考点获取步骤、基准信号获取步骤、波峰间期获取步骤、信号幅值获取步骤以及判断步骤。该方法通过两次平滑滤波再寻找两平滑滤波后的曲线的相交点，以锁定候选波峰的位置，最后通过波峰间期与信号幅值两个因子进行判断检测，具有较强的抗干扰能力以及较高的检测准确性。

【技术实现步骤摘要】
准周期生理信号特征点的检测
本专利技术涉及波形检测
以及医疗器械技术领，尤其涉及准周期生理信号的特征点的检测。
技术介绍
一般有创脉搏波(信号)、无创脉搏波(信号)、血氧波形(信号)以及心电波形(信号)等等生理信号为准周期生理信号。该准周期生理信号的“周期”为某特征波形重复出现的时间间隔，该时间间隔不像周期信号的那样固定不变，而是在小范围内波动，故称之为准周期。例如，心电信号的特征波为R波或者QRS波群，心电信号的周期是因人而异的，同一人在不同时刻的心电信号周期也是有可能不一样的。下面以有创脉搏波(信号)为例，对现有的准周期生理信号的特征点检测技术进行说明。有创血压测量的原理如下:首先，将导管植入患者被测部位的血管中；然后，将导管的体外端口直接与压力传感器相连接并在导管中注入生理盐水，由于液体具有压力传递作用，血管里的压力将通过导管内的液体(生理盐水)被传递到外部压力传感器上，一般为了为防止导管堵塞，要不断注入肝素盐水冲洗导管，保持测压径路的通畅；最后，压力传感器经过换算、运算将血管内的压力计算出来，就可以得到血管内压力变化的动态波形(脉搏波)，再经过特定的计算方法，可以获得收缩压、舒张压和平均压。通过对有创血压波形(有创脉搏波)的识别找出脉搏波中的波峰和波谷，波峰代表收缩压，波谷代表舒张压，平均动脉压则根据已有公式计算。因此，波形识别是有创血压计算的核心，波形的特征点检测更是有创血压计算的重中之重。波形的特征点一般是指波形的波峰和/或波谷。现有的特征点的检测方法是一种利用高低阈值判定波形峰谷的方法，这种方法根据最近两秒内的波形数据进行实时计算:高阈值=最近两秒波形数据最小值+ (最近两秒波形数据最大值-最近两秒波形数据最小值)X 3/4，低阈值=最近两秒波形数据最小值+ (最近两秒波形数据最大值-最近两秒波形数据最小值)X 1/4，大于高阈值则认为是波峰，小于低阈值则认为是波谷，波峰对应收缩压，波谷对应舒张压，根据波形判断的峰谷值及位置而计算出对应的收缩压，舒张压，平均压和脉率参数等。在有创血压脉搏波正常情况下，这种方法波形特征点检测的准确性能够得到保证。通过实际临床数据验证，这种方法在有创血压波形受噪声干扰或者心律失常时，波形特征点检测的准确性大为降低，从而影响有创血压测量参数的准确性，该方法的抗干扰能力比较差。从上面的描述可以知道，现有的特征点检测技术在处理具有噪声干扰的情况下的准周期生理信号时，其检测的准确性会大为降低，也就是说，该现有技术在检测准周期生理信号的特征点时具有抗干扰能力差的缺点。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中波形特征点检测方法抗干扰能力比较差的技术问题，提供一种准周期生理信号的波峰检测方法和装置。按照本专利技术实施例的第一方面，提供一种准周期生理信号的波峰检测方法，包括: 待检信号获取步骤，用于获取当前一段时间的输入信号为待检信号； 平滑滤波步骤，用于对待检信号进行两次平滑滤波，分别得到第一平滑信号Si和第二平滑信号S2 ;两次平滑滤波的窗宽长度之差值大于零且小于2F/T，F为待检信号的采样率，T为待检信号的准周期； 参考点获取步骤，用于获取第一参考点和第二参考点；所述第一参考点满足:si (η)>=S2 (η)且 SI (η-1) < S2 (η-1);所述第二参考点满足:S1 (η) < S2 (η), SI (η-1) >=S2 (η-1)； 基准信号获取步骤，用于设定第一平滑信号SI和第二平滑信号S2中的一个信号为基准信号； 波峰间期获取步骤，首先获取基准信号中第一参考点和第二参考点间的最大极大值点，所述最大极大值点为候选波峰；然后计算基准信号中候选波峰与前一合法波峰的间隔，所述间隔为波峰间期； 信号幅值获取步骤，首先获取所述基准信号中第一参考点前的最小极小值点，然后将所述候选波峰的幅度值减去所述最小极小值点的幅度值获得所述信号幅值；以及 判断步骤，用于根据所述波峰间期以及信号幅值判断所述候选波峰是否为合法波峰。进一步，所述判断步骤 包括:判断所述波峰间期是否大于间期阈值以及所述信号幅值是否大于幅度阈值，若都是，则所述候选波峰为合法波峰。进一步，所述基准信号获取步骤之后、判断步骤之前还包括: 对所述基准信号中第二参考点后长度为ALen的信号进行差分运算；获取差分运算结果中大于零的值的数量；若所述大于零的值的数量大于ALen/4，则结束对当前待检信号的检测；反之,继续检测。进一步，所述波峰间期获取步骤之后、判断步骤之前还包括: 设所述第一参考点至所述候选波峰的间隔为BLen，对所述BLen内信号进行差分运算；获取差分运算结果中小于零的值的数量；若所述小于零的值的数量大于BLen/5，则结束对当前待检信号的检测；反之，继续检测。进一步，所述波峰间期获取步骤之后、判断步骤之前还包括: 获取所述候选波峰与所述第二参考点的第一斜率Kl ;获取所述候选波峰与所述第二参考点间的中点；获取所述候选波峰与所述中点的第二斜率K2 ;获取所述第二参考点与所述中点的第三斜率K3 ;若1(1，1(2，1(3有一个大于0，则结束对当前待检信号的检测；反之，继续检测。进一步，所述波峰间期获取步骤之后、判断步骤之前还包括: 获取所述第一参考点与所述候选波峰的第二间隔长度，若所述第二间隔长度大于所述间期阈值的一半，则结束对当前待检信号的检测；反之，继续检测。进一步，还包括阈值更新判断步骤和阈值更新步骤； 所述阈值更新判断步骤，用于判断距上次阈值产生是否找到M个合法波峰，若是，执行阈值更新步骤，其中，M为大于等2小于等于100的正整数；所述阈值更新步骤，用于将所述M个合法波峰的信号幅值的平均值作为新的幅值阈值以及将所述M个合法波峰的峰峰间期的平均值作为新的间期阈值。进一步，在待检信号获取步骤之前，还包括阈值获取步骤；所述阈值获取步骤包括幅值阈值获取步骤和间期阈值获取步骤； 所述幅值阈值获取步骤，用于根据下面步骤获取幅值阈值: S100、获取初始Y时间内的输入信号； S120、获取所述Y时间内的输入信号的所有极大值点与极小值点； S130、获取每个极大值点与该极大值点前最近的极小值点的幅度差值； S140、获取大于D的幅度差值以及对应的极大值点位置；所述大于D的幅度差值的平均值为幅值阈值； 所述间期阈值获取步骤，用于根据步骤S140中获取的极大值点位置，获取相邻的极大值点的间隔的平均值，所述间隔的平均值为所述间期阈值。按照本专利技术实施例的第二方面，提供一种准周期生理信号的峰谷检测方法，其中，首先，运用上述的波峰检测方法获取合法波峰；然后，获取所述合法波峰前的最小极小值点，所述最小极值点为合法波谷。按照本专利技术实施例的第三方面，提供一种准周期生理信号的波峰检测装置，其特征在于，包括: 待检信号获取单元，用于获取当前一段时间的输入信号为待检信号； 平滑滤波单元，用于对待检信号进行两次平滑滤波，分别得到第一平滑信号Si和第二平滑信号S2 ;两次平滑滤波的窗宽长`度之差值大于零且小于2F/T，F为待检信号的采样率，T为待检信号的准周期； 参考点获取单元，用于获取第一参考点和第二参考点；所述第一参考点满足:si (η)>本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种准周期生理信号的波峰检测方法，其特征在于，包括：待检信号获取步骤，用于获取当前一段时间的输入信号为待检信号；平滑滤波步骤，用于对待检信号进行两次平滑滤波，分别得到第一平滑信号S1和第二平滑信号S2；两次平滑滤波的窗宽长度之差值大于零且小于2F/T，F为待检信号的采样率，T为待检信号的准周期；参考点获取步骤，用于获取第一参考点和第二参考点；所述第一参考点满足：S1?(n)?>=?S2?(n)且S1?(n?1)?=?S2?(n?1)；基准信号获取步骤，用于设定第一平滑信号S1和第二平滑信号S2中的一个信号为基准信号；波峰间期获取步骤，首先获取基准信号中第一参考点和第二参考点间的最大极大值点，所述最大极大值点为候选波峰；然后计算所述基准信号中候选波峰与前一合法波峰的间隔，所述间隔为波峰间期；信号幅值获取步骤，首先获取所述基准信号中第一参考点前的最小极小值点，然后将所述候选波峰的幅度值减去所述最小极小值点的幅度值获得所述信号幅值；以及判断步骤，用于根据所述波峰间期以及信号幅值判断所述候选波峰是否为合法波峰。

【技术特征摘要】
1.一种准周期生理信号的波峰检测方法，其特征在于，包括: 待检信号获取步骤，用于获取当前一段时间的输入信号为待检信号； 平滑滤波步骤，用于对待检信号进行两次平滑滤波，分别得到第一平滑信号Si和第二平滑信号S2;两次平滑滤波的窗宽长度之差值大于零且小于2F/T，F为待检信号的采样率，T为待检信号的准周期； 参考点获取步骤，用于获取第一参考点和第二参考点；所述第一参考点满足:si (η)>=S2 (η)且 SI (η-1) < S2 (η-1);所述第二参考点满足:S1 (η) < S2 (η), SI (η-1) >=S2 (η-1)； 基准信号获取步骤，用于设定第一平滑信号SI和第二平滑信号S2中的一个信号为基准信号； 波峰间期获取步骤，首先获取基准信号中第一参考点和第二参考点间的最大极大值点，所述最大极大值点为候选波峰；然后计算所述基准信号中候选波峰与前一合法波峰的间隔，所述间隔为波峰间期； 信号幅值获取步骤，首先获取所述基准信号中第一参考点前的最小极小值点，然后将所述候选波峰的幅度值减去所述最小极小值点的幅度值获得所述信号幅值；以及 判断步骤，用于根据所述波峰间期以及信号幅值判断所述候选波峰是否为合法波峰。2.如权利要求1所述的波峰检测方法，其特征在于，所述判断步骤包括:判断所述波峰间期是否大于间期阈值以及所述信号幅值是否大于幅度阈值，若都是，则所述候选波峰为合法波峰。3.如权利要求1或者 2所述的波峰检测方法，其特征在于，所述基准信号获取步骤之后、判断步骤之前还包括: 对所述基准信号中第二参考点后长度为ALen的信号进行差分运算；获取差分运算结果中大于零的值的数量；若所述大于零的值的数量大于ALen*F/4，则结束对当前待检信号的检测；反之，继续检测。4.如权利要求1或者2所述的波峰检测方法，其特征在于，所述波峰间期获取步骤之后、判断步骤之前还包括: 设所述第一参考点至所述候选波峰的间隔为BLen，对所述BLen内信号进行差分运算；获取差分运算结果中小于零的值的数量；若所述小于零的值的数量大于BLen*F/5，则结束对当前待检信号的检测；反之，继续检测。5.如权利要求1或者2所述的波峰检测方法，其特征在于，所述波峰间期获取步骤之后、判断步骤之前还包括: 获取所述候选波峰与所述第二参考点的第一斜率Kl ;获取所述候选波峰与所述第二参考点间的中点；获取所述候选波峰与所述中点的第二斜率K2 ;获取所述第二参考点与所述中点的第三斜率K3 ;若1(1，1(2，1(3有一个大于O，则结束对当前待检信号的检测；反之，继续检测。6.如权利要求2所述的波峰检测方法，其特征在于，所述波峰间期获取步骤之后、判断步骤之前还包括: 获取所述第一参考点与所述候选波峰的第二间隔长度，若所述第二间隔长度大于所述间期阈值的一半，则结束对当前待检信号的检测；反之，继续检测。7.如权利要求2所述的波峰检测方法，其特征在于，还包括阈值更新判断步骤和阈值更新步骤； 所述阈值更新判断步骤，用于判断距上次阈值产生是否找到M个合法波峰，若是，执行阈值更新步骤，其中，M为大于等2小于等于100的正整数； 所述阈值更新步骤，用于将所述M个合法波峰的信号幅值的平均值作为新的幅值阈值以及将所述M个合法波峰的峰峰间期的平均值作为新的间期阈值。8.如权利要求2所述的波峰检测方法，其特征在于，在待检信号获取步骤之前，还包括阈值获取步骤；所述阈值获取步骤包括幅值阈值获取步骤和间期阈值获取步骤； 所述幅值阈值获取步骤，用于根据下面步骤获取幅值阈值: S100、获取初始Y时间内的输入信号； S120、获取所述Y时间内的输入信号的所有极大值点与极小值点； S130、获取每个极大值点与该极大值点前最近的极小值点的幅度差值； S140、获取大于D的幅度差值以及对应的极大值点位置；所述大于D的幅度差值的平均值为幅值阈值； 所述间期阈值获取步骤，用于根据步骤S140中获取的极大值点位置，获取相邻的极大值点的间隔的平均值，所述间隔的平均值为所述间期阈值。9.一种准周期生理信号的峰谷检测方法，其特征在于，首先，运用权利要求1-8任一项所述的波峰检测方法获取合法波峰；然后，获取所述合法波峰前的最小极小值点；所述最小极值点为合法波谷。·10.一种准周期生理信号的波峰检测装置，其特征在于，包括: 待检信号获取单元，用于获取当前一段时间的输入信号为待检信号； 平滑滤波单元，用于对待检信号进行两次平滑滤波，分别得到第一平滑信号Si和第二平滑信号S2;两次平滑滤波的窗宽长...

【专利技术属性】
技术研发人员：王见荣，李德东，洪洁新，
申请(专利权)人：深圳邦健生物医疗设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：