专利名称：一种基于小波去噪的柯氏音血压测量与信号分析方法
技术领域：
本发明涉及的是一种处理人体生理参数相关信息的方法，尤其涉及的是一种基于小波去噪的柯氏音血压测量与信号分析方法。
背景技术：
血压的测量可以通过直接和间接两种方法实现，直接法是有创测量方法，通过将导管插入血管内由压力传感器获得血压值。间接法是无创测量方法，通过对相关的特征信号进行分析处理而获得血压值。目前，无创的血压测量的方法主要有基于柯氏音的听诊法、示波法、触诊法、超声法等。1905年苏联医生Korotkoff提出在正常情况下，完全受压的动脉并不产生任何声响，只有当动脉不完全受阻时才出现声音，因此可用声音柯氏音来确定人体的血压。该测量装置由血压计袖带和听诊器组成，现今在临床上得到广泛的认可和应用。水银血压计被临床工作人员视为血压测量的“金标准”，并作为其他测量准确与否的参考。其基本原理是将袖带缚于上臂充气至收缩压以上，阻断肱动脉的血流；当缓慢放气时，肱动脉血流再次出现，并且其伴随的声音(Korotkoff音，即柯氏音)可以通过放置于袖带下方的听诊器听到， 为与脉搏同步的节拍音。确定血压的方法是，把柯氏音的开始和结束时刻对应的袖带压力判定为收缩压和舒张压。即把柯氏音的第一时相和第五时相对应的袖带压力判定为收缩压和舒张压。第一时相袖带压力下降中听到的第一次轻而清晰的敲击声；第二时相随着压力的下降，声音变大，成为较响的钝浊声；第三时相声音变得更响出现较清脆的抨击声；第四时相声音突然变小，短促而低沉；第五时相随着袖带压力下降，声音最终消失； 刚刚听到的第一次搏动声，我们叫做第一柯氏音，这时的血压近似收缩压，比直接测量法低 6. 4mmHg，舒张压以柯氏第四音的读数为准时高于主动脉内直接测量值8. 4mmHg，柯氏第五音与直接法测量值十分接近，平均低1. 9mmHg，而且第四相音较第五相更难识别。但是该方法完全依赖于人的主观性，依靠临床医师的耳朵去发现和鉴别声音，用眼睛去读取血压值，重复性差，准确度在很大程度上依赖于临床医师的经验值、专业水平、 技术熟练、注意力、工作态度等。进一步发展，为了摆脱人的主观性的影响和血压自动测量的需要，出现了基于柯氏音法的自动血压测量装置，使用基于声音的算法来测定收缩压和舒张压，使用声音传感器和微控制器，实现了袖带充放气和血压的自动测量，但是该方法容易受噪声的影响，可信度不高。柯氏音信号是比较复杂的声音信号，和其他各种声音一样具有一般声音的物理特性，听觉系统是外界语音信息进入大脑的唯一通路，在听觉通路的各个阶段都要对语音信号进行处理，语音信号是一种事件信号，是时间信号。语音信号随时间变化剧烈，转瞬即逝， 是复杂的随机信号，在采集过程中会遇到周围环境噪声等影响，保持信号较高的信噪比才能保证各测量结果的可比性和准确性。目前基于小波变换与阈值去噪原理如下小波分析方法是一种时频分析方法，其具体定义为，对于函数Ψ (t) e L2(R)，若满足/ ΕΨ (t)dt = 0，则称之为小波函数，将Ψ (t)经伸缩和平移后就可得到一个小波序列 “
权利要求
1.一种基于小波去噪的柯氏音血压测量与信号分析方法，其特征在于包括以下步骤，(1)采集柯氏音声音信号；(2)存储柯氏音声音信号；(3)对原始柯氏音声音信号进行去噪处理后提取柯氏音血压信号；(4)对柯氏音血压信号的收缩压、舒张压和平均压进行自动检测； 所述步骤C3)包括以下步骤，(a)对原始柯氏音声音信号以层数为2进行小波分解，得到小波高频层和小波低频层；(b)在第2层小波低频层上利用通用阈值对脉搏波进行滤除 对于待处理的信号点P，选择t步长的邻域范围；以P点为基准点制作t个模式，分别计算各个模式的邻域范围内数据绝对值的算术平均值，选出其中的最大平均值作为P点特征值，以P点特征值替代P点的原始幅值；将替代后的P点特征值与通用阈值进行比较，当P点特征值大于通用阈值时，信号点全部保留原始幅值；当P点特征值小于或等于通用阈值时，对信号点进行置零； t为自然数，t的最大取值为信号脉宽的一半； 通用阈值ο的计算公式为 σ = SyJlln(N) , δ为噪声标准方差，η为信号的长度；—P + P + P算术平均值计算公式为:p =」2J^ ；(C)将小波高频层直接清零，对高频噪声和50hz工频噪声进行滤除；(d)重构得到提取的柯氏音血压信号，作为下一步血压检测的输入信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于小波去噪的柯氏音血压测量与信号分析方法，其特征在于所述步骤(4)包括以下步骤，(e)在去噪后的柯氏音血压信号上找出所有极值点；(f)对于残留的脉搏波干扰进行排除；(g)通过中值滤波对脉冲噪声点进行排除；(h)寻找幅值最大点作为平均压；(i)收缩压与舒张压的检测。
3.根据权利要求2所述的一种基于小波去噪的柯氏音血压测量与信号分析方法，其特征在于所述步骤(f)中，对步骤(e)中的每个极值点，在其左右半步长内寻找幅度最大值， 如果在区间内出现比该极值点幅度更大的值，说明该极值点为脉搏波干扰，将其去除。
4.根据权利要求2所述的一种基于小波去噪的柯氏音血压测量与信号分析方法，其特征在于所述步骤(i)中，通过拐点特征提取检测收缩压与舒张压，具体为，从平均压开始分别向左右两个方向搜索，比较当前幅度减少值Cli和之前所有步的幅度减少均值J，Cli小于1时，并满足三步递推条件测试，判断其为收缩压和舒张压，当前幅度减少值Cli是当前点与 3相邻的前一点的幅度减少值。
5.根据权利要求4所述的一种基于小波去噪的柯氏音血压测量与信号分析方法，其特征在于所述三步递推条件测试包括第一步以之前所有步的幅度减少均值J作为评判基准；第二步当前幅度减少值Cli在向左向右进行到第i个点时，小于1时转入第三步，否则3进入下一个点的评判；第三步在满足第二步的条件下，考查下一个点的幅度减少值di+1，当di+1小于1时，即3满足三步递推条件，也就排除干扰项的拐点特征条件，当前点Cli即作为寻找到的收缩压或舒张压特征点作为输出；否则，将当前幅度减少值Cli与之前所有步的幅度减少均值3两者进行算术平均值计算，更新之前所有步的幅度减少均值2，进入下一轮的三步递推条件测试ο
全文摘要
本发明公开了一种基于小波去噪的柯氏音血压测量与信号分析方法，该方法包括以下步骤采集柯氏音声音信号；存储柯氏音声音信号至预处理模块；对原始柯氏音声音信号进行去噪处理；从去噪后的信号中提取柯氏音血压信号；对柯氏音血压信号的收缩压、舒张压和平均压进行自动检测。本发明实现了一次性自动完成柯氏音血压测量的预处理及自动检测，弥补了传统柯氏音血压测量中的不足，预处理、信号提取和自动检测可以减少医师因主观因素造成的误差，提高柯氏音血压测量的准确性和工作效率及可重复性，为大众的血压测量提供更准确的依据。
文档编号A61B5/022GK102274014SQ201110136538
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月24日 优先权日2011年5月24日
发明者汪丰, 王晨迪 申请人:南京盟联信息科技有限公司