CN112336308A - 一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置及其使用方法,其中,装置包括:位于装置本体内侧的声音传感器,用于采集进行吞咽行为产生的音频信号;位于装置本体的控制模块,用于将采集到的所述音频信号进行数据处理得到特征信息,根据所述特征信息建立所述特征信息与吞咽功能之间的对应关系,根据所述对应关系对吞咽肌群的健康状况进行判断;连接所述声音传感器及控制模块的数据传输模块,用于将所述声音传感器采集的音频信号传输至所述控制模块。本装置方便携带,并可以通过智能移动手机将信息进行传送的优点,出院后患者可在家自行检测,并与医师共享吞咽检测的结果,避免了预约挂号和频繁复诊的麻烦,具有应用于临床和进一步推广的价值。
Description
技术领域
本发明涉及诊断装置技术领域,特别是涉及一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置及其使用方法。
背景技术
吞咽是一种复杂的反射动作,它使食团从口腔经咽、食管入胃,其过程包括口腔期、咽期和食管期。若参与吞咽过程的器官、肌肉、神经发生损伤,则有可能导致吞咽困难。
口腔癌是目前全球第9大恶性肿瘤,其发病部位与吞咽功能密切相关。目前,口腔癌治疗目前口腔癌临床治疗是以手术为主,术后放化疗辅助的临床综合序列治疗。吞咽困难是口腔癌患者术后最常见的并发症,严重影响患者营养摄取,进而影响患者的康复;如果处理不当吞咽困难引起的误吸等情况,甚至会出现生命危险。准确地诊断与评估对治疗吞咽困难的患者有着十分重要的意义。
目前常用的检查与评估吞咽困难的方法有鼻咽纤维镜吞咽检查(FEES)、吞咽造影检查(VFSS)和洼田饮水试验等,这些方法均需要由经验丰富的临床医师配合进行。
发明内容
本发明提供一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置及使用方法,患者通过佩戴可穿戴监测装置,实现自主检测吞咽功能,方便、快捷地反应患者吞咽情况,对于患者的治疗及术后康复情况的评估具有重要意义。
本发明一实施例提供一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置,包括:
位于装置本体内侧的声音传感器,用于采集进行吞咽行为产生的音频信号;
位于装置本体的控制模块,用于将采集到的所述音频信号进行数据处理得到特征信息,根据所述特征信息建立所述特征信息与吞咽功能之间的对应关系,根据所述对应关系对吞咽肌群的健康状况进行判断;
连接所述声音传感器及控制模块的数据传输模块,用于将所述声音传感器采集的音频信号传输至所述控制模块。
进一步地,所述将采集到的所述音频信号进行数据处理得到特征信息,包括:
信号分割阶段;具体地,将音频信号转化为能量信号,并在移动窗口中进行求和运算,得到能量和;根据所述能量和,识别并分割所述音频信号中的音频事件;其中,所述音频事件包括:咳嗦,吞咽,噪声;通过以下公式计算移动窗口中的能量和:
其中,WEt表示中心时间为t的移动窗口的能量,n为窗口内采样点数目,Xt(i)表示移动窗口中的离散采样点i;
特征提取阶段;具体地,根据所述音频事件进行音频特征提取;其中,所述音频特征提取包括:
计算过零率:
其中,ZCRt为中心时间为t的移动窗口的过零率,n为窗口内采样点数目,sign表示符号位,Xt(i)为移动窗口中的第i个采样点;
计算谱通量:
其中,SFt表示中心时间为t的移动窗口的谱通量,n为窗口内采样点数目,pt(i)表示移动窗口中的的第i个频谱振幅;
计算谱中心:
其中,SCt表示中心时间为t的移动窗口的谱中心,n为窗口内采样点数目,pt(i)表示移动窗口中的的第i个频谱振幅;
计算谱下降点:
其中,SRFt表示中心时间为t的移动窗口的谱下降点,max为取最大值,h表示频谱振幅小于预设阈值的最大频率,pt(i)为移动窗口中的的第i个频谱振幅,threshold为预设阈值;
计算带宽:
其中,BWt为带宽,n为窗口内采样点数目,SCt表示谱中心,pt(i)为移动窗口中的的第i个频谱振幅,i表示采样点;
计算梅尔频率倒谱系数:
其中,cn表示梅尔频率倒谱系数,K为19,Sk表示傅里叶变换能量参数的带通滤波器输出,n为窗口内采样点数目,k为1至19中任一的自然数,L表示倒频谱的阶数;
计算峰值能量频率:
其中,PFt表示中心时间为t的移动窗口的峰值能量频率,fmax表示信号最高频率,FM表示信号傅里叶变换;
计算样本熵:
其中,SEt表示中心时间为t的移动窗口的样本熵,n为窗口内采样点数目,Xt(i)表示移动窗口中的离散采样点i。
进一步地,所述根据所述特征信息建立所述特征信息与吞咽功能之间的对应关系,包括:
根据线性规划方法将所述特征向量转化为连续指数,根据特征向量将音频事件中咳嗦和吞咽识别出来,咳嗦和吞咽的事件个数与吞咽功能建立对应关系;其中,所述对应关系通过以下公式确定:
TD=C+Nc×P1+Ns×P2;
其中,TD表示吞咽困难程度,Nc表示咳嗦次数,Ns表示吞咽次数,C、P1、P2均为常数,具体地,C为2.193、P1为0.004205、P2为0.016751。
进一步地,所述的一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置,还包括:
与所述控制模块连接的信号输出模块,用于将吞咽肌群的健康状况的判断结果输出至设备终端。
进一步地,所述声音传感器为皮肤接触式喉部麦克风,所述皮肤接触式喉部麦克风的频率范围为200Hz-3kHz。
进一步地,所述声音传感器至少为两组,且受试者佩戴测量评估吞咽功能的可穿戴装置后,两组声音传感器分别位于咽喉的左右两侧。
进一步地,所述的一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置,还包括:卡扣,用于受试者佩戴测量评估吞咽功能的可穿戴装置。
进一步地,所述的一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置,还包括:长度调节扣,用于受试者在佩戴测量评估吞咽功能的可穿戴装置时,依据颈围进行长度调节。
本发明一实施例还提供一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置的使用方法,包括:
受试者保持直立坐姿,用酒精擦拭下颏下区及下颌下区皮肤,将测量评估吞咽功能的可穿戴装置的置于消毒区域内,适当收紧条带进行固定;
受试者连续喝下不少于30ml水,以产生连续的吞咽行为;
通过移动终端控制所述测量评估吞咽功能的可穿戴装置采集连续的吞咽行为所产生的音频信号;
所述测量评估吞咽功能的可穿戴装置内置的控制模块,将采集到的所述音频信号进行数据处理得到特征信息,根据所述特征信息建立所述特征信息与吞咽功能之间的对应关系,根据所述对应关系对吞咽肌群的健康状况进行判断,并将判断结果传输至移动终端。
与现有技术相比,本发明实施例的有益效果在于:
本发明一个实施例提供一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置及其使用方法,其中,所述装置包括:位于装置本体内侧的声音传感器,用于采集进行吞咽行为产生的音频信号;位于装置本体的控制模块,用于将采集到的所述音频信号进行数据处理得到特征信息,根据所述特征信息建立所述特征信息与吞咽功能之间的对应关系,根据所述对应关系对吞咽肌群的健康状况进行判断;连接所述声音传感器及控制模块的数据传输模块,用于将所述声音传感器采集的音频信号传输至所述控制模块。本发明实现患者可以通过佩戴本装置自行评估吞咽功能,无需医生辅助;本装置方便携带,并可以通过智能移动手机将信息进行传送的优点,出院后患者可在家自行检测,并与医师共享吞咽检测的结果,避免了预约挂号和频繁复诊的麻烦,具有应用于临床和进一步推广的价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式,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的附图。
图1是本发明某一实施例提供的一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置的结构图;
图2是本发明另一实施例提供的一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置的结构图;
图3是本发明某一实施例提供的一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置的装置图;
图4是本发明某一实施例提供的一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置的音频信号处理图;
图5是本发明某一实施例提供的一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置的佩戴示意图;
图6是本发明另一实施例提供的一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置的佩戴示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
应当理解,文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述,不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解,在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样,除非上下文清楚地指明其它情况,否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合,并且包括这些组合。
口腔癌(Oral cancer)指发生在口腔的恶性肿瘤的总称,包括牙龈癌、舌癌、软硬腭癌、颌骨癌、口底癌、口咽癌等以及发生于颜面部皮肤黏膜的癌症,占全身恶性肿瘤2.9%,排第9位。据统计,全球每年有将近600000个口腔癌新发病例,同时有将近300000人由于口腔癌的进展和复发丧失生命。在中国,口腔癌每年新发病例48100例,死亡病例达22100例。
目前其治疗方案主要以手术为主,但是口腔肿瘤的手术治疗是一种造成面部畸形的治疗,患者术后的生活质量及精神心理状态均受到严重的影响。口腔癌手术导致的吞咽困难容易导致患者发生误吸,且极易导致吸入性肺炎、营养不良、窒息等病症,甚至导致机体营养代谢紊乱炎,严重影响患者预后及生活质量。成功、合适的手术方式固然重要,但术后及时的指导和护理,能够促进患者术后恢复,有利于患者预后及身心健康,也是不可忽视的。对吞咽困难的治疗需要尽早进行,且要长期跟踪,根据不同吞咽困难程度实施不同的治疗护理方案。因此,对口腔癌术后患者进行吞咽能力的评估与诊断是十分重要的。
临床上,目前常用的吞咽困难检查方式大致分为三种:医师使用专业器械评估、患者自评、吞咽水或流质食物测量。据相关文献报道,吞咽造影检查是在X线透视下,运用功能性定量的液体、糊状液体和固态钡剂,通过正位和侧位动态图像,观察口、咽、食管的活动,并测量一些参数以评估吞咽功能的情况,被认为是诊断吞咽困难会的“金标准”。然而VFSS难以发现咽喉处唾液残留,不能定量分析咽收缩力和食团内压和反映咽感觉功能,除此以外,患者在接受检查时会受到辐射的影响,而且大多数患者并不喜欢钡的味道。鼻咽显微镜能够提供高效可靠的吞咽障碍处理策略,较全面的评估吞咽的运动和感觉功能,能在床旁甚至在ICU中进行,不接触放射线辐射,进行生物反馈治疗,但这项检查着重局部观察,不能观察吞咽全过程以及环咽肌和食管的功能,且每次进行需要医师及设备。MDADI问卷是患者自评方法,能够主观地反应患者自己目前吞咽状况,但是主观性强,结果局限于患者对自身情况的认知,常无法准确反应患者目前实际康复水平;洼田饮水试验与仪器检测相比精确程度较低,其结果能够粗略反应目前患者吞咽情况,但需要经验丰富的专科医师进行分析评估。
具体地,现有的评估方法的设备与检查方法包括:
1、洼田饮水试验
洼田饮水试验是日本学者洼田俊夫提出的评定吞咽障碍的实验。具体方法为患者端坐,喝下30毫升温开水,观察所需时间和呛咳情况。1级(优):能顺利地1次将水咽下;2级(良:)分2次以上,能不呛咳地咽下;3级(中):能1次咽下,但有呛咳;4级(可):分2次以上咽下,但有呛咳;5级(差):频繁呛咳,不能全部咽下。
表1洼田饮水实验等级等级
等级 | 定义 |
1 | 无呛咳,吞咽2次及以下 |
2 | 无呛咳,吞咽3次及以上 |
3 | 1-2次呛咳,吞咽1次及以下 |
4 | 1-2次呛咳,吞咽2次及以上 |
5 | 3次呛咳及以上 |
2、吞咽造影检查
在参与研究之前,进行VFSS检测,由专科医师根据他们的检查结果及临床症状对其吞咽困难的严重程度进行了相应的评估。患者清洁口腔,排痰处理;插鼻饲管者拔出鼻饲管,取直立位或坐位,依次服用不同质地造影剂食物,先喂糊状,后液体和固体,量由少到多,在X线透视下,针对口、咽、喉、食管吞咽动作所作的特殊造影,其内容包括:口腔期:观察口唇闭合,舌的搅拌运动,舌的运动功能,软腭的活动即有无鼻腔返流,口腔内异物滞留;咽期:观察吞咽反射的启动的触发时间、咽缩肌舒缩活动、咽喉上台程度、会厌即声门关闭、会厌谷及梨状窦异常滞留残留,有无误吸呼吸道、误吸食物的浓度和误吸量;食管期:观察上括约肌能否开放、开放程度、食管的蠕动、食管下括约肌开放等。根据检查结果,对受试者吞咽功能进行评估。
3、鼻咽纤维镜吞咽检查(FEES)
鼻咽纤维镜吞咽检查过程是先让受试者坐正,将为纤维内视镜经鼻孔插入到病患下咽部,在吞咽前后观察下咽部、喉部及气管近端,依医师指令发音并做舌咽部动作,并尝试不同质地或不同粘稠度的食物,为方便观察,我们会在试吃食物中添加微量食用染料。医师可以从计算机屏幕上观察受试者吞咽前和吞咽后的情况,包括咽期起始延迟、吞咽后食物残留在会厌谷和梨状窝的情况以及吞咽前或后的误吸以此评估受试者的吞咽困难程度。
第一方面。
口腔癌患者术后吞咽困难的准确评估尤为重要,它关系到患者术后康复,影响患者社交、个人认知等心理康复。因此,寻找合适的评估吞咽困难方法是目前十分重要的临床研究。随着科技的进步,使用便携式设备进行医疗诊断评估方法逐渐普及。Mobile Health的定义是以移动设备作为媒介的医疗和公共卫生实践,可以包括移动手机、患者监控设备、个人数字助理等无线设备。
本发明提出了一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置,该装置可用于定量评估和吞咽能力的可视化。
请参阅图1-2,本发明某一实施例提供一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置,包括:
位于装置本体内侧的声音传感器10,用于采集进行吞咽行为产生的音频信号。
如图3所示,在某一具体实施方式中,所述声音传感器10至少为两组,且受试者佩戴测量评估吞咽功能的可穿戴装置后,两组声音传感器分别位于咽喉的左右两侧。
所述声音传感器为皮肤接触式喉部麦克风11、12,所述皮肤接触式喉部麦克风的频率范围为200Hz-3kHz。
位于装置本体的控制模块30,用于将采集到的所述音频信号进行数据处理得到特征信息,根据所述特征信息建立所述特征信息与吞咽功能之间的对应关系,根据所述对应关系对吞咽肌群的健康状况进行判断。
在某一具体实施方式中,所述将采集到的所述音频信号进行数据处理得到特征信息,包括:
信号分割阶段;具体地,将音频信号转化为能量信号,并在移动窗口中进行求和运算,得到能量和;根据所述能量和,识别并分割所述音频信号中的音频事件;其中,所述音频事件包括:咳嗦,吞咽,噪声;通过以下公式计算移动窗口中的能量和:
其中,WEt表示中心时间为t的移动窗口的能量,n为窗口内采样点数目,Xt(i)表示移动窗口中的离散采样点i;
特征提取阶段;具体地,根据所述音频事件进行音频特征提取;其中,所述音频特征提取包括:
计算过零率:
其中,ZCRt为中心时间为t的移动窗口的过零率,n为窗口内采样点数目,sign表示符号位,Xt(i)为移动窗口中的第i个采样点;
计算谱通量:
其中,SFt表示中心时间为t的移动窗口的谱通量,n为窗口内采样点数目,pt(i)表示移动窗口中的的第i个频谱振幅;
计算谱中心:
其中,SCt表示中心时间为t的移动窗口的谱中心,n为窗口内采样点数目,pt(i)表示移动窗口中的的第i个频谱振幅;
计算谱下降点:
其中,SRFt表示中心时间为t的移动窗口的谱下降点,max为取最大值,h表示频谱振幅小于预设阈值的最大频率,pt(i)为移动窗口中的的第i个频谱振幅,threshold为预设阈值;
计算带宽:
其中,BWt为带宽,n为窗口内采样点数目,SCt表示谱中心,pt(i)为移动窗口中的的第i个频谱振幅,i表示采样点;
计算梅尔频率倒谱系数:
其中,cn表示梅尔频率倒谱系数,K为19,Sk表示傅里叶变换能量参数的带通滤波器输出,n为窗口内采样点数目,k为1至19中任一的自然数,L表示倒频谱的阶数;
计算峰值能量频率:
其中,PFt表示中心时间为t的移动窗口的峰值能量频率,fmax表示信号最高频率,FM表示信号傅里叶变换;
计算样本熵:
其中,SEt表示中心时间为t的移动窗口的样本熵,n为窗口内采样点数目,Xt(i)表示移动窗口中的离散采样点i。
在某一具体实施方式中,所述根据所述特征信息建立所述特征信息与吞咽功能之间的对应关系,包括:
根据线性规划方法将所述特征向量转化为连续指数,根据特征向量将音频事件中咳嗦和吞咽识别出来,咳嗦和吞咽的事件个数与吞咽功能建立对应关系;其中,所述对应关系通过以下公式确定:
TD=C+Nc×P1+Ns×P2;
其中,TD表示吞咽困难程度,Nc表示咳嗦次数,Ns表示吞咽次数,C、P1、P2均为常数,具体地,C为2.193、P1为0.004205、P2为0.016751。
连接所述声音传感器及控制模块的数据传输模块20,用于将所述声音传感器采集的音频信号传输至所述控制模块。
在某一具体实施方式中,所述的一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置,其特征在于,还包括:
与所述控制模块连接的信号输出模块40,用于将吞咽肌群的健康状况的判断结果输出至设备终端。
请参阅图3,在某一具体实施例中,所述信号输出模块40为信号传输数据线20,将吞咽肌群的健康状况的判断结果输出至设备终端30。
在另一具体实施例中,所述信号输出模块包括:有线传输及无线传输;进一步地,无线传输不限制于:蓝牙、WIFI、BT、zigbee、NB-IoT等传输方式。
请参阅图3,在某一具体实施方式中,所述的一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置,还包括:
卡扣40,用于受试者佩戴测量评估吞咽功能的可穿戴装置。
长度调节扣50,用于受试者在佩戴测量评估吞咽功能的可穿戴装置时,依据颈围进行长度调节。
在某一具体实施例中,所述长度调节扣并不仅限于卡扣、拉力带、魔术贴等可用于长度调节的结构装置。
在某一具体实施例中,通过喉传感器皮肤接触式麦克风获取患者吞咽活动时的音频信号,通过算法计算分析来评估患者的吞咽困难程度,为患者进一步的治疗及护理提供新的思路。如图4的音频图所示,我们可以分析吞咽活动的进展过程:受试者的吞咽音频幅度、单次吞咽时间和吞咽间隙时长。经统计分析,如图4所示,受试者的吞咽音频幅度、单次吞咽时间和吞咽间隙时长均不为0,可认为三者均与吞咽困难程度存在相关性,即可通过这些参数来指示受试者的吞咽功能是否存在异常,这也说明了本文所研究的利用这三个吞咽过程中的重要参数设计出算法来评估患者吞咽功能情况的方法具有可行性。
同时,本次研究的设备具有操作简单,方便携带且可以通过智能移动手机将信息进行传送的优点,出院后患者可在家自行检测,并与医师共享吞咽检测的结果,避免了预约挂号和频繁复诊的麻烦,具有应用于临床和进一步推广的价值。
第二方面。
请参阅图5-6,本发明提供一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置的使用方法,包括:
受试者保持直立坐姿,用酒精擦拭下颏下区及下颌下区皮肤,将测量评估吞咽功能的可穿戴装置的置于消毒区域内,适当收紧条带进行固定;
受试者连续喝下不少于30ml水,以产生连续的吞咽行为;
通过移动终端控制所述测量评估吞咽功能的可穿戴装置采集连续的吞咽行为所产生的音频信号;
所述测量评估吞咽功能的可穿戴装置内置的控制芯片,将采集到的所述音频信号进行数据处理得到特征信息,根据所述特征信息建立所述特征信息与吞咽功能之间的对应关系,根据所述对应关系对吞咽肌群的健康状况进行判断,并将判断结果传输至移动终端。
在某一具体实施例中,我们使用一种皮肤接触式喉部麦克风对两组受试者吞咽活动时的声音信号进行收集,该麦克风的频率范围为200Hz-3kHz。
测量步骤包括:
1、检测前向参与者解释研究的目的,并告知男性受试者事先剃除颏部胡须,女性受试者不化妆。
2、受试者取坐位,嘱其坐在90度的靠背椅上,用酒精擦拭下颏下区及下颌下区皮肤,将接收音频设备置于消毒区域内,适当收紧条带进行固定。
3、测试时由专科医师在场操作,向受试者告知检测流程,并让其在指示下连续喝下30ml凉开水。
4、医师通过利用移动手机连接麦克风仪器来收集受试者吞咽全过程的音频信号,待受试者咽下全部液体后点头向医师示意,则测试结束。
5、检测后由专业人员对吞咽音频进行详细统计和分析,并按吞咽困难的程度将所收集的信号进行分组,健康组为吞咽正常(0级),并与洼田实验结果进行比较,分1-5级。
Claims (9)
1.一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置,其特征在于,包括:
位于装置本体内侧的声音传感器,用于采集进行吞咽行为产生的音频信号;
位于装置本体的控制模块,用于将采集到的所述音频信号进行数据处理得到特征信息,根据所述特征信息建立所述特征信息与吞咽功能之间的对应关系,根据所述对应关系对吞咽肌群的健康状况进行判断;
连接所述声音传感器及控制模块的数据传输模块,用于将所述声音传感器采集的音频信号传输至所述控制模块。
2.如权利要求1所述的一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置,其特征在于,所述将采集到的所述音频信号进行数据处理得到特征信息,包括:
信号分割阶段;具体地,将音频信号转化为能量信号,并在移动窗口中进行求和运算,得到能量和;根据所述能量和,识别并分割所述音频信号中的音频事件;其中,所述音频事件包括:咳嗦,吞咽,噪声;通过以下公式计算移动窗口中的能量和:
其中,WEt表示中心时间为t的移动窗口的能量,n为窗口内采样点数目,Xt(i)表示移动窗口中的离散采样点i;
特征提取阶段;具体地,根据所述音频事件进行音频特征提取;其中,所述音频特征提取包括:
计算过零率:
其中,ZCRt为中心时间为t的移动窗口的过零率,n为窗口内采样点数目,sign表示符号位,Xt(i)为移动窗口中的第i个采样点;
计算谱通量:
其中,SFt表示中心时间为t的移动窗口的谱通量,n为窗口内采样点数目,pt(i)表示移动窗口中的的第i个频谱振幅;
计算谱中心:
其中,SCt表示中心时间为t的移动窗口的谱中心,n为窗口内采样点数目,pt(i)表示移动窗口中的的第i个频谱振幅;
计算谱下降点:
其中,SRFt表示中心时间为t的移动窗口的谱下降点,max为取最大值,h表示频谱振幅小于预设阈值的最大频率,pt(i)为移动窗口中的的第i个频谱振幅,threshold为预设阈值;
计算带宽:
其中,BWt为带宽,n为窗口内采样点数目,SCt表示谱中心,pt(i)为移动窗口中的的第i个频谱振幅,i表示采样点;
计算梅尔频率倒谱系数:
其中,cn表示梅尔频率倒谱系数,K为19,Sk表示傅里叶变换能量参数的带通滤波器输出,n为窗口内采样点数目,k为1至19中任一的自然数,L表示倒频谱的阶数;
计算峰值能量频率:
其中,PFt表示中心时间为t的移动窗口的峰值能量频率,fmax表示信号最高频率,FM表示信号傅里叶变换;
计算样本熵:
其中,SEt表示中心时间为t的移动窗口的样本熵,n为窗口内采样点数目,Xt(i)表示移动窗口中的离散采样点i。
3.如权利要求1所述的一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置,其特征在于,所述根据所述特征信息建立所述特征信息与吞咽功能之间的对应关系,包括:
根据线性规划方法将所述特征向量转化为连续指数,根据特征向量将音频事件中咳嗦和吞咽识别出来,咳嗦和吞咽的事件个数与吞咽功能建立对应关系;其中,所述对应关系通过以下公式确定:
TD=C+Nc×P1+Ns×P2;
其中,TD表示吞咽困难程度,Nc表示咳嗦次数,Ns表示吞咽次数,C、P1、P2均为常数,具体地,C为2.193、P1为0.004205、P2为0.016751。
4.如权利要求1所述的一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置,其特征在于,还包括:
与所述控制模块连接的信号输出模块,用于将吞咽肌群的健康状况的判断结果输出至设备终端。
5.如权利要求1所述的一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置,其特征在于,所述声音传感器为皮肤接触式喉部麦克风,所述皮肤接触式喉部麦克风的频率范围为200Hz-3kHz。
6.如权利要求1所述的一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置,其特征在于,所述声音传感器至少为两组,且受试者佩戴测量评估吞咽功能的可穿戴装置后,两组声音传感器分别位于咽喉的左右两侧。
7.如权利要求1所述的一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置,其特征在于,还包括:卡扣,用于受试者佩戴测量评估吞咽功能的可穿戴装置。
8.如权利要求6所述的一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置,其特征在于,还包括:长度调节扣,用于受试者在佩戴测量评估吞咽功能的可穿戴装置时,依据颈围进行长度调节。
9.一种测量评估吞咽功能的可穿戴装置的使用方法,其特征在于,包括:
受试者保持直立坐姿,用酒精擦拭下颏下区及下颌下区皮肤,将测量评估吞咽功能的可穿戴装置的置于消毒区域内,适当收紧条带进行固定;
受试者连续喝下不少于30ml水,以产生连续的吞咽行为;
通过移动终端控制所述测量评估吞咽功能的可穿戴装置采集连续的吞咽行为所产生的音频信号;
所述测量评估吞咽功能的可穿戴装置内置的控制模块,将采集到的所述音频信号进行数据处理得到特征信息,根据所述特征信息建立所述特征信息与吞咽功能之间的对应关系,根据所述对应关系对吞咽肌群的健康状况进行判断,并将判断结果传输至移动终端。
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