CN106073750A - 心室供血异常检测装置及心脏脉波数据的间接采集处理方法 - Google Patents

心室供血异常检测装置及心脏脉波数据的间接采集处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种心室供血异常检测装置以及心脏脉波数据的间接采集处理方法，装置包括用于测量受测者的心室供血脉波讯号时间谱的感测设备、与所述感测设备电连接的信号处理器、与所述信号处理器电连接的资料输出设备以及与所述资料输出设备电连接的显示设备；心脏脉波数据的间接采集处理方法将心脏脉波测量数据转换为一种比较容易处理的数据，能够用比较方便的方式测量并将测量数据转化为便于消费者解读的结果的心脏脉波的间接采集处理方法。本发明仅需由血压计等进行手臂肱动脉的量测，不仅无须到医疗诊所转求专业人员协助，亦无需长时间贴置电极于皮肤进行心电描记，可方便应用于个体对于其心血管健康情形的监测之中；已将对应于心电图的复杂讯号，转化为容易理解的数值，方便的应用于受测个体自行快速判断在心室供血是否异常等情形中。

Description

心室供血异常检测装置及心脏脉波数据的间接采集处理方法
技术领域
本发明设计一种心室供血异常的检测及数据处理方法，具体涉及一种心室供血异常检测装置及心脏脉波测量数据的处理方法。
背景技术
一般而言，心脏疾病脉波的检测仅能仰赖心电描记(Electrocardiography，ECG)及超音波检测，这些仪器不仅昂贵且复杂，必需由医护人员进行量测，事后的数据分析更需要经过专业训练的人员才能判读，因此心脏病患者一定要到医院检测而无法自行量测；因此，心脏并的检测方式具有费时且不便等缺点。且现有随身检测心脏并ECG的装置往往需要繁琐的在手上或脚上设置电极传感器，以形成一测量系统，并且测得的结果仍需经过判断才能够得知心脏是否正常。因此，心脏脉波的测量及其测量数据处理、解读困难的问题仍没有得到很好的解决。
发明内容
本发明要解决的问题是提供了一种能够比较方便的方式测量并将测量数据转化为便于使用者解读的结果的心室供血异常检测装置及心脏脉波测量数据处理方式。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
设计一种心室供血异常检测装置，包括用于测量受测者的心室供血脉波讯号时间谱的感测设备、与所述感测设备电连接的信号处理器、与所述信号处理器电连接的资料输出设备以及与所述资料输出设备电连接的显示设备；
所述信号处理器包括对感测设备检测所测得的检测讯号进行分析并计算出每次心室供血脉波讯号所有相邻子波波峰间距值A的第一微晶片控制单元、依次转化并计算分析所述第一微晶片控制单元输出数据的第二微晶片控制单元和第三微晶片控制单元。
优选的，所述感测设备为血压监测设备，所述血压监测设备采样率大于或等于180次/秒。
优选的，所述第二微晶片控制单元包括：
将所述心室供血脉波讯号时间谱通过离散傅里叶变换得到心室供血脉波讯号时间谱的功率密度谱PSD的运算器；
将所述心室供血脉波讯号时间谱的功率密度谱PSD进行比较，并将其中最小的频率值的倒数记作B的比较器；
以及依次将所述心室供血脉波讯号的所有单一分波的时间谱通过离散傅里叶变换得到其功率密度谱PSD谱的运算器。
优选的，所述第三微晶片控制单元包括：
将所述心室供血脉波讯号的每一分波的功率密度谱PSD分别进行比较，并将每一分波PSD的最小频率值的倒数记作C，将第二小频率值的倒数记作D的比较器；
以及分别计算所述A值、B值、C值和D值的平均值、值、值和值，通过该平均值分别计算A值、B值、C值和D值的标准差，并分别将其记作E、EB、EC和ED的运算器。
优选的，当所述A值超出600-1200 ms的范围、B值超出30-100 ms的范围、C值超出100-300 ms的范围或D值大于200 ms时，在所述显示设备上输出心室供血异常的信息。
优选的，当所述E值大于A值的平均值的1/10以上，EB值大于B值的平均值的1/10以上，EC值大于C值的平均值的1/10以上或ED值大于D值的平均值的1/10以上时，在所述显示设备上输出检测结果异常的信息。
一种心脏脉波数据的间接采集处理方法，包括如下步骤：
（1）测量记录受测者肱动脉出的供血脉波讯号的时间谱15s～32s，并将该供血脉波讯号的时间谱所对应的邻波波峰之间的时间间隔值记作A；
（2）计算所述供血脉波讯号的时间谱的功率密度谱PSD，并根据所述时间谱的功率密度谱PSD计算每一个供血脉波讯号的能量密度值，取其最小频率值，并将所述最小频率值的倒数记作B；
（3）将所述供血脉波讯号的所有单一分波逐一计算功率密度谱PSD，并选出每一分波的最小频率值，将其倒数记作C；选出每一分波的第二小频率值，将其倒数记作D；
（4）当所述A值超出600-1200 ms、B值超出30-100 ms、C值超出100-300 ms或D值大于200 ms时，标记检测结果为异常信息。
优选的，以下述步骤替代所述步骤（4），将计算所有A、B、C、D值的平均值和统计标准差值，分别将其记作平均值、、、和标准差值E、EB、EC和ED，当所述E值大于A值的平均值的1/10以上，EB值大于B值的平均值的1/10以上，EC值大于C值的平均值的1/10以上或ED值大于D值的平均值的1/10以上时，标记检测结果为异常信息。
优选的，步骤（1）中测量供血脉波讯号的装置为血压监测设备，且供血脉波讯号的采样率≥180次/秒。
优选的，所述功率密度谱PSD均通过离散傅立叶变换所得。
本发明的有益技术效果在于：
1.本发明心脏脉波测量数据处理方法所得的数据A值、B值、C值和D值、平均值值、值、值和值及E、EB、EC和ED值，可用于在判断心脏心室供血异常中使用。
2.本发明心室供血异常检测装置仅需由血压计等进行手臂肱动脉的量测，不仅无须到医疗诊所转求专业人员协助，亦无需长时间贴置电极于皮肤进行心电描记，可方便应用于个体对于其心血管健康情形的监测之中。
3.本发明方法已将对应于心电图的复杂讯号，转化为容易理解的数并进行处理，方便的应用于受测个体自行快速判断在心室供血是否异常等情形中。
4.本发明心室供血异常检测装置通过处理所得到数据，将处理所得数据应用于判断心脏是否异常，能快速的得到心脏供血是否异常的结果。
附图说明
图1为本发明实施例1中心室供血异常检测装置的框架示意图；
图2为本发明实施例2中编号1正常组具体实施例的原始脉波讯号图；
图3为本发明实施例2编号1正常组具体实施例的PSD频谱图；
图4为本发明实施例2中编号2正常组具体实施例的原始脉波讯号图；
图5为本发明实施例2中编号2正常组具体实施例的PSD频谱图；
图6为本发明实施例2中编号3正常组具体实施例的原始脉波讯号图；
图7为本发明实施例2中编号3正常组具体实施例的PSD频谱图；
图8为本发明实施例2中编号4心室供血异常组具体实施例的原始脉波讯号图；
图9为本发明实施例2中编号4心室供血异常组具体实施例的PSD频谱图；
图10为本发明实施例2中编号5心室供血异常组具体实施例的原始脉波讯号图；
图11为本发明实施例2中编号5心室供血异常组具体实施例的PSD频谱图；
图12为本发明实施例2中编号6心室供血异常组具体实施例的原始脉波讯号图；
图13为本发明实施例2中编号6心室供血异常组具体实施例的PSD频谱图；
其中，上述所有PSD频谱图中的图a为所有波锋的PSD频谱图，图b为单一波锋的PSD频谱图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。以实施例中所涉及的设备或材料，如无特别说明则均为常规设备或材料；所涉及的方法步骤如无特别说明则均为常规方法步骤。
实施例1：心室供血异常检测装置，如图1所示，包括用于测量受测者的心室供血脉波讯号时间谱的感测设备、信号处理器、资料输出设备以及显示设备；
感测设备为血压监测设备，该血压监测设备的采样率大于或等于180次/秒；信号处理器与血压监测设备电连接，信号处理器包括第一微晶片控制单元、第二微晶片控制单元和第三微晶片控制单元；第一微晶片控制单元用于感测设备检测讯号进行分析并计算出每次心室供血脉波讯号所有相邻子波波峰间距值A的第一微晶片控制单元；第二微晶片控制单元和第三微晶片控制单元用于依次转化并计算分析第一微晶片控制单元输出数据。
第二微晶片控制单元包括：将心室供血脉波讯号时间谱通过离散傅里叶变换得到心室供血脉波讯号时间谱的功率密度谱PSD的运算器；将每一心室供血脉波讯号时间谱的功率密度谱PSD进行比较，并选出最小的频率值倒数记作B的比较器；以及依次将所述心室供血脉波讯号的所有单一分波的时间谱通过离散傅里叶变换得到其功率密度谱PSD的运算器。
第三微晶片控制单元包括：将心室供血脉波讯号的每一分波的功率密度谱PSD分别进行比较，并将每一分波的最小频率值的倒数记作C，将第二小频率值的倒数记作D的比较器；以及将所述A值、B值、C值和D值分别进行平均值和标准差的计算，得A值的标准差E、B值的标准差EB、C值的标准差EC和D值的标准差ED，并将其分别记作E值、EB值、EC值、ED值的运算器。
信号处理器与资料输出设备对应电连接，资料输出设备与显示设备对应电连接；若A值超出600-1200 ms、B值超出30-100 ms范围、C值超出100-300 ms范围或D值大于200ms，则可判断受测者的心室供血异常。或者若E值若大于所述A值的平均值的1/10的以上，若EB值若大于所述B值的平均值的1/10以上，若EC值若大于所述C值得平均值的1/10以上，或者若ED值若大于所述D值得平均值的1/10以上，也可判断受測者心室供血异常。
实施例2：心脏脉波测量数据的处理方法，包括如下步骤：
（1）用血压监测设备对一个受测者的肱动脉进行测量32s，测得出一条心血管的供血脉波讯号的时间谱，并计算每一个心室供血脉波讯号对应的邻波波峰的时间间隔值为A值，其中A值代表连续2次心搏所需时间；其中，心室供血脉波讯号的采样率大于180次/秒；
（2）计算由(1)中测量的心室供血脉波讯号的时间谱的功率密度谱 (power spectraldensity)，再由功率密度谱PSD计算得每一心室供血脉波讯号的能量密度值，其中功率密度谱PSD利用常规的离散傅立叶变换(Discrete Fourier Transform)计算所得；由于讯号通常是波的形式表示，例如电磁波、随机振动或者声波，功率密度谱PSD即以波的功率频谱密度乘以一个适当的系数后所得到每单位频率波携带的功率；取能量密度值的最小频率值，将最小频率值的倒数值记作B值；
（3）将心室供血脉波讯号的所有单一分波逐一计算功率密度谱PSD，由每一分波最小频率值的倒数值做为C值，以及第二小频率值的倒数值做为D值；
（4）若A值超出600-1200 ms、B值超出30-100 ms、C值超出100-300 ms或D值大于200 ms即判别受测者心室供血异常，反之则正常；另，计算A、B、C、D值的平均值和统计标准差值，分别将其记作平均值、、、和标准差值E、EB、EC和ED，分别将其记作E、EB、EC和ED，当所述E值大于A值的平均值的1/10以上，EB值大于B值的平均值的1/10以上，EC值大于C值的平均值的1/10以上或ED值大于D值的平均值的1/10以上时，则可快速判定受测者心室供血存在异常情形。
实施例3：本实施例将针对心室供血异常和心室供血正常的进行上述方式的测量计算；过程如下
（1）用血压检测设备进行量测6位受测者的肱动脉心室供血脉波讯号，测得的原始脉波讯号如图2、4、6、8、10、12图所示，采样率大于或等于180次/秒，测得心室供血脉波讯号的时间谱以及每一个心室供血脉波讯号对应波峰之间隔值为A值，A值表示相邻2次心搏的间隔时间；其中，编号1～3受测者为已知心室供血正常，编号4～6受测者为心室供血异常者。
（2）将采集到的心室供血脉波讯号的时间谱作做离散傅立叶变换(DiscreteFourier Transform，DFT)，并计算心室供血脉波讯号的时间谱的功率密度谱PSD(powerspectral density)以取得每一心室供血脉波讯号的能量密度值，取其中最小频率值，并由此最小频率值的倒数值做为B值。
（3）将心室供血脉波讯号的所有单一分波逐一计算功率密度谱PSD，由每一分波最小频率值的倒数值做为C值，以及第二小频率值的倒数值做为D值；
（4）取各A、B、C、D值及计算A的统计标准差E；发明人经由长期的临床研究发现，B值的高低与心室功能健全与否有关；C值若太低可能代表心肌有缺血情形；D值可表示心脏房室传递所需的时间，当D值过高可能表示心肌短暂缺血，若D值呈现不稳定状态，可能表示心脏房室传递受阻或为冠状动脉粥状硬化。上述各受测者的功率密度谱PSD(PSD)转换图分别如第3、5、7、9、11、13图所示，每一图式中的图a为所有波锋的PSD示意图，图b为单一波锋的PSD示意图。
由图2～图13以及表一可知，心室供血正常组(编号1～3)与心室供血异常组(编号4～6)的E值和A值总和的平均值(简称平均值)；心室供血正常的受测者其「E值/平均值」均小于0.1；反观心室供血异常的受测者其「E值/平均值」则大于0.1。
表一 检测心室供血正常与异常组的A、E值
其次，心室供血正常组(编号1～3)与心室供血异常组(编号4～6)的A、C、D值如表二所示，由表二可知，由实际测量结果对比参照的正常范围值，即A值介于600-1200 ms、C值介于100-300 ms及D值小于200 ms，可知本案确实可由A、C、D值检测判定受测者的心室供血是否正常。其中，由于A值的采样率为180次/秒，因此由图2 ～图13显示出的A值需要再换算成以毫秒(ms)为单位的A值，即能清楚得知A值是否落在600-1200 ms以内。
表二：检测心室供血正常与异常组的A、C、D值
上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (10)

1.一种心室供血异常检测装置，其特征为，包括用于测量受测者的心室供血脉波讯号时间谱的感测设备、与所述感测设备电连接的信号处理器、与所述信号处理器电连接的资料输出设备以及与所述资料输出设备电连接的显示设备；
所述信号处理器包括对感测设备检测所测得的检测讯号进行分析并计算出每次心室供血脉波讯号所有相邻子波波峰间距值A的第一微晶片控制单元、依次转化并计算分析所述第一微晶片控制单元输出数据的第二微晶片控制单元和第三微晶片控制单元。
2.根据权利要求1所述的心室供血异常检测装置，其特征为，所述感测设备为血压监测设备，所述血压监测设备采样率大于或等于180次/秒。
3.根据权利要求1所述的心室供血异常检测装置，其特征为，所述第二微晶片控制单元包括：
将所述心室供血脉波讯号时间谱通过离散傅里叶变换得到心室供血脉波讯号时间谱的功率密度谱PSD的运算器；
将所述心室供血脉波讯号时间谱的功率密度谱PSD进行比较，并将其中最小的频率值的倒数记作B的比较器；
以及依次将所述心室供血脉波讯号的所有单一分波的时间谱通过离散傅里叶变换得到其功率密度谱PSD谱的运算器。
4.根据权利要求1所述的心室供血异常检测装置，其特征为：所述第三微晶片控制单元包括：
将所述心室供血脉波讯号的每一分波的功率密度谱PSD分别进行比较，并将每一分波PSD的最小频率值的倒数记作C，将第二小频率值的倒数记作D的比较器；
以及分别计算所述A值、B值、C值和D值的平均值、平均值值、平均值值和平均值值，通过该平均值分别计算A值、B值、C值和D值的标准差，并分别将其记作E、EB、EC和ED的运算器。
5.根据权利要求4所述的心室供血异常检测装置，其特征为：当所述A值超出600-1200ms的范围、B值超出30-100 ms的范围、C值超出100-300 ms的范围或D值大于200 ms时，在所述显示设备上输出心室供血异常的信息。
6.根据权利要求4所述的心室供血异常检测装置，其特征为：当所述E值大于A值的平均值的1/10以上，EB值大于B值的平均值的1/10以上，EC值大于C值的平均值的1/10以上或ED值大于D值的平均值的1/10以上时，在所述显示设备上输出检测结果异常的信息。
7.一种心脏脉波数据的间接采集处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）测量记录受测者肱动脉出的供血脉波讯号的时间谱15s～32s，并将该供血脉波讯号的时间谱所对应的邻波波峰之间的时间间隔值记作A；
（2）计算所述供血脉波讯号的时间谱的功率密度谱PSD，并根据所述时间谱的功率密度谱PSD计算每一个供血脉波讯号的能量密度值，取其最小频率值，并将所述最小频率值的倒数记作B；
（3）将所述供血脉波讯号的所有单一分波逐一计算功率密度谱PSD，并选出每一分波的最小频率值，将其倒数记作C；选出每一分波的第二小频率值，将其倒数记作D；
（4）当所述A值超出600-1200 ms、B值超出30-100 ms、C值超出100-300 ms或D值大于200 ms时，标记检测结果为异常信息。
8.根据权利要求7所述的心脏脉波数据的间接采集处理方法，其特征为：以下述步骤替代所述步骤（4），将计算所有A、B、C、D值的平均值和统计标准差值，分别将其记作平均值、、、和标准差值E、EB、EC和ED，当所述E值大于A值的平均值的1/10以上，EB值大于B值的平均值的1/10以上，EC值大于C值的平均值的1/10以上或ED值大于D值的平均值的1/10以上时，标记检测结果为异常信息。
9.根据权利要求7或8所述的心脏脉波数据的间接采集处理方法，其特征为：步骤（1）中测量供血脉波讯号的装置为血压监测设备，且供血脉波讯号的采样率≥180次/秒。
10.根据权利要求7或8所述的心脏脉波数据的间接采集处理方法，其特征为：所述功率密度谱PSD均通过离散傅立叶变换所得。
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