心脏生理参数测量方法、设备、终端及计算机存储介质
技术领域
本发明涉及心脏生理参数测量领域,具体涉及心脏生理参数测量方法、设备、终端及计算机存储介质。
背景技术
常用心脏功能检测以获取到参数的方式通常分为基于创伤性检测来获取的方式和基于无创伤性检测来获取的方式这两大类。
其中,基于创伤性检测来获取的方式包括心脏导管技术,例如冠状动脉造影术的方式来获取到心脏的生理参数;这种基于创伤性检测来获取参数的方式很可能会给检测对象带来伤害,且不方便进行多次重复性检查。基于无创伤性检测来获取参数的方式则包括以生成心电图/心音图等方式,这些检测方式需要在人体皮肤上的指定位置贴附传感器,长时间使用会使检测对象产生一定的心理负担。
综上所述,通过创伤性检测或无创伤性检测来获取心脏功能参数的方式,均会对检测对象造成生理或心理上的影响,从而不适于长期检测。
发明内容
有鉴于此,本发明提供心脏生理参数测量方法、设备、终端及计算机存储介质,通过检测对象躺在信息采集装置上的方式,提供了一种用户几乎无感的参数测量方法,不会对检测对象造成创伤,也不会造成生理或心理上的影响,利于长期检测。
本发明提出了以下具体的实施例:
本发明实施例提出了一种心脏生理参数测量方法,应用于设置有振动敏感传感器的信息采集装置,该方法包括:
通过一个或多个振动敏感传感器获取处于仰卧状态的待测对象的振动信息;其中,所述振动敏感传感器被配置为置于所述待测对象的左肩下方;
基于所述振动信息生成血流动力学相关信息;
基于所述血流动力学相关信息确定MC事件的MC特征点。
在一个具体的实施例中,所述振动敏感传感器是加速度传感器、速度传感器、位移传感器、压力传感器、应变传感器、应力传感器、或者是以加速度、速度、压力、或位移为基础将物理量等效性转换的传感器中的一种或多种。
在一个具体的实施例中,所述应变传感器是光纤传感器。
在一个具体的实施例中,所述振动敏感传感器被配置为置于所述待测对象的左肩肩胛骨的下方。
在一个具体的实施例中,所述振动敏感传感器的感应区域覆盖所述待测对象的左肩肩胛骨对应的背部区域。
在一个具体的实施例中,所述“基于所述振动信息生成血流动力学相关信息”,包括:
通过对所述振动信息进行预处理,生成血流动力学相关信息,其中,所述预处理包括滤波、去噪、信号缩放中的至少一种。
在一个具体的实施例中,
所述“基于所述血流动力学相关信息确定MC事件的MC特征点”,包括:
对所述血流动力学相关信息进行图形化展示;
在图形化展示界面确定人工标定的点;
将所述点设置为所述MC事件的MC特征点。
在一个具体的实施例中,该方法还包括:在所述图形展示界面展示提示信息;其中,所述提示信息用于提示进行MC事件的MC特征点的人工标定。
在一个具体的实施例中,所述“基于所述血流动力学相关信息确定MC事件的MC特征点”,包括:
基于特征搜索法从所述血流动力学相关信息中确定MC事件的MC特征点。
在一个具体的实施例中,所述“基于所述血流动力学相关信息确定MC事件的MC特征”,包括:
对所述血流动力学相关信息进行高频分量提取,以获取高频分量信号波形曲线;
通过特征搜索法对所述高频分量信号波形曲线进行特征搜索以确定MC事件的MC特征点。
在一个具体的实施例中,所述“对所述血流动力学相关信息进行高频分量提取”包括:
通过多项式拟合平滑滤波的方式对所述血流动力学相关信息进行高频分量提取。
在一个具体的实施例中,所述“基于所述血流动力学相关信息确定MC事件的MC特征点”,包括:
对所述血流动力学相关信息进行二阶微分处理以及四阶微分处理,分别生成二阶微分曲线和四阶微分曲线;
将所述二阶微分曲线的一个心动周期内的最高峰设置为辅助特征点;
将在所述二阶微分曲线和所述四阶微分曲线置于同一时间轴进行同步,并在所述四阶微分曲线上确定与所述二阶微分曲线上辅助特征点对应的时间点;
在同一个心动周期内,将所述四阶微分曲线上所述时间点之前的第一个波谷作为MC事件的MC特征点。
在一个具体的实施例中,该方法还包括:
基于所述血流动力学相关信息确定AVO事件的AVO特征点。
在一个具体的实施例中,所述“基于所述血流动力学相关信息确定AVO事件的AVO特征点”,包括:
对所述血流动力学相关信息进行图形化展示;并在图形化展示界面展示提示信息;其中,所述提示信息用于提示进行AVO事件的AVO特征点的人工标定
在所述图形化展示界面确定人工标定的点;
将所述点设置为AVO事件的AVO特征点。
在一个具体的实施例中,所述“基于所述血流动力学相关信息确定AVO事件的AVO特征点”,包括:
对所述血流动力学相关信息进行二阶微分处理生成二阶微分曲线;
将所述二阶微分曲线的一个心动周期内的最高峰作为AVO事件的AVO特征点。
在一个具体的实施例中,该方法还包括:
基于同一心动周期内MC特征点和AVO特征点对应的时间点确定IVCT。
在一个具体的实施例中,所述“基于同一心动周期内MC特征点和AVO特征点对应的时间点确定IVCT”,包括:
确定多个心动周期内的MC特征点对应的MC时间点和AVO特征点对应的AVO时间点;
基于同一心动周期内的MC时间点和AVO时间点确定各心动周期内的IVCT;
对各心动周期内的IVCT进行均值处理,以确定最终IVCT。
在一个具体的实施例中,该方法还包括:
对血流动力学相关信息对应的信号波形进行波峰搜索;
将相邻两个最高峰之间的波形对应的时间设置为一个心动周期。
在一个具体的实施例中,该方法还包括:
在通过振动敏感传感器获取处于仰卧状态的待测对象的振动信息的同时,获取所述待测对象的同步监测心电图;
基于所述同步监测心电图确定心动周期。
在一个具体的实施例中,该方法还包括:
在通过振动敏感传感器获取处于仰卧状态的待测对象的振动信息的同时,获取所述待测对象心尖区域的心音信号;
基于所述心音信号对应的曲线确定MC事件的MC特征点和AVO事件的AVO特征点;
利用所述心音信号获取到的MC特征点和/或AVO特征点对利用所述振动信息通过特征搜索法获取到的MC特征点和/或AVO特征点进行修正。
在一个具体的实施例中,所述振动敏感传感器与所述待测对象非直接接触。
在一个具体的实施例中,该方法还包括:
将所述MC特征点的信息、AVO特征点的信息和IVCT中的一个或多个进行输出。
本发明实施例还提出了一种心脏生理参数测量设备,该设备包括:
获取模块,用于通过一个振动敏感传感器获取处于仰卧状态的待测对象的振动信息;其中,所述振动敏感传感器被配置为置于所述待测对象的左肩下方;
生成模块,用于基于所述振动信息生成血流动力学相关信息;
确定模块,用于基于所述血流动力学相关信息中确定MC事件的MC特征点。
本发明实施例还提出了一种终端,该终端包括:
处理器;
存储所述处理器的可执行指令的存储器;
所述处理器用于:
通过一个振动敏感传感器获取处于仰卧状态的待测对象的振动信息;其中,所述振动敏感传感器被配置为置于所述待测对象的左肩下方;
基于所述振动信息生成血流动力学相关信息;
基于所述血流动力学相关信息中确定MC事件的MC特征点。
本发明实施例还提出了一种计算机存储介质,所述计算机存储介质中存储有计算机程序,所述计算机程序用于执行以下流程:
流程A、通过一个振动敏感传感器获取处于仰卧状态的待测对象的振动信息;其中,所述振动敏感传感器被配置为置于所述待测对象的左肩下方;
流程B、基于所述振动信息生成血流动力学相关信息;
流程C、基于所述血流动力学相关信息中确定MC事件的MC特征点。
本发明实施例还提出了一种心脏生理参数测量系统,包括:信息采集装置、信息处理装置;其中,所述信息采集装置包括一个或多个振动敏感传感器;
所述信息采集装置用于通过所述振动敏感传感器获取处于仰卧状态的待测对象的振动信息;其中,所述振动敏感传感器被配置为置于所述待测对象的左肩下方;
所述信息处理装置用于获取所述信息采集装置采集到的振动信息,并基于所述振动信息生成血流动力学相关信息,以及基于所述血流动力学相关信息确定MC事件的MC特征点。
以此,本发明实施例提出了心脏生理参数测量方法、设备、终端及计算机存储介质,其中,该方法应用于设置有振动敏感传感器的信息采集装置,该方法包括:通过一个或多个振动敏感传感器获取处于仰卧状态的待测对象的振动信息;其中,所述振动敏感传感器被配置为置于所述待测对象的左肩下方;基于所述振动信息生成血流动力学相关信息;基于所述血流动力学相关信息确定MC事件的MC特征点。以此,本发明的方案通过检测对象躺在信息采集装置上的方式,提供了一种用户几乎无感的参数测量方法,不会对检测对象造成创伤,也不会造成生理或心理上的影响,利于长期检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例中涉及到的心脏的结构示意图;
图2为本发明实施例提出的一种信息采集装置的示意图;
图3为本发明实施例提出的一种信息采集装置的结构示意图;
图4为本发明实施例提出的一种心脏生理参数测量方法的流程图;
图5为本发明实施例提出的一种心脏生理参数测量方法中振动信息的波形曲线示意图;
图6为本发明实施例提出的一种心脏生理参数测量方法中血流动力学相关信息的波形曲线示意图;
图7为本发明实施例提出的一种心脏生理参数测量方法中对第一血流动力学相关信息进行处理后生成的多条波形曲线示意图;
图8为图7中的多条波形曲线图的局部放大示意图;
图9为本发明实施例提出的一种心脏生理参数测量方法中信息采集装置的使用状态示意图;
图10为本发明实施例提出的一种信息采集装置的结构示意图;
图11为本发明实施例提出的一种信息采集装置中不同振动敏感传感器在肩区不同排布方式的示意图;
图12为本发明实施例提出的一种信息采集装置中辅助定位装置的示意图;
图13为本发明实施例提出的一种信息采集装置中辅助定位装置的示意图;
图14为本发明实施例提出的一种信息采集装置的区域分布示意图;
图15为本发明实施例提出的一种信息采集装置中光纤传感器的结构框图;
图16为本发明实施例提出的一种信息采集装置中光纤传感器的结构分解示意图;
图17为本发明实施例提出的一种信息采集装置的示意图;
图18为本发明实施例提出的一种心脏生理参数测量设备的结构框图;
图19为本发明实施例提出的一种终端的结构框图。
具体实施方式
在下文中,将更全面地描述本发明的各种实施例。本发明可具有各种实施例,并且可在其中做出调整和改变。然而,应理解:不存在将本发明的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图,而是应将本发明理解为涵盖落入本发明的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。
在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用,单数形式意在也包括复数形式,除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定,否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义,除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
实施例1
本发明实施例提出了一种心脏生理参数测量方法,用于获取心脏生理参数
如图1所示,心脏的结构以及心脏搏动的力学过程如下:心脏10包括四个腔室,右心房20与右心室30通过三尖瓣25相互连接,左心房40与左心室50通过二尖瓣45相互连接。血液从身体的上半部分经由上腔静脉15,以及从身体的下半部分经由下腔静脉17,回流到右心房20。所述右心房20的心肌和所述右心室的30乳头肌27同时收缩以打开三尖瓣25,从而使血液可以从右心房20流入右心室30,然后乳头肌27松弛时三尖瓣25闭合。当右心室30的心肌收缩时,迫使血液从右心室30通过肺动脉瓣35(标号是指到两侧脉瓣而非孔)进入肺动脉37,其将血液输送到肺,在肺中血液被氧化。氧化后的血液通过肺静脉38和39返回到左心房40。所述左心房40的心肌和左心室50的乳头肌47同时收缩,所述二尖瓣45打开使得氧化后的血液从所述左心房40流入所述左心室50,然后,所述乳头肌47松弛以使得所述二尖瓣45闭合。接着,所述左心室50压迫氧化血液通过主动脉瓣55进入主动脉60,所述主动脉60再经由外周血管系统将氧化血液递送到整个身体。
心脏的周期性搏动会导致各种变化的周期现象,例如心内压和心血管压、心房与心室的容积、心内瓣膜(包括二尖瓣、三尖瓣、主动脉瓣、肺动脉瓣)的启闭、血流速度等的周期变化。这些变化驱使血液在血管中沿着一定的方向流动。血流动力学(hemodynamics)研究的是血液在心血管系统中流动的力学,是以血液与血管的变形和流动为研究对象。本发明描述的“血流动力学相关信息”指任何与血流动力学相关的信息,可以包括但不限于,与血流产生相关的信息(例如心脏的收缩舒张导致射血)、与血流流动相关的信息(例如心排量CO(cardiac output)、左心室射血冲击主动脉弓)、与血流压力相关的信息(例如动脉收缩压、舒张压、平均动脉压)、与血管相关的信息(例如血管弹性)中的一种或几种。心脏的周期性搏动可以维持血液循环,因此与心脏搏动相关的各种参数,例如心内瓣膜的启闭、心房与心室容积的变化等,都是与血流动力学相关的信息。
本方案披露了一种通过测量人体身体的振动信息,再从身体振动信息中来获得血流动力学相关信息,再从血流动力学相关信息中获得所需的体征信息(例如心脏搏动中的各种参数)的方法。为此,在本方案中,首先利用信息采集装置采集人体的振动信息,然后从振动信息中分离出血流动力学相关信息(包含心脏振动信息,还包括血液流动的一些信息)。
再从血流动力学相关信息中提取特MC(Mitral Valve Closure,二尖瓣关闭,也可简写为MVC)特征点和AVO(Aortic Valve Opening,主动脉瓣打开)特征点。
图2所示是一种信息采集装置的示意图。信息采集装置可以包括一个或多个振动敏感传感器,其中,各振动敏感传感器可以各自单独开关实现多种不同振动敏感传感器组合的方式进行数据采集;例如可以只开启与待测对象的左肩下方对应的一个振动敏感传感器采集数据。
各所述振动敏感传感器设置的位置与人体的不同预设区域对应,且进一步的,振动敏感传感器可以包括以下一个或多个的任意组合:加速度传感器、速度传感器、位移传感器、压力传感器、应变传感器、应力传感器,此外还可以是以加速度、速度、位移、或压力为基础将物理量等效性转换的传感器(例如静电荷敏感传感器、充气式微动传感器、雷达传感器等)。其中应变传感器可以是光纤应变传感器。图2所示的信息采集装置包括振动敏感传感器。信息采集装置采集人体振动信息时,需要待测对象需要仰卧平躺在信息采集装置上,振动敏感传感器被配置为置于待测对象的左肩下方。在一些实施例中,所述信息采集装置也可以在椅子等坐具上实施,具体的,所述信息采集装置可以置于椅座上供待测对象坐,也可以置于椅背上供待测对象倚靠。
具体的,所述振动敏感传感器可以与所述待测对象非直接接触。
在一些实施例中,信息采集装置可以是一个垫子(如图3所示),振动敏感传感器可以是光纤传感器,待测对象需要平躺在上面,呈仰卧静息状态,如图3所示的分层图,中间层202包括传感器2021和支撑结构2022,其中传感器2021可以采用光纤传感器,光纤传感器灵敏度高,可以捕捉到人体微小的振动,测试者躺下时肩部对应在传感器上面。在一些实施例中,传感器2021下面可以有一层支撑结构2022来支撑传感器回弹,支撑结构2022可以是一层硬板。上层201以及下层203则是外套,用于将传感器2021和支撑结构2022封装。上层201还可以设置有定位标志2011,使得测试者可以准确快速地躺在测试位置上,具体的定位标志2011可以是肩部上方的挡块,也可以是颈枕,还可以是脚部的挡块等,以及人体轮廓线等,只要是可以突出表示,指示待测对象快速躺在预定位置上的标志都可以是定位标志。
光纤传感器测量人体振动的原理,当外力施加于光纤传感器上时,例如人体平躺在所述垫子上且处于静息状态时,人体的呼吸、心跳等会导致人体身体产生微小的震动,人体的微小身体振动可以造成光纤弯曲,光纤弯曲使经过光纤的光的参数发生变化,例如光强度发生变化。光强度的变化经过处理后可以用来表征人体的身体振动。
如图4所示,一种心脏生理参数测量方法100包括以下步骤:
步骤101、通过一个或多个振动敏感传感器获取处于仰卧状态的待测对象的振动信息;其中,所述振动敏感传感器被配置为置于所述待测对象的左肩下方;当所述振动敏感传感器被配置为置于所述待测对象的左肩下方时,所述振动敏感传感器可以获取的振动信息可以包括呼吸引起的振动、心脏收缩舒张引起的人体振动、血管形变引起的人体振动、和人体身体运动信息(也可称为人体体动信息)。其中心脏收缩舒张引起的人体振动可以包括心脏收缩舒张本身引起的人体振动,还包括心脏收缩舒张导致的血流流动引起的人体振动,例如心脏射血导致血液冲击主动脉弓引起的人体振动。血管形变引起的人体振动可以是心脏射血导致主动脉壁扩张形成脉搏波,脉搏波沿血管传导引起的人体振动。人体身体运动信息可以包括屈腿、抬腿、翻身、抖动等。具体来说,人体呼吸时会带动整个身体尤其是胸腔腹腔为主的身体部分进行有节律的振动,人体心脏收缩舒张也会带动整个身体尤其是心脏周围的身体振动,左心室向主动脉射血的瞬间血液会冲击主动脉弓,心脏本身及其连接的大血管部分作为一个整体也会发生一系列的运动,距离心脏越远的身体部分的振动会越弱。
具体的,附图5所示为获取到的待测对象的人体左肩部分振动信息的波形曲线。曲线1即为振动敏感传感器获取的振动信息的波形图,其中,横轴表示时间,纵轴表示进行归一化处理后的振动信息,无量纲。
具体的,所述振动敏感传感器被配置为置于所述待测对象的左肩肩胛骨的下方。且所述振动敏感传感器的感应区域覆盖所述待测对象的左肩肩胛骨对应的肩部区域。
步骤102、基于所述振动信息生成血流动力学相关信息;
具体的,步骤102中的所述“基于所述振动信息生成血流动力学相关信息”包括:
通过对所述振动信息进行预处理生成血流动力学相关信息,其中预处理可以包括滤波、去噪和信号缩放处理中的至少一种。例如,在一个实施例中,可以对所述振动信息进行滤除1Hz以下信息的处理,采用的滤波方法可以包括但不限于低通滤波、带通滤波、IIR(Infinite Impulse Response)滤波、FIR(Finite Impulse Response)滤波、小波滤波、零相位双向滤波、多项式拟合平滑滤波中的一种或多种,可以对振动信息进行至少一次滤波处理。如果振动信息中携带工频干扰信号,则还可设计工频滤波器滤除工频噪声。还可以对一些高频噪声(例如45Hz以上)进行去噪处理,处理后的信息可以根据情况进行信号缩放后可得到血流动力学相关信息。。
如图6所示,曲线2为基于所述振动信息生成的血流动力学相关信息的波形图,其中,横轴表示时间,具体的,曲线2是对曲线1进行滤波、去噪、信号缩放等处理后生成的血流动力学相关信息。
步骤103、基于所述血流动力学相关信息确定MC事件的MC特征点。
具体的,步骤103有几种不同的方式来实现:
方式一、对所述血流动力学相关信息进行图形化展示;
在图形化展示界面确定人工标定的点;
将所述点设置为所述MC事件的MC特征点。
具体的,在一个实施例中,可以通过例如显示器显示血流动力学相关信息对应的波形曲线,以此使得标定对象(例如医生,受过专业训练的操作人员)在该波形上进行标定,具体标定的点即为MC事件的MC特征点。
在具体的实施例中,人工标定点时,所述图形化展示界面可以预设放大显示功能,标定对象可以将血流动力学相关信息的图形化展示界面进行放大,以确定MC特征点。所述血流动力学相关信息的波形曲线还可以设置不同的滤波区间,例如,可以设置1-45HZ之间的任意滤波区间,具体的根据实际情况的不同,滤波频带区间可以有不同,例如可以为1-20HZ的区间,1-30HZ的区间,1-35HZ的区间,1-40HZ的区间,2-20HZ的区间、2-20HZ,以及处于1-45HZ范围内任意子范围的区间等,例如还可以为3-20HZ、3-21HZ、3-40HZ、3-25HZ、3-45HZ、5-20HZ、5-26HZ、5-40HZ、5-45HZ等等。标定对象可以根据所述血流动力学相关信息的波形曲线的细节展现程度自主选择滤波区间,以通过滤波获得细节更为丰富的血流动力学相关信息,来进行特征点标定。具体人工标定的点需要在波形曲线上或与波形曲线的距离小于预设值,以此避免将误触产生的点(例如手抖产生的触控点)设置为人工标定的点;且在具体的过程中,还可以在得到标定对象进一步确认的情况下,才会执行将当前人工标定的点设置为MC事件的MC特征点的操作。
而进一步的,为了提示标定对象进行标定操作,还可以在所述图形展示界面展示提示信息;其中,所述提示信息用于提示进行MC事件的MC特征点的人工标定。
方式二、基于特征搜索法从所述血流动力学相关信息中确定MC事件的MC特征点。特征搜索中的特征可以包括但不限于波峰、波谷、波宽、波幅、极大值、极小值、最大值、最小值等。
具体的,可以采用如下步骤来基于特征搜索法确定MC事件的MC特征点的。对所述血流动力学相关信息进行高频分量提取,以获取高频分量信号波形曲线;
通过特征搜索法对所述高频分量信号波形曲线进行特征搜索以确定MC事件的MC特征点。
在一些实施例中,振动敏感传感器为光纤传感器,光纤传感器敏感的是振动位移变化或者是振动位移变化引起的压力变化。振动信息本质上对应加速度、速度、位移变化信息,位移变化信息较为平滑,一些加速度或速度的变化细节在位移变化信息上较难识别。例如速度从0逐渐增加到某一峰值,再从该峰值逐渐递减到0,速度变化曲线形成先上升后下降的波形,但是位移变化曲线为单调波形。因此相较于与位移对应的信号分量而言,与速度、加速度对应的信号分量对应的峰谷时间宽度更窄,不妨称之为高频分量信息。心脏收缩舒张一个心动周期的时间通常为0.8秒左右,期间包含的心脏瓣膜的开启和关闭事件的信息相对来说属于高频分量信息因此需要通过高频分量提取例如二阶微分来提取对应的事件特征。在另一些实施例中,振动敏感传感器可以是加速度传感器,加速度传感器捕获的振动信息包含较为高频的信号特性,可以直接使用利用特征搜索法来确定MC时间的MC特征点,为了更好地突出细节特征,也可以进行更高频信息分量提取处理,确定MC事件的MC特征点。其中,具体的,所述“对所述血流动力学相关信息进行高频分量提取”包括:
通过多项式拟合平滑滤波的方式对所述血流动力学相关信息进行高频分量提取。
更具体的,进行二阶微分处理以及四阶微分处理等微分处理是其中的一种进行高频分量提取的方法。
方式三,当振动敏感传感器是光纤传感器,基于光纤传感器获取的振动信息生成的血流动力学信息,可以采用下述步骤来确定MC时间的MC特征点。
对所述血流动力学相关信息进行二阶微分处理以及四阶微分处理,分别生成二阶微分曲线和四阶微分曲线;
将所述二阶微分曲线的一个心动周期内的最高峰设置为辅助特征点;
将在所述二阶微分曲线和所述四阶微分曲线置于同一时间轴进行同步,并在所述四阶微分曲线上确定与所述二阶微分曲线上辅助特征点对应的时间点;
在同一个心动周期内,将所述四阶微分曲线上所述时间点之前的第一个波谷作为MC事件的MC特征点。
具体的,振动敏感传感器获得的是连续时间内的波形,包含若干个心动周期的数据,针对曲线中的总波形需要进行心动周期的划分,具体的方法如下:
对血流动力学相关信息对应的信号波形进行波峰搜索;
将相邻两个最高峰之间的波形对应的时间设置为一个心动周期。
具体的,例如可以是对曲线2进行波峰搜索,将波峰与下一个波峰之间的波形划分为一个心动周期,如图6所示。
具体的,如图7所示,曲线2是步骤102中的血流动力学相关信息的波形,曲线3是曲线2进行二阶微分处理后的波形曲线。在一个心动周期内,对曲线3进行波峰搜索,一个心动周期内的最高峰即为辅助特征点。
而如图8所示,图8是选取图7中包含一个完整心动周期波形的放大显示图。曲线4是对曲线2进行四阶微分处理后的波形曲线,将曲线4和曲线3置于同一个时间轴上同步,并在曲线4上确定与曲线2上辅助特征点对应的时间点;在同一个心动周期内,将曲线4上该时间点之前的第一个波谷作为MC事件的MC特征点。
在一些实施例中,心脏生理参数测量方法100还可以包括:基于所述血流动力学相关信息确定AVO事件的AVO特征点。
具体的,所述“基于所述血流动力学相关信息确定AVO事件的AVO特征点”,也包括多种方式来进行:
方式一、对所述血流动力学相关信息进行图形化展示;并在图形化展示界面展示提示信息;其中,所述提示信息用于提示进行AVO事件的AVO特征点的人工标定
在所述图形化展示界面确定人工标定的点;
将所述点设置为AVO事件的AVO特征点。
具体的,与人工标定MC事件的MC特征点类似,也可以人工标定AVO事件的AVO特征点。
方式二、对所述血流动力学相关信息进行二阶微分处理生成二阶微分曲线;
将所述二阶微分曲线的一个心动周期内的最高峰作为AVO事件的AVO特征点(也是前述MC特征点确定方式三中所述的辅助特征点)。
具体的,如图8所示,曲线3是曲线2进行二阶微分处理后的波形曲线。在一个心动周期内,对曲线3进行波峰搜索,一个心动周期内的最高峰即为AVO事件的AVO特征点。
MC事件或AVO时间实际发生和振动敏感传感器捕获到该事件之间的时间延迟较小,这个时间延迟在后续的IVCT计算中可以选择忽略不计,也可以选择给测得的IVCT赋予一个修正系数来进行修正。
在一些实施例中,在确定了MC特征点和AVO特征点之后,心脏生理参数测量方法100还可以包括:
基于同一心动周期内MC特征点和AVO特征点对应的时间点确定IVCT。
在确定了MC特征点、AVO特征点之后,具体的可以选取一个心动周期内的MC、AVO各自的时间点即MCT(Mitral Valve Closure Time)、AVOT(Aortic Valve Opening Time),然后依据下式确定IVCT。:
IVCT=AVOT-MCT;
具体的,在一个实施例中,
所述“基于同一心动周期内MC特征点和AVO特征点对应的时间点确定IVCT”,包括:
确定多个心动周期内的MC特征点对应的MC时间点和AVO特征点对应的AVO时间点;
基于同一心动周期内的MC时间点和AVO时间点确定各心动周期内的IVCT;
对各心动周期内的IVCT进行均值处理,以确定最终IVCT。
心动周期的划分方法可以有以下具体的方式:
方式一、对血流动力学相关信息对应的信号波形进行波峰搜索;
将相邻两个最高峰之间的波形对应的时间设置为一个心动周期。
而在其他的实施例中,还可以选用其他的方式来确定心动周期,例如还可以有:
方式二、在通过振动敏感传感器获取处于仰卧状态的待测对象的振动信息的同时,获取所述待测对象的同步监测心电图;具体的同步监测心电图为ECG(Electrocardiograph);
基于所述同步监测心电图确定心动周期。
具体的,可以给测试者同步监测心电图,由于心电图有电极连接,其中的波形稳定清晰,可以作为心动周期的划分定标,以此确定心动周期。
在一些实施例中,心脏生理参数测量方法100还可以包括:在通过振动敏感传感器获取处于仰卧状态的待测对象的振动信息的同时,获取所述待测对象心尖区域的心音信号PCG(Phonocardiogram);
基于所述心音信号PCG对应的曲线确定MC事件的MC特征点和/或AVO事件的AVO特征点;
利用所述心音信号获取到的MC特征点和/或AVO特征点对利用所述振动信息通过特征搜索法获取到的MC特征点和/或AVO特征点进行修正。
具体的,还可以选用通过心音信号对应的曲线获取到的MC特征点和/或AVO特征点来对利用血流动力学相关信息获取到的MC特征点和/或AVO特征点进行修正,以此在复杂环境下提高准确性。
在一些实施例中,在确定了MC特征点的信息、AVO特征点的信息、和IVCT之后,心脏生理参数测量方法100还可以包括:将所述MC特征点的信息、AVO特征点的信息、和IVCT中的一个或多个进行输出。例如,输出装置可以是显示器。
具体的,可以根据需要或者指令输出所确定的MC特征点的信息和/或AVO特征点的信息和/或IVCT。
在一些实施例中,两个振动敏感传感器可以相互叠加放置,都被配置为放置于待测对象的左肩下方,两个振动敏感传感器是同步工作的,其中一个振动敏感传感器获取的振动信息可以用来确定MC事件的MC特征点,另一个振动敏感传感器获取的振动信息可以用来确定AVO事件的AVO特征点。在另一些实施例中,多个振动敏感传感器可以同步工作,各个振动敏感传感器可以独立用来确定MC特征点、AVO特征点以及IVCT,然后利用多个振动敏感传感器获取的振动信息来相互验证,以鉴别并排除一些不合理信息。
以上是对方法进行的说明,针对信息采集装置,所述信息采集装置还可以包括人体辅助定位装置;所述人体辅助定位装置用以辅助限制待测对象,以使所述待测对象的不同预设区域与所述信息采集装置上的各所述振动敏感传感器对应。
具体的,在一个实施例中,所述人体辅助定位装置可以包括以下一个或多个的任意组合:左肩部挡块、右肩部挡块、左脚部挡块、右脚部挡块、颈枕、人体轮廓线。
如图9所示,心脏生理参数测量装置1000包括一个信息采集装置200及一个数据显示装置400。所述信息采集装置200为一床垫,被测量对象H16仰卧在床垫上,其背部面向床垫,在床垫上与被测量对象背部左肩胛骨对应的位置设置有一个振动敏感传感器230,所述振动敏感传感器230用于从待测对象H16肩部附近采集振动信号。其中所述振动敏感传感器的感应区域至少覆盖待测对象H16的左肩胛骨对应的背部区域。振动敏感传感器的感应区域是指振动敏感传感器实际用来感应振动的区域。例如,当振动敏感传感器是光纤传感器时,感应区域是指光纤传感器中光纤分布的区域。所述输出装置400用于对采集的信号进行显示。数据显示装置400可以是显示器、手机、平板电脑、投影仪、可穿戴设备(手表、耳机、眼镜等)、盲文显示器等中的一种或多种,其显示输出方式可以是图形显示、数字显示、语音播报、盲文显示等中的一种或多种,进一步,数据显示装置400可包括一个打印机,用于打印相关数据和分析报告。
床垫实施例1:
参见图10,该信息采集装置200的实施例为一种床垫200a,图10为床垫200a的俯视示意图,该床垫200a包括一本体210a以及安装在本体210a的左肩振动敏感传感器230a,所述左肩振动敏感传感器230a分布在该本体210a上方左侧,并与被测量对象背部左肩胛骨对应的位置。
所述本体210a包括一头部区212a和一背区216a,所述头部区212a位于该本体210a上方,该头部区212a与被测量对象头部位置对应,用于供被测量对象的头部抵靠,所述背区216a位于头部区212a的下方,并与被测量对象的背部位置对应,用于供被测量对象背部抵靠。
所述背区216a包括一肩区215a,所述肩区215a位于该背区216a上方并与头部区212a相邻,所述肩区215a用于供被测量对象肩膀抵靠,所述肩区215a包括第一位置213a,第一位置213a位于该肩区215a的左侧并与被测量对象背部左肩胛骨位置对应,所述第一位置213a处安装了一左肩振动敏感传感器230a,当被测量对象仰卧在床垫200a上(其背部面向床垫),所述左肩振动敏感传感器230a用于供被测量对象肩部抵靠,并感应被测量对象肩部的振动信号。所述本体210a可以包括一皮套,皮套上设置一口袋,所述左肩振动敏感传感器230a安装在口袋中。
所述本体210a为矩形,其长度L6为1850mm,宽度为L7为850mm。所述肩区215a为矩形,所述肩区215a的顶边距离本体210a顶边的距离L1为398mm,所述肩区215a的长度L3为244mm,宽度与本体210a一致。所述第一位置213a为矩形,其长度与肩区215a一致,宽度L4为159mm,所述第一位置213a的顶边距离本体210a顶边的距离L1为398mm,第一位置213a的底边距离本体210a顶边的距离L2为642mm,第一位置213a的左边侧与本体210a的左边侧的距离L5为205mm,所述左肩振动敏感传感器230a的形状及尺寸与第一位置213a一致。
本实施例中床垫中的相关尺寸,即L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、的取值,对身高在155cm~188cm范围内,肩宽在38cm~50cm范围内的待测对象来说是较为理想的尺寸,
在其他实施例中,所述尺寸L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7可以在本实施例中上述尺寸基础上根据待测对象的体型上下浮动一定的尺寸,例如±5mm。
在其他实施例中,信息采集装置200可以包括一个振动敏感传感器,该振动敏感传感器采用光纤传感器,光纤传感器被封装后形成一个长方体,其宽度可以是100mm-200mm,长度可以是200mm-290mm,厚度可以是大于等于1mm的尺寸。信息采集装置200被配置为置于待测对象的左肩肩胛骨的下方。在其他实施例中,信息采集装置200的外形还可以是人体仰卧的左肩肩胛骨的横剖面的形状,使得其置于待测对象左肩下时覆盖待测对象的左肩肩胛骨。
在其他实施例中,所述左肩振动敏感传感器也可为其他形状,比如:圆形、椭圆形、三角形。
所述左肩振动敏感传感器在本体上的位置可以在本实施例基础上在一定范围内调整或浮动,所述振动敏感传感器可以为多个,多个不同的振动敏感传感器的信号传输是相互独立,各振动敏感传感器的感应区域可以全部或者部分对应被测量对象左肩胛骨位置,均在本方案的保护范围之内。如图11所示,图中虚线表示肩区,阴影部分表示振动敏感传感器的感应区域。在一些实施例中,多个振动敏感传感器也可以实施为一个振动敏感传感器,该一个振动敏感传感器有多个感应区域,各感应区域的空间关系可以是如图11所示。
在其他实施例中,所述挡块的位置、形状、尺寸可以在一定范围内变化或调整,只要能够让被测量对象在仰卧时其肩胛骨的位置与振动敏感传感器大致对应,并限制被测量对象在测量过程中大幅度移动,同时不会让被测量对象有很强的不舒适感,从而减少测量误差,如图12中阴影部分所示。
在其他实施例中,可以采用凹坑方式限定被测量对象在仰卧时其头部和肩膀的位置,如图13所示,图中阴影部分为床垫上的凹坑,这些凹坑设置在头部区、背区或肩区用于供被测量对象头部、背部、肩膀所抵靠,这些凹坑不仅可以保证被测量对象在仰卧时其肩胛骨的位置与振动敏感传感器大致对应,并且可以根据人体工程学,设计出能够让被测量对象感到舒适、自然的床垫结构,提升用户体验。
在其他实施例中,也可以采取划线、标识文字方式在床垫上标识相关位置区域,以限定被测量对象在床垫上仰卧的位置,从而保证被测量对象的肩胛骨与振动敏感传感器对应,如图14所示,具体的信息采集装置可以包括头部区(可以有多种不同标识方式)、肩区(肩区可以包括左肩胛骨区)、背区、脚部区;各不同的区域分别与待测对应的人体区域对应;具体的,头部区对应人体的头部,肩区与人体的肩部对应,更进一步的,左肩胛骨区对应人体的左肩胛骨(在一些实施例中,左肩胛骨区还可以命名为第一位置);背区对应人体的背部,脚部区对应人体的脚步;此外在实际的应用中,各区域的名称还可以根据需要进行灵活的调整,例如头部区还可以命名为第一区域。
在其他实施例中,所述振动敏感传感器无需固定在左肩位置,可以将床垫中的传感器设计为可活动的结构,当被测量对象仰卧在床垫上时,可根据被测量对象肩胛骨位置灵活调整振动敏感传感器的位置,从而让振动敏感传感器与被测量对象的肩胛骨对应。
在其他实施例中,所述振动敏感传感器可以是加速度传感器、速度传感器、位移传感器、压力传感器、应变传感器、应力传感器,或者以加速度、速度、压力、位移为基础将物理量等效性转换的传感器器(例如静电荷敏感传感器、充气式微动传感器、雷达传感器等)。其中应变传感器可以是光纤传感器。
在本方案一些实施例中,如图10中所示的230a振动敏感传感器可以采用光纤传感器230F,参见图15,所述光纤传感器230F包括一传感垫232、一控制盒234和一通信线路236。
图16为光纤传感器230F的结构分解图,传感垫232从上到下包括一上盖232a、一光纤层232b、一网格层232c、一下盖232d。所述上盖232a和下盖232b采用硅胶材料,将光纤层232b、网格层232c夹在中间用于保护光纤,也可以分散外力使外力沿力作用点分散。
所述光纤层232b可以是蛇形结构,也可以是环状结构,所述环状结构由一根光纤在同一平面环绕成多个环而形成。每一光纤环可以形成基本上是具有圆形边缘的平行四边形的结构(例如长方形、正方形等),没有急剧的弯曲。在其他实施例中,所述环状光纤结构可以是圆形或椭圆形。在其他实施例中,所述环状结构也可形成没有急剧弯曲的不规则形状。
所述网格层232c由具有贯通孔的重复图案的任何合适的材料构成,在其他实施例中,网格由交织的纤维构成,例如,聚合纤维、天然织物纤维、复合织物纤维或其他纤维。在其他实施例中,上盖232a、下盖232b也可以采用其他柔软材料,或者一体成型。在其他实施例中,光纤传感器230F可进一步包括一外套,外套采用防水保护材质,将上盖232a、光纤层232b、网格层232c、下盖232d包裹成一体。在其他实施例中,传感垫232可进一步包括一支撑结构,支撑结构可以是硬性结构,例如硬纸板、硬塑料板、木板等,支撑结构可以给光纤层232b提供支撑,当外力施加于光纤层232b之上时,使光纤层的变形回弹更快,因此光纤层可以获得高频率的信号。
所述控制盒234包括光源234a、光源驱动器234b、接收器234c、放大滤波电路234d、模数转换模块234e和控制处理模块234g。光纤层232b的一端连接光源234a,光源234a可以是LED光源,光源234a与光源驱动器234b连接,光源驱动器234b用于控制光源的开关和能级。光纤层232b的另一端与接收器234c连接,接收器234c用于接收经过光纤层232b传输的光信号,接收器234c与放大滤波电路234d连接,放大滤波电路234d与模数转换器234e连接。
所述放大滤波电路234d用于对信号进行滤波,在本实施例中,所述放大滤波电路234d采用交流耦合电路和低通滤波电路,在其他实施例中,也可以采用其他带通滤波电路进行滤波处理。
模数转换器234e用于将接收到的光信号进行模数转换,转换为数字信号。光源驱动器234b、模数转换器234e与控制处理模块234g相连。控制处理模块234g用于控制光源驱动器234b工作以驱动光源234a发光。
当光纤传感器230F置于被测量对象身体下方,被测量对象对光纤传感器230F施加外力,网格层232d可以使原本会施加于光纤上某一作用点的外力分散从而分布到该作用点周围的光纤上。光纤层232b发生微弯,导致光纤层232b传输的光的参数(如光强)发生变化,接收器234c可以接收发生变化后的光,并且由控制处理模块234g对光变化量进行处理和计算。光纤层232b产生的弯曲量依赖于外力、光纤直径、网格纤维的直径、网格开口尺寸,通过设置光纤直径、网格纤维直径、网格开口尺寸等不同参数组合,可以使得当外力施加时光纤的弯曲量不同,使光纤传感器230F具有不同的灵敏度。
在本实施例中,所述控制盒234安装在床垫的边缘,在其他实施例中,所述控制盒234可进一步与数据显示装置400集成为一体。
在其他实施例中,所述光源驱动器234b、接收器234c、放大滤波电路232d、模数转换模块232e和控制处理模块234g五个模块可以合并成为一个模块来执行所有功能。
所述通信线路236为一电线,用于将控制盒234与数据显示装置400连接起来并实现数据通信,在其他实施例中,所述通信线路236可以为一个无线通信模块,该无线通信模块可集成到控制盒234中,所述无线通信模块可以是WIFI模块、蓝牙模块、NB-IOT模块、2G、3G、4G、5G模块中的一种。
为说明本方案一些实施例的有益效果,采用以下设备进行信号采集:
信息采集装置:床垫200a;左肩振动敏感传感器230a采用光纤传感器;信息显示装置:显示器一台。
一般地,为保证所采集信号质量,需要在待测对象处于比较安静的状态下进行测量。
而在另一个具体的实施例中,信息采集装置也可以如图17所示,如图17,其中的信息采集装置包括床垫100d,以及设置在床垫100d上的振动敏感传感器10d,具体的振动敏感传感器10d覆盖床垫100d上与人体背部对应的整个区域。
实施例2
本发明实施例2还公开了一种心脏生理参数测量设备,应用于设置有振动敏感传感器的信息采集装置,如图18所示,该设备包括:
获取模块301,用于通过一个或多个振动敏感传感器获取处于仰卧状态的待测对象的振动信息;其中,所述振动敏感传感器被配置为置于所述待测对象的左肩下方;
生成模块302,用于基于所述振动信息生成血流动力学相关信息;
确定模块303,用于基于所述血流动力学相关信息确定MC事件的MC特征点。
具体的,本发明实施例2还公开了其他相关的技术特征,具体的相关技术特征请参见实施例1的记载。
实施例3
本发明实施例3还公开了一种终端,应用于设置有振动敏感传感器的信息采集装置,如图19所示,该终端包括:
处理器401;
存储所述处理器的可执行指令的存储器402;
所述处理器401用于:
通过一个或多个振动敏感传感器获取处于仰卧状态的待测对象的振动信息;其中,所述振动敏感传感器被配置为置于所述待测对象的左肩下方;
基于所述振动信息生成血流动力学相关信息;
基于所述血流动力学相关信息确定MC事件的MC特征点。
具体的,本发明实施例3还公开了其他相关的技术特征,具体的相关技术特征请参见实施例1的记载。
实施例4
本发明实施例4还公开了一种计算机存储介质,应用于设置有振动敏感传感器的信息采集装置,所述计算机存储介质中存储有计算机程序,所述计算机程序用于执行以下流程:
流程A、通过一个或多个振动敏感传感器获取处于仰卧状态的待测对象的振动信息;其中,所述振动敏感传感器被配置为置于所述待测对象的左肩下方;
流程B、基于所述振动信息生成血流动力学相关信息;
流程C、基于所述血流动力学相关信息确定MC事件的MC特征点。
具体的,本发明实施例4还公开了其他相关的技术特征,具体的相关技术特征请参见实施例1的记载。
实施例5
本发明实施例5还提出了一种心脏生理参数测量系统,包括:信息采集装置、信息处理装置;其中,所述信息采集装置包括一个或多个振动敏感传感器;
所述信息采集装置用于通过所述振动敏感传感器获取处于仰卧状态的待测对象的振动信息;其中,所述振动敏感传感器被配置为置于所述待测对象的左肩下方;
所述信息处理装置用于获取所述信息采集装置采集到的振动信息,并基于所述振动信息生成血流动力学相关信息,以及基于所述血流动力学相关信息确定MC事件的MC特征点。
具体的,本发明实施例5还公开了其他相关的技术特征,具体的相关技术特征请参见实施例1的记载。此外,本发明实施例5中的信息采集装置与实施例1中的信息采集装置一致,信息处理装置的功能与实施例1中的方法对应。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图,附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中,也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块,也可以进一步拆分成多个子模块。
上述本发明序号仅仅为了描述,不代表实施场景的优劣。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景,但是,本发明并非局限于此,任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。