CN1030164C - 人体生物学年龄测极仪 - Google Patents

Abstract

一种测报人的生物学年龄的仪器，由通用微机，专用硬件和软件组成，其特征是根据人体脉搏波形随年龄增长而变化的特点，统计大量不同年龄人体的脉搏波形图，定量地分析脉搏波上特征点参数之间的关系，建立一个能测定健康人生物学年龄的数学模型。本发明只要把脉搏传感器与受试者人的脉搏搏动点接触，很快就可以测报出受试者的生物学年龄，既精确又方便。

Description

一种用于测报人体生物学年龄的仪器，属诊断的其他方法或仪器类。

人体脉象计算机测报技术，国内已有许多研究，主要用来诊断和分析人体各种疾病，但是利用人体脉象测报人的生物学年龄却很少，而且测报不准确，测报复杂费时，不能在临床上应用。

本发明的目的是根据大量不同年龄健康人脉象的统计数据，建立一种数学模型并设计一种自动识别脉图特征点参数的方法，精确测报人体生物学年龄的仪器。

根据人体脉搏图象测报生物学年龄的原理是，由于人的动脉壁弹性随年龄增长而降低，动脉硬度增加，故中年以后脉象逐渐带弦，老年人多见弦脉，人的脉搏图重搏前波的相对位置随增龄而由低到高，主波的上1/3与下1/3交界处宽度越大，切脉感觉由平、缓、滑，向弦的方向发展，统计分析表明，脉图的有关指标值，随增龄而增高，因此，测量出不同年龄人体的脉图参数，可以计算出不同人的生物学年龄，在某种病理情况下（如高血压、冠心病等），生物学年龄可能显著大于时序年龄（也称日历年龄），从而可以推断人体可能有某种疾病及衰老的程度。由此可见，只要测量出人体脉搏图波形特征点的参数，就可推算出人的生物学年龄，关键是如何计算，本发明是以数百例20～70岁健康成年人的脉搏图的统计数据为依据建立了一种计算人的生物学年龄的通用数学模型，以此来测报人的生物学年龄，该数学模型的建立过程是，设变量Y与另外P个变量X₁，X₂，……X_p的内在联系是线性的，它的第α次试验数据是Y_α;X_α1，X_α2…X_αp，其中α＝1，2，…N，则这一组数据可以有如下的结构式：

Y₁＝β₀+β₁X₁₁，+β₂X₁₂+……+β_pX_1p+ε₁

Y₂＝β₀+β₁X₂₁，+β₂X₂₂+……+β_pX_2p+ε₂

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Y_N＝β₀+β₁X_N1+β₂X_N2+……+β_pX_Np+ε_N

其中β₀，β₁，β₂，……β_P是P+1个待估计参数，X₁，X₂，……X_p是P个可以精确测量或可控制的一般变量，ε₁，ε₂，……ε_N是N个相互独立且服从同一正态分布N（0，σ）的随机变量，这就是多元线性回归的数学模型，如果已知某个确定人的年龄Y₁，及该人的脉搏图波形上的各参数X₁₁，X₁₂，……X_1p（本发明设计一个专用程序如图4，计算此参数），则可介该联立方程，从而确定系数β₀，β₁，……β_P。设b₀，b₁……b_P分别是参数β₀，β₁，……β_P的最小二乘估计，则该回归方程可写为Y＝b₀+b₁X₁+b₂X₂+……+b_pX_pb为 待定系数，本发明以N＝103名20～70岁成年女子为例，在测量出她们的脉图参数X_p后（p＝7），介出计算女性生物学年龄数学模型的系数b是，y＝50.61647+0.3067497X₁+23.54114X₂-38.42367X₃+48.23479X₄-5.810995X₅-7.702139X₆-2.595945X₇，其中，X₁，X₂，X₃，X₄，X₅，X₆，X₇分别代表X₁＝M，X₂＝H₁，X₃＝H₂，X₄＝H₃，X₅＝H₅，X₆＝W/t，X₇＝t₅/t₄，y表示被测人的年龄。附图2是一个典型的人体脉搏波形，由附图所标出的符号，定义为M＝t₄/t₀是与动脉硬度有关的参数，H₁＝（h₂-h₁）/h₁，H₂＝h₄/h₁，H₃＝（h₃-h₁）/h₁是与外周阻力有关的指标，H₅＝h₅/h₁也是与动脉硬度有关的指标，建立了数学模型之后，下一步便是如何利用计算机自动确定不同人脉搏波形上各特征点的参数。图3是几种常见的人的脉搏波形，呈三峰波形，也有双峰波形，本发明采用极值点和曲率混合结合经验阀值的方法，使用图4的脉图特征点自动识别的程序流程图，可以很方便地找出脉搏图上特征点A、B、C、D、E、F、G，流程图中的5是首先找出一个完整的脉图，并求各特征点一次二次导数及曲率，6是找脉图最高点MAX值（X，Y），7是判断X（横座标）是否大于170ms，如果是大于，则转到9最高点是D点，然后接下下去转到10，程序在A、D之间找B、C点。如果X不大于170ms，则转到8，确定最高点是B点，接下去程序转到11，在30～50%周期内找E、F点，12是判断D点是否已找到，未找到，则转到13，在B、E之间找C、D点，如已找到，则返回，例如要确定脉搏图中的C点，程序首先分析判断出C点在脉图上的某断区域，然后在该区域寻找曲率（绝对值）最大值的点C₁，如果在C₁点附近发现极小值点C₂的话，那么C₂点即为C点，否则，要在C₁点附近逐渐向左、右搜索，直到找到的点满足已经设定的经验阀值时为止，此点即为要找的C点，本发明计算脉搏图曲率的公式是K_i＝K₁×｛arctg〔K₂×（X_i-X_i-3）〕-arctg〔K₂×K_i+3-X_i）〕｝，K_1.2为估计系数。

图1是本发明的方框图，图中1是脉搏传感器，它与人体脉搏占接触，并把脉搏跳动的压力信号变为电信号，该传感器有市售产品。2是滤波及放大，一般通用电子线路，3是A/D转换器，2，3做成的硬件，按放在通用计算机机箱内。A/D变换后的采样频率为200点/秒，4是通用微机。微机的显示器上可实时显示人的脉搏波形，该波形可用键盘控制，冻结在显示屏上，微机的打印机可以打印出受试者的生物学年龄。

本发明的特点是设备简单，测报人的生物学年龄准确。

Claims (2)

1、一种利用人体脉搏波形图象测报人体生物学年龄的仪器，由脉搏传感器(1)、电子线路(2)、A/D转换器(3)及微型计算机(4)组成，脉搏传感器采集人体的脉搏波形图象，经电子线路滤波放大和A/D转换后由微形计算机处理，其特征是根据大量不同年龄健康人脉搏波形图象参数的统计数据，建立用来测报人体生物学年龄的数学模型Y=b₀+b₁X₁+b₂X₂+…+b_pX_p，其中X₁=M₁，X₂=H₁，X₄=H₃，X₅=H₅，X₆=W/t，X₇=t₅/t₄，表示人体脉搏波形图上特征点的参数，Y为被测人的年龄；

$\mathrm{M\; =}\frac{t_4}{t_o}$

$H_1=\frac{h_2{\mathrm{-\; h}}_1}{h_1}$

$H_2=\frac{h_4}{h_1}$

$H_3=\frac{h_3{\mathrm{-h}}_1}{h_1}$

$H_5=\frac{h_5}{h_1}$

M和H₅是与动脉硬度有关的参数，H₁～H₃是与动脉外周阻力有关的指标，微型计算机的专用软件计算出被测人体脉搏波形图上的参数X₁～X₇。

2、按权利要求1所述的仪器，其特征是微型计算机专用软件流程（5）～（13），找出由脉搏传感器测得的人体脉搏波形a～h上的特征点A、B、C、D、E、F、G并计算出参数X₁～X₇。

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