CN108784666B - 连续监测心血管的精准医疗系统及数据处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种连续监测心血管的精准医疗系统，包括信号处理模块，该信号处理模块的数据采集端与信号采集单元连接，获取脉搏数据；第一通信端经本地通信模块与智能终端连接，存储端与存储模块连接，报警端与报警模块连接，显示端与显示模块连接。结构简单，便于携带，实现了持续检测。系统的数据处理方法将心血管检测数据和个人基因数据结合，实现监测时间长短和密度的自动调整，并对用户的生活习惯进行指导，给出对心血管好的方向的保健建议。

Description

连续监测心血管的精准医疗系统及数据处理方法
技术领域
本发明涉及医疗设备和信息技术领域，具体涉及连续监测心血管的精准医疗系统及数据处理方法。
背景技术
心血管数据采集和监测，对高血压、高血脂、动脉硬化、冠心病、微循环障碍等疾病患者具有重要保健意义，但现有的心血管自动检测仪，设备昂贵、庞大，携带不便，不能实现连续监测。一般人只能去医院进行某一个时间点的检测，导致医院采集的原始数据不可靠，诊断不准确。如专利号201520493466.X公开的一种移动式心血管检测仪，由脉搏感应器、折叠椅、折叠桌脚、主机、电脑桌等组成，体积大，结构复杂，虽然可移动，但便捷性依然很差。
精准医疗(Precision Medicine)是一种将个人基因、环境与生活习惯差异考虑在内的疾病预防与处置的新兴方法，精准医疗(Precision Medicine)具体为：是以个体化医疗为基础、随着基因组测序技术快速进步以及生物信息与大数据科学的交叉应用而发展起来的新型医学概念与医疗模式。其本质是通过基因组、蛋白质组等组学技术和医学前沿技术，对于大样本人群与特定疾病类型进行生物标记物的分析与鉴定、验证与应用，从而精确寻找到疾病的原因和治疗的靶点，并对一种疾病不同状态和过程进行精确分类，最终实现对于疾病和特定患者进行个性化精准治疗的目的，提高疾病诊治与预防的效益。
随着精准医疗技术的推广和应用，传统的心血管检测设备不能有效的适应该技术，不能对患者生活中的不良习惯进行监控和警示，未实现心血管检测数据的最大化利用。
在现有技术中也有对检测数据与大数据结合，尝试实现精准医疗的方案，如专利号为201610127000.7的基于智能终端的大数据保健、精准医疗系统和方法，采用将诊病电脑装置、医院服务器和智能终端、保健服务器利用互联网进行组网连接，只是公开了数据的收集和传输方式，对数据的加工处理的方式并未公开，并且所采集数据种类繁多，得出的结论精准度低，指导应用意义较弱。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种结构简单，便捷程度高，可连续不间断检测的连续监测心血管的精准医疗系统，具体技术方案如下：
一种连续监测心血管的精准医疗系统，包括信号处理模块，该信号处理模块的数据采集端与信号采集单元连接，获取脉搏数据；第一通信端经本地通信模块与智能终端连接，存储端与存储模块连接，报警端与报警模块连接，显示端与显示模块连接。
本系统的工作原理为：信号采集单元中的脉搏传感器采集人体脉搏振动数据，通过有线或者无线方式上传到信号处理模块中，同时通过智能终端采集个人生理状态数据，如年龄、性别，睡眠状态，运动状态等信息，也可通过智能终端或者本地通信模块获取个人基因数据库信息，并将个人生理状态数据和个人基因库数据信息上传到信号处理模块中，信号处理模块将人体脉搏振动数据转换成临床需要的参数，如35项心血管常规检查参数，将参数与个人基因数据结合对比，如果超出设定范围，可通过显示模块进行显示或者报警模块报警。
为更好的实现本发明，可进一步为：
所述信号处理模块的第二通信端还连接有远程通信模块，该远程通信模块通过网络与基因检测数据库连接。其中第二通信端可为移动通信模块，通过网络接入基因检测数据库，更加便捷、快速。
所述远程通信模块还通过网络与云服务器连接，可将本地的处理任务分解部分到云端，减少本地端硬件的投入和处理压力，同时也便单个系统的集中管理，尤其适合开展公共医疗机构开展全民保健。
所述智能终端为智能手机，或者为平板电脑，或者为台式电脑，或者为智能穿戴设备，或者为专用终端。
一种连续监测心血管的精准医疗数据处理方法，具体步骤包括：步骤一：
获取不间断心血管振动信号和个人生理状态数据；
步骤二：选取一段时间T1的心血管振动信号和个人生理状态数据；
步骤三：将心血管振动信号转换成心血管临床应用参数，并和个人生理状态数据生成个人数据库；
步骤四：将个人数据库与个人基因库比对，判断所述时间段T1个人基因库是否为重点关注时间段，否则进入步骤五，有则进入步骤七；
步骤五：将个人数据库与个人基因库健康参数比对，判断是否超标，是则进行预警与提醒，否则进行下一步；
步骤六：将一段时间T2的个人数据生成图表；
步骤七：发出预警信息，并加强选取时间T1的密度，生成分析和建议报告。
为更好的实现本方法，进一步为：
所述步骤三中个人数据库具体由个人心血管脉博数据和个人血液检测的生化数据构成。个人心血管脉博数据和我们旳个人血液检测的生化数据(乳酸脱氢酶，肌红蛋白，肌钙蛋白等细胞应肌状态下旳信号转道通路上旳关健分子(XBP-1转录盒因子，热休克蛋白，缺氧因子HIF1等)基因表达数据相结合，构成个人体质和脉率信号数据，为人们将会分门别类旳对心脏功能脉博信号与生化，基因数据整和分析；对血管状况与脉博信号，生化和基因数据进行整合系统旳分析。
所述步骤五具体为，首先判断用户是否处于睡眠状态，是则延迟或者放弃预警与提醒，否则发出报警与提醒信息。
所述步骤五具体为：将个人基因库数据形成健康栅栏，将个人数据库与健康栅栏比对，判断是否超标。健康栅栏是指通过人体各项体征数据、生理数据和/或活动数据所形成的针对个人的相对健康判断标准，例如个人的身高、体重、BMI值或脉搏、血压、血液含氧量等，根据不同数据可形成不同维度的健康栅栏，也可以将不同维度的数据汇整成一个融合各种数据的健康栅栏。本发明中所述健康栅栏形成的具体方法为，将个人基因库中的与心血管疾病相关基因组合与个人数据库中的脉搏数据、个人生理数据和活动数据作为指标参数，形成健康栅栏。
在基因表达中：心脑血管病基因是一个组合，表达了遗传信息、血液中的如粥样硬化、心梗、猝死等信息，由此形成了健康栅栏，这个人在这个范围内运动、饮食、睡眠、情绪调节、环境因素等活动控制合理的量“度”，这个度是由系统数据采集而来，如果超标10％预警提醒，如果20％超标警告，每天执行的多维度质量有评估系统指出不足，鼓励改善。最终是养成良好的生活习惯，这个过程就是类似新兵训练的目的——养成。
依据实验数据，在细胞生物学研究中证明，当细胞受到缺氧，紧张和受伤时，细胞内会释放一系列旳因子和分子，他们涉及细胞紧张和应急反应，我们团队发现细胞，细胞内未折叠蛋白信号通路发生变化，其中转录因子XBP-1和缺氧因子HIF-1变化显著，此外还有热休克蛋白HSP等分子，特别是转录因子XBP-1在缺氧和紧张时会发生旁路剪切现象，通过对病人细胞旳XBP-1基因表达旳实验证明了细胞损伤缺氧时XBP-1发生旁路剪切旳表达现象，其蛋白表达也发生显著变化；此外，通过对人体病人细胞旳基因表达谱分析缺氧因子HIF-1与正常人旳细胞相差200倍旳差异，这些数据为我们旳这项发明，即通过检测人体生理体证旳变化，结合细胞生理蛋白，酶和激素旳变化，最后结合细胞基因旳变化，智能穿戴和生化基因检测全面结合，智能终断，云断生化数据和个体化旳基因库分析，使先进旳心血管疾病检测和监控得以科学旳体现和转化应用。
所述步骤七具体为：在未发病时，通过个人基因库和个人数据库定量分析，预测发病时间以及分析各种诱导行为的发病概率；在发病后，提供有利建议。
所述时间T1为5-10分钟，所述时间T2为一天，或者为一周，或者为一个月。
本发明的有益效果为：系统结构简单，集成度高，信号采集单元可通过有线或者无线与信号处理单元连接，方便操作，携带方便，实现了不间断监测，对使用者不良的生活习惯、生活方式具有很好的警示和纠正作用，同时也可医院的数据结合，给医生的诊断提供数据支持；通过长时间的检测数据，有效克服个体差异，解决单一时间检测误判问题。数据处理方法，将心血管检测数据和个人基因数据结合，实现监测时间长短和密度的自动调整，并对用户的生活习惯进行指导，给出对心血管好的方向的保健建议。
附图说明
图1为本发明实施例一结构示意图；
图2为本发明实施例二的结构示意图；
图3为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例一：如图1所示，一种连续监测心血管的精准医疗系统，包括信号处理模块，该信号处理模块的数据采集端与信号采集单元连接，信号采集单元具体为脉搏传感器，对使用者手腕、心脏等部位的脉搏进行振动信号采集；第一通信端经本地通信模块与智能终端连接，其中本地通信模块为蓝牙模块、Zigbee等通信模块，智能终端采用智能手机、平板电脑或者可穿戴设备进行数据采集和共享，智能终端完成两方面的功能，一方面获取个人的生理状态数据，如睡眠状态和时间、运动量、活动范围、年龄、性别等信息，另一方面获取个人基因库信息，如果直接将个人基因库信息保存在智能终端中，或者通过智能终端的远程通信功能，通过公共网络与其它设备通信获取；存储端与存储模块连接，用于保存所采集的数据信息，报警端与报警模块连接，该报警模块可为蜂鸣器、LED灯、震动马达等，起到报警提醒的功能；显示端与显示模块连接，对报警信息、采集的数据信息进行直观显示。
实施例二：如图2所示，在其它结构与实施例一相同的情形下，信号处理模块的第二通信端还连接有远程通信模块，该远程通信模块通过网络与基因检测数据库和云服务器连接。其中第二通信端采用移动通信模块，如3G、4G通信模块，信号处理模块将处理任务和大数据存储任务放大云端，扩展了本地系统的数据存储能力，减轻了本地系统对硬件的要求，成本更加低廉，结构更加简单，也便于对分散的单个本地系统，进行集中管理，功能更加强大，用户体验更好。
实施例三：如图3所示，一种连续监测心血管的精准医疗数据处理方法，
具体步骤为：
步骤一：获取不间断心血管振动信号和个人生理状态数据，其中个人生理状态数据为睡眠状态和时间、远动量、体重等数据；
步骤二：选取1-5分钟的心血管振动信号和个人生理状态数据；
步骤三：将心血管振动信号转换成心血管临床应用参数，如35项心血管检测参数，脉率、每搏心搏量、每分心输出量、心搏指数、心脏指数、左心有效泵力、左心能量有效利用率、体外反搏增搏量、平均收缩压、平均舒张压等，并和个人生理状态数据生成个人数据库；
步骤四：将个人数据库与个人基因库比对，判断在选取的1-5分钟所在时间个人基因库是否为重点关注时间段，否则进入步骤五，有则进入步骤七；
步骤五：将个人基因库数据形成健康栅栏，将个人数据库与健康栅栏比对，判断是否超标。健康栅栏是指通过人体各项体征数据、生理数据和/或活动数据所形成的针对个人的相对健康判断标准，例如个人的身高、体重、BMI值或脉搏、血压、血液含氧量等，根据不同数据可形成不同维度的健康栅栏，也可以将不同维度的数据汇整成一个融合各种数据的健康栅栏。本发明中健康栅栏形成的具体方法为，将个人基因库中的与心血管疾病相关基因组合与个人数据库中的脉搏数据、个人生理数据和活动数据作为指标参数，形成健康栅栏，将个人数据库与健康栅栏比对，判断是否超标，是则首先判断用户是否处于睡眠状态，是则延迟或者放弃预警与提醒，否则发出报警与提醒信息，否则进行下一步；
步骤六：将一段时间，如一天或一周或一个月的个人数据生成图表，如折线图；
步骤七：发出预警信息，并加强选取时间的密度，如由5分钟变为1分钟采集一次信息，在未发病时，通过个人基因库和个人数据库定量分析，预测发病时间以及分析各种诱导行为的发病概率；在发病后，提供有利建议，生成分析和建议报告。
为更好的实现本方法，进一步为：
所述步骤三中个人数据库具体由个人心血管脉博数据和个人血液检测的生化数据构成。个人心血管脉博数据和我们旳个人血液检测的生化数据(乳酸脱氢酶，肌红蛋白，肌钙蛋白等细胞应肌状态下旳信号转道通路上旳关健分子(XBP-1转录盒因子，热休克蛋白，缺氧因子HIF1等)基因表达数据相结合，构成个人体质和脉率信号数据，为人们将会分门别类旳对心脏功能脉博信号与生化、基因数据整合分析；对血管状况与脉博信号、生化和基因数据进行整合系统旳分析。
所述步骤五具体为，首先判断用户是否处于睡眠状态，是则延迟或者放弃预警与提醒，否则发出报警与提醒信息。
所述步骤五具体为：将个人基因库数据形成健康栅栏，将个人数据库与健康栅栏比对，判断是否超标。所述健康栅栏形成的具体方法为，将个人基因库中的与心血管疾病相关基因组合与个人数据库中的脉搏数据、个人生理数据和活动数据作为指标参数，形成健康栅栏。
在基因表达中：心脑血管病基因是一个组合，表达了遗传信息、血液中的如粥样硬化、心梗、猝死等信息，由此形成了健康栅栏，这个人在这个健康栅栏范围内运动、饮食、睡眠、情绪调节、环境因素等活动控制合理的量“度”，这个度是由系统数据采集而来，如果超标10％预警提醒，如果20％超标警告，每天执行的多维度质量有评估系统指出不足，鼓励改善。最终是养成良好的生活习惯，这个过程就是类似新兵训练的目的——养成。
依据实验数据，在细胞生物学研究中证明，当细胞受到缺氧，紧张和受伤时，细胞内会释放一系列旳因子和分子，他们涉及细胞紧张和应急反应，我们团队发现细胞，细胞内未折叠蛋白信号通路发生变化，其中转录因子XBP-1和缺氧因子HIF-1变化显著，此外还有热休克蛋白HSP等分子，特别是转录因子XBP-1在缺氧和紧张时会发生旁路剪切现象，通过对病人细胞旳XBP-1基因表达旳实验证明了细胞损伤缺氧时XBP-1发生旁路剪切旳表达现象，其蛋白表达也发生显著变化；此外，通过对人体病人细胞旳基因表达谱分析缺氧因子HIF-1与正常人旳细胞相差200倍旳差异，这些数据为我们旳这项发明，即通过检测人体生理体证旳变化，结合细胞生理蛋白，酶和激素旳变化，最后结合细胞基因旳变化，智能穿戴和生化基因检测全面结合，智能终断，云断生化数据和个体化旳基因库分析，使先进旳心血管疾病检测和监控得以科学旳体现和转化应用。
本发明的另一个重要意义在于，数据库与基因库里的数据都是针对个人的数据，数据处理后得到的是针对个人的判断标准，也就是针对个人的健康栅栏。本发明与现有医学中采用所有人的健康平均值判定不同的人的健康指标有很大区别，极大地提高了个人健康情况判断的准确度，避免误诊。

Claims (5)

1.一种连续监测心血管的精准医疗系统，包括信号处理模块，其特征在于：所述信号处理模块的数据采集端与信号采集单元连接，获取脉搏数据；所述信号处理模块的第一通信端经本地通信模块与智能终端连接，所述信号处理模块的存储端与存储模块连接，所述信号处理模块的报警端与报警模块连接，所述信号处理模块的显示端与显示模块连接；所述信号处理模块的第二通信端还连接有远程通信模块，该远程通信模块通过网络与基因检测数据库连接；通过智能终端或者本地通信模块获取基因检测数据库中的个人基因信息，并将个人生理状态数据和获取到的基因检测数据库中的个人基因信息上传到信号处理模块中，信号处理模块将人体脉搏振动数据转换成临床需要的参数，将参数与获取到的基因检测数据库中的个人基因信息结合对比，如果超出设定范围，可通过显示模块进行显示或者报警模块报警；
具体为：获取不间断心血管振动信号和个人生理状态数据；选取一段时间T1的心血管振动信号和个人生理状态数据；将心血管振动信号转换成心血管临床应用参数，并和个人生理状态数据生成个人数据库；将个人数据库与个人基因库比对，判断选取的一段时间T1在个人基因库中是否为重点关注时间段，若否将个人数据库与个人基因库健康参数比对，判断是否超标，是则进行预警与提醒，否则将一段时间T2的个人数据生成图表；将个人基因库中的数据形成健康栅栏，将个人数据库中的心血管临床应用参数和个人生理状态数据与健康栅栏比对，判断是否超标；
其中，所述健康栅栏形成的具体方法为，将个人基因库中的与心血管疾病相关基因组合与个人数据库中的脉搏数据、个人生理数据和活动数据作为指标参数，形成不同维度的健康栅栏，将所述不同维度的健康栅栏汇整成一个融合各种数据的健康栅栏，得到作为比对标准的健康栅栏；
将个人数据库与个人基因库比对，判断选取的一段时间T1在个人基因库中若为重点关注时间段，则发出预警信息，并加强选取时间T1的密度，生成分析和建议报告；在未发病时，通过个人基因库和个人数据库定量分析，预测发病时间以及分析各种诱导行为的发病概率；在发病后，提供有利建议；
所述个人数据库还包括个人心血管脉博数据和个人血液检测的生化数据，其中，个人血液检测的生化数据包括乳酸脱氢酶，肌红蛋白，肌钙蛋白，XBP-1转录盒因子，热休克蛋白，缺氧因子HIF1中一种或多种基因表达数据，所述个人血液检测的生化数据与个人心血管脉博数据相结合，构成个人体质和脉率信号数据，用于对心脏功能脉博信号与生化、基因数据进行整合分析。
2.根据权利要求1所述连续监测心血管的精准医疗系统，其特征在于：所述远程通信模块还通过网络与云服务器连接。
3.根据权利要求1所述连续监测心血管的精准医疗系统，其特征在于：所述智能终端为智能手机，或者为平板电脑，或者为台式电脑，或者为智能穿戴设备，或者为专用终端。
4.根据权利要求1所述连续监测心血管的精准医疗系统，其特征在于：判断用户是否处于睡眠状态，是则延迟或者放弃预警与提醒，否则发出报警与提醒信息。
5.根据权利要求1所述连续监测心血管的精准医疗系统，其特征在于：所述时间T1为5-10分钟，所述时间T2为一天，或者为一周，或者为一个月。
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