CN107348949A - 多时间序列耦合非接触心血管生理参数分析系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多时间序列耦合非接触血管生理参数分析系统及方法，传感器阵列设置在传感支撑部件上，采集被监测人员的空间网格震动信息传输给阵列时序修正模块，并通过多维信息预处理模块对空间网格震动信息进行预处理，并将预处理数据通过空间信息传播行为模块传输给脉冲波速度分析模块、血管劲度指数分析模块、血管反射指数分析模块，分别得到脉冲波速度、血管劲度指数和血管反射指数数据，并将所得数据信息经空间分布血管生理参数分析模块传输给多信息融合控制模块进行后续输出高质量心血管生理参数。该系统及方法具有方法简单、流程简洁、无创、非直接接触、灵敏度高、实时性好、高可靠性、信息量大、功能易于扩充等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种心血管生理参数监测系统及方法，特别是一种多时间序列耦合非接触心血管生理参数分析系统及方法，属于心血管生理参数监测技术领域。
背景技术
随着社会经济的发展，国民生活方式发生了深刻的变化，尤其是人口老龄化及城镇化进程的加速，中国心血管病的危险因素流行趋势明显，导致了心血管病的发病人数持续增加。国家发布的《中国心血管病报告2015》指出：心血管病死亡占城乡居民总死亡原因的首位，农村为44.6%，城市为42.51%。心血管病的疾病负担日渐加重，已成为重大的公共卫生问题。2014年，中国心血管病（CVD）死亡率仍为疾病死亡构成的首位，农村心血管病死亡率从2009年起超过并持续高于城市水平。2014年农村心血管病死亡率为295.63/10万，其中心脏病死亡率为143.72/10万，脑血管病死亡率为151.91/10万；城市心血管病死亡率为261.99/10万，其中心脏病死亡率为136.21/10万，脑血管病死亡率为125.78/10万。心血管心脏健康监测需求巨大，心血管心脏健康监测系统研制开发具有重要意义。
在先技术中存在心血管检测方法和系统，包括体表多普勒技术、二维超生心动图、放射性核素心肌显像技术、核素心肌灌注显像、放射核素心血池显像和核素心肌代谢显像技术、正电子发射型计算机断层显像技术。体表多普勒技术在检测心脏各房室大小、室壁运动、血流速度和心脏功能方面可以提供很有价值的信息。二维超生心动图是诊断先天性心脏病和心瓣膜病的最方便、最安全和比较可靠的检查手段。药物负荷超生心动图和心肌造影超生心动图技术在冠心病的诊断领域发挥越来越重要的作用。放射性核素心肌显像技术是核医学检查手段进展较快的一个方面。临床常用的有核素心肌灌注显像、放射核素心血池显像和核素心肌代谢显像技术。正电子发射型计算机断层显像技术是唯一用解剖形态学方式进行功能、代谢和受体显像的技术，被称为分子显像或生化显像技术。在先技术和产品具有相当的优点，但是存在一些本质不足：1）在先技术采用系统或设备均具有复杂的结构，需要严格明确的使用流程，使用过程注意事项多，并且体积难于微小型化，属于医疗诊断级设备，难于普及家用；2）部分在先技术的检测原理，具有对人体存在健康风险影响，放射性核素心肌显像技术、核素心肌灌注显像、放射核素心血池显像和核素心肌代谢显像技术均属于这类技术，不适合长时间跟踪式监测；3）现有技术在使用过程中，被监测人员存在一定压迫感，对被测者身心产生一定压力，影响使用舒适度，用户体验感弱，以及对测量结果有影响；4）监测过程需要较长时间，无法实现动态实时监测，并且监测灵活性差、适用范围有限、功能难于扩充。
发明内容
本发明的目的在于针对上述技术的不足，提供一种多时间序列耦合非接触心血管生理参数分析系统及方法，具有方法简单、流程简洁、使用方便、便于集成和小型化、灵敏度高、信息量大、高可靠性、高稳定性、实时性好、适合动态长期监测、无创、非直接接触、舒适度高、成本低、灵活度高、适用范围广、功能易于扩充等特点。
本发明的技术方案是：一种多时间序列耦合非接触血管生理参数分析，包括传感器阵列、传感支撑部件、阵列时序修正模块、多维信息预处理模块、空间信息传播行为模块、脉冲波速度分析模块、血管劲度指数分析模块、血管反射指数分析模块、空间分布血管生理参数分析模块、多信息融合控制模块，所述传感器阵列的每个传感单元相互构成六边形蜂窝状分布，并设置在传感支撑部件上，所述传感器阵列采集被监测人员的空间网格震动信息，并传输给阵列时序修正模块，阵列时序修正模块通过多维信息预处理模块对空间网格震动信息进行预处理，并将预处理数据通过空间信息传播行为模块传输给脉冲波速度分析模块、血管劲度指数分析模块、血管反射指数分析模块，分别得到脉冲波速度、血管劲度指数和血管反射指数数据，所述脉冲波速度分析模块、血管劲度指数分析模块、血管反射指数分析模块将所得数据信息传输给空间分布血管生理参数分析模块，空间分布血管生理参数分析模块同时接收空间信息传播行为模块修正后的空间振动信息时序图谱数据信息，并传输给多信息融合控制模块进行后续输出高质量心血管生理参数。
所述传感器阵列的传感单元为压电传感器、压阻传感器、声学传感器、光电传感器的一种。
所述传感支撑部件为刚性支撑部件或柔性支撑部件。
一种多时间序列耦合非接触血管生理参数分析方法，步骤为：
1）基于无创非直接接触传感器阵列采集空间网格震动信息
利用多时间序列耦合原理，在检测过程中，被监测人员的后背靠在传感支撑部件处，由传感器阵列实时动态采集空间网格震动信息；
2）对阵列时序修正后的多维信息进行预处理
所述传感器阵列将采集到的空间网格震动信息传输给阵列时序修正模块，阵列时序修正模块利用多时间序列耦合原理对空间网格震动信息进行修正和分析，得到被监测人员背部修正后的空间振动信息时序特性，然后由空间信息传播行为模块分析振动源和振动分布行为；
3）对空间振动分布信息，进行特征量分布提取
所述空间信息传播行为模块将数据传输给脉冲波速度分析模块、血管劲度指数分析模块、血管反射指数分析模块，脉冲波速度分析模块分析数据得到脉冲波速度，血管劲度指数分析模块分析数据得到血管劲度指数，血管反射指数分析模块分析数据得到血管反射指数；
4）通过空间分布血管生理参数分析得到高质量心血管生理参数
脉冲波速度分析模块、血管劲度指数分析模块、血管反射指数分析模块将所得数据信息传输给空间分布血管生理参数分析模块，空间信息传播行为模块将修正后的空间振动信息时序图谱传输给空间分布血管生理参数分析模块，空间分布血管生理参数分析模块根据被监测人员需要分析得到高质量心血管生理参数，并传输给多信息融合控制模块（10）进行后续输出。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1）在先技术采用系统或设备均具有复杂的结构，需要严格明确的使用流程，使用过程注意事项多，并且体积难于微小型化，属于医疗诊断级设备，难于普及家用。本发明利用多时间序列耦合原理，进行阵列时序修正后的多维信息预处理，通过空间信息传播行为进行分类后对空间振动分布信息，进行特征量分布提取，获得脉冲波速度、血管劲度指数、血管反射指数，通过空间分布血管生理参数分析得到高质量心血管生理参数，具有方法简单、流程简洁、使用方便、便于集成和小型化、灵敏度高、信息量大等特点；
2）部分在先技术的检测原理，具有对人体存在健康风险影响，放射性核素心肌显像技术、核素心肌灌注显像、放射核素心血池显像和核素心肌代谢显像技术均属于这类技术，不适合长时间跟踪式监测。本发明基于无创非直接接触传感器阵列采集空间网格震动信息，传感器阵列进行体外无创被动信息检测，无任何主动辐射或其他物质介入体内，具有高可靠性、高稳定性、实时性好、适合动态长期监测、无创、非直接接触等特点；
3）现有技术在使用过程中，被监测人员存在一定压迫感，对被测者身心产生一定压力，影响使用舒适度，用户体验感弱，以及对测量结果有影响。本发明在使用过程中，被监测者处于正常活动过程中，根据使用者喜欢方式进行被动测试，可以将传感器网格设置在座椅沙发靠背、床上躺卧处等自然舒适方式，具有舒适度高的特点
4）监测过程需要较长时间，无法实现动态实时监测，并且监测灵活性差、适用范围有限、功能难于扩充。本发明采用多时间序列耦合非接触构架，关键部件便宜易得，使用模块化设计，具有成本低、灵活度高、适用范围广、功能易于扩充等特点。
附图说明
图1为本发明的多时间序列耦合非接触心血管生理参数分析系统图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种多时间序列耦合非接触血管生理参数分析系统，包括传感器阵列1、传感支撑部件2、阵列时序修正模块3、多维信息预处理模块(4)、空间信息传播行为模块5、脉冲波速度分析模块6、血管劲度指数分析模块7、血管反射指数分析模块8、空间分布血管生理参数分析模块9、多信息融合控制模块10。
传感器阵列1的每个传感单元相互构成六边形蜂窝状分布，并设置在传感支撑部件2上，所述传感器阵列1采集被监测人员的空间网格震动信息，并传输给阵列时序修正模块3，阵列时序修正模块3通过多维信息预处理模块(4)对空间网格震动信息进行预处理，并将预处理数据通过空间信息传播行为模块5传输给脉冲波速度分析模块6、血管劲度指数分析模块7、血管反射指数分析模块8，分别得到脉冲波速度、血管劲度指数和血管反射指数数据，所述脉冲波速度分析模块6、血管劲度指数分析模块7、血管反射指数分析模块8将所得数据信息传输给空间分布血管生理参数分析模块9，空间分布血管生理参数分析模块9同时接收空间信息传播行为模块5修正后的空间振动信息时序图谱数据信息，并传输给多信息融合控制模块10进行后续输出高质量心血管生理参数。
传感器阵列1的传感单元为压电传感器、压阻传感器、声学传感器、光电传感器的一种。传感支撑部件2为刚性支撑部件或柔性支撑部件。
本发明的多时间序列耦合非接触血管生理参数分析方法，基于无创非直接接触传感器阵列采集空间网格震动信息，利用多时间序列耦合原理，进行阵列时序修正后的多维信息预处理，通过空间信息传播行为进行分类后对空间振动分布信息，进行特征量分布提取，获得脉冲波速度、血管劲度指数、血管反射指数，通过空间分布血管生理参数分析得到高质量心血管生理参数。
本实施例的具体实现步骤为：
（1）基于无创非直接接触传感器阵列采集空间网格震动信息，利用多时间序列耦合原理，由压力传感单元构建传感器阵列1，传感器阵列1的每个传感单元相互构成六边形蜂窝状分布，传感器阵列1设置在传感支撑部件2上，传感支撑部件2可以是刚性或柔性部件，在检测过程中，被监测人员的后背靠在传感支撑部件2处，传感器阵列1实时动态采集空间网格震动信息，传感器阵列1的传感单元可以为压电传感器；
（2）传感器阵列1将采集到的空间网格震动信息传输给阵列时序修正模块4，阵列时序修正模块4利用多时间序列耦合原理对空间网格震动信息进行修正和分析，得到被监测人员背部修正后的空间振动信息时序特性，然后由空间信息传播行为模块5分析振动源和振动分布行为；
（3）空间信息传播行为模块5将数据传输给脉冲波速度分析模块6、血管劲度指数分析模块7、血管反射指数分析模块8，脉冲波速度分析模块6分析数据得到脉冲波速度，血管劲度指数分析模块7分析数据得到血管劲度指数，血管反射指数分析模块8分析数据得到血管反射指数；
（4）脉冲波速度分析模块6、血管劲度指数分析模块7、血管反射指数分析模块8）将所得数据信息传输给空间分布血管生理参数分析模块9，空间信息传播行为模块5也将修正后的空间振动信息时序图谱传输给空间分布血管生理参数分析模块9，空间分布血管生理参数分析模块9根据被监测人员需要分析得到高质量心血管生理参数，并传输给多信息融合控制模块10进行后续输出，本实施例中采用液晶屏显示。
本实施例基于压电传感器元件构建传感网，设置在座椅靠背处，对被监测人员进行动态实时监测，现了连续高质量的脉冲波速度、血管劲度指数、血管反射指数、血压、血管壁硬化指标，具有方法简单、流程简洁、便于实现、实时性好、高可靠性、高稳定性、信息量大、功能易于扩充等特点。
本发明中磁场传感器及其使用方法、机械结构、时序控制、模块构建、信号传输等均为成熟技术，本发明的发明点在于基于多时间序列耦合原理，进行阵列时序修正后的多维信息预处理，通过空间信息传播行为进行分类后对空间振动分布信息，进行特征量分布提取，获得脉冲波速度、血管劲度指数、血管反射指数，通过空间分布血管生理参数分析得到高质量心血管生理参数，再交由多信息融合控制模块进行处理，传输给后续接口，给出一种方法简单、流程简洁、使用方便、便于集成和小型化、灵敏度高、信息量大、高可靠性、高稳定性、实时性好、适合动态长期监测、无创、非直接接触、舒适度高、成本低、灵活度高、适用范围广、功能易于扩充的多时间序列耦合非接触心血管生理参数分析方法，本质上避免在先技术的不足。
以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种多时间序列耦合非接触血管生理参数分析，包括传感器阵列（1）、传感支撑部件（2）、阵列时序修正模块（3）、多维信息预处理模块(4)、空间信息传播行为模块（5）、脉冲波速度分析模块（6）、血管劲度指数分析模块（7）、血管反射指数分析模块（8）、空间分布血管生理参数分析模块（9）、多信息融合控制模块（10），其特征在于：所述传感器阵列（1）的每个传感单元相互构成六边形蜂窝状分布，并设置在传感支撑部件（2）上，所述传感器阵列（1）采集被监测人员的空间网格震动信息，并传输给阵列时序修正模块（3），阵列时序修正模块（3）通过多维信息预处理模块(4)对空间网格震动信息进行预处理，并将预处理数据通过空间信息传播行为模块（5）传输给脉冲波速度分析模块（6）、血管劲度指数分析模块（7）、血管反射指数分析模块（8），分别得到脉冲波速度、血管劲度指数和血管反射指数数据，所述脉冲波速度分析模块（6）、血管劲度指数分析模块（7）、血管反射指数分析模块（8）将所得数据信息传输给空间分布血管生理参数分析模块（9），空间分布血管生理参数分析模块（9）同时接收空间信息传播行为模块（5）修正后的空间振动信息时序图谱数据信息，并传输给多信息融合控制模块（10）进行后续输出高质量心血管生理参数。
2.根据权利要求1所述的多时间序列耦合非接触血管生理参数分析系统，其特征在于：所述传感器阵列（1）的传感单元为压电传感器、压阻传感器、声学传感器、光电传感器的一种。
3.根据权利要求1所述的多时间序列耦合非接触血管生理参数分析系统，其特征在于：所述传感支撑部件（2）为刚性支撑部件或柔性支撑部件。
4.一种采用权利要求1-3任一所述的多时间序列耦合非接触血管生理参数系统的分析方法，其特征在于，步骤为：
1）基于无创非直接接触传感器阵列采集空间网格震动信息
利用多时间序列耦合原理，在检测过程中，被监测人员的后背靠在传感支撑部件（2）处，由传感器阵列（1）实时动态采集空间网格震动信息；
2）对阵列时序修正后的多维信息进行预处理
所述传感器阵列（1）将采集到的空间网格震动信息传输给阵列时序修正模块（3），阵列时序修正模块（3）通过多维信息预处理模块(4)对空间网格震动信息进行修正和分析，得到被监测人员背部修正后的空间振动信息时序特性，然后由空间信息传播行为模块（5）分析振动源和振动分布行为；
3）对空间振动分布信息，进行特征量分布提取
所述空间信息传播行为模块（5）将数据传输给脉冲波速度分析模块（6）、血管劲度指数分析模块（7）、血管反射指数分析模块（8），脉冲波速度分析模块（6）分析数据得到脉冲波速度，血管劲度指数分析模块（7）分析数据得到血管劲度指数，血管反射指数分析模块（8）分析数据得到血管反射指数；
4）通过空间分布血管生理参数分析得到高质量心血管生理参数
所述脉冲波速度分析模块（6）、血管劲度指数分析模块（7）、血管反射指数分析模块（8）将所得数据信息传输给空间分布血管生理参数分析模块（9），空间信息传播行为模块（5）将修正后的空间振动信息时序图谱传输给空间分布血管生理参数分析模块（9），空间分布血管生理参数分析模块（9）根据被监测人员需要分析得到高质量心血管生理参数，并传输给多信息融合控制模块（10）进行后续输出。
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