一种基于信息融合的阻抗肺容积测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及医疗监测技术领域，尤其涉及一种基于信息融合的阻抗肺容积测量方 法。
【背景技术】
[0002] 近年来，非侵入式的肺容积测量方法快速发展，包括被广泛应用于肺容积测量 的阻抗容积描记（Impedance Plethysmography，简称IP)技术，呼吸感应体积描记法 (Respiratory Inductive Plethysmography，简称RIP)，以及各种磁、电容和光学的方法。 一般来说，现有的直接测量肺容积的设备（例如Biopac，肺活量计）通常用于医院和医疗 中心，作为呼吸监测的金标准。然而，这些设备需要使用呼吸面罩，导致使用者不适和失眠。 事实上，胸腔表面运动的测量可以用来估计肺容积变化。然而RIP技术由于使用的胸带容 易脱落，比IP更易受运动伪影的干扰；电阻抗成像技术需要固定大量的电极在使用者的胸 腔，易造成不适感。
[0003] 目前的肺容积测量研宄主要集中在通过提高滤波器性能或者电极配置等来提高 阻抗肺容积测量精度，其研宄的技术方案具有抗干扰性差的缺陷。
【发明内容】
[0004] 本发明需要解决的技术问题是：提出一种简单易行的阻抗肺容积测量方法，精确 地获得整个肺部的阻抗信息，并且提高对阻抗肺容积的测量的鲁棒性。
[0005] 为解决以上技术问题，本发明提供一种基于信息融合的阻抗肺容积测量方法，包 括以下步骤：
[0006] Sl :采集受试者的左肺和右肺的电阻抗信号；
[0007] S2:对采集到的左肺和右肺的电阻抗信号分别进行模数转换，获得受试者左肺和 右肺的电阻抗数字信号；
[0008] S3 :分别提取左肺和右肺的电阻抗数字信号的参考特征值；
[0009] S4 :根据所述参考特征值，对所述受试者的阻抗肺容积进行测量。
[0010] 在一种优选的可实现方式中，所述步骤Sl具体包括：
[0011] Sll :在左右乳头的连线与左侧腋中线的交点的上下两侧分别第一固定激励电极 的正极和第一测量电极的正极，在左右乳头的连线与胸骨柄中线的交点的左上侧和左下侧 分别固定第一激励电极的负极和第一测量电极的负极；
[0012] S12 :在左右乳头的连线与右侧腋中线的交点的上下两侧分别第二固定激励电极 的负极和第二测量电极的负极，在左右乳头的连线与胸骨柄中线的交点的右上侧和右下侧 分别固定第二激励电极的正极和第二测量电极的正极；
[0013] S13 :通过所述第一激励电极和所述第二激励电极向受试者输入激励电流；通过 所述第一测量电极和所述第二测量电极采集受试者的测量电压；
[0014] S14:利用所述激励电流及所述测量电压，根据欧姆定律计算出受试者的左肺的电 阻抗信号和右肺的电阻抗信号。
[0015] 进一步地，所述步骤S3具体包括：
[0016] S31 :将多次测量获得的受试者的左肺的电阻抗数字信号X11?Xnl和右肺的电阻 抗数字信号x 12?X n2，组成原始信号矩阵X :
【主权项】
1. 一种基于信息融合的阻抗肺容积测量方法，其特征在于，包括以下步骤： 51 :采集受试者的左肺和右肺的电阻抗信号； 52 :对采集到的左肺和右肺的电阻抗信号分别进行模数转换，获得受试者左肺和右肺 的电阻抗数字信号； 53 :分别提取左肺和右肺的电阻抗数字信号的参考特征值； 54 :根据所述参考特征值，对所述受试者的阻抗肺容积进行测量。
2. 如权利要求1所述的基于信息融合的阻抗肺容积测量方法，其特征在于，所述步骤 S1具体包括： 511 :在左右乳头的连线与左侧腋中线的交点的上下两侧分别第一固定激励电极的正 极和第一测量电极的正极，在左右乳头的连线与胸骨柄中线的交点的左上侧和左下侧分别 固定第一激励电极的负极和第一测量电极的负极； 512 :在左右乳头的连线与右侧腋中线的交点的上下两侧分别第二固定激励电极的负 极和第二测量电极的负极，在左右乳头的连线与胸骨柄中线的交点的右上侧和右下侧分别 固定第二激励电极的正极和第二测量电极的正极； 513 :通过所述第一激励电极和所述第二激励电极向受试者输入激励电流；通过所述 第一测量电极和所述第二测量电极采集受试者的测量电压； S14:利用所述激励电流及所述测量电压，根据欧姆定律计算出受试者的左肺的电阻抗 信号和右肺的电阻抗信号。
3. 如权利要求1所述的基于信息融合的阻抗肺容积测量方法，其特征在于，所述步骤 S3具体包括： 531 :将多次测量获得的受试者的左肺的电阻抗数字信号xn?xnl和右肺的电阻抗数 字信号x12?xn2，组成原始信号矩阵X:
其中，Xl为左肺的电阻抗数字信号，x2为右肺的电阻抗数字信号； 532 :通过以下方程计算出原始信号矩阵X的协方差矩阵R:
其中，协方差矩阵R的各个元素为：
533 :根据特征值限定条件|AI-R| = 〇,计算获得协方差矩阵R的两个特征值L，入2 及其相对应的特征向量an，a12，并将特征值Ai作为左肺的电阻抗数字信号的第一参考特 征值，A2作为右肺的电阻抗数字信号的第二参考特征值。
4.如权利要求3所述的基于信息融合的阻抗肺容积测量方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括： 根据所述第一参考特征值Ai和第二参考特征值X2及其相对应的特征向量an，a12，确 定所述受试者的阻抗肺容积： 若|an | > |a121，则所述受试者的阻抗肺容积信号为Y=人A+人2x2; 若|an|彡|a12|，则所述受试者的阻抗肺容积信号即为Y=AlX2+A2Xl; 其中，Xl为左肺的电阻抗数字信号，x2为右肺的电阻抗数字信号。
【专利摘要】本发明公开了一种基于信息融合的阻抗肺容积测量方法，包括以下步骤：S1：采集受试者的左肺和右肺的电阻抗信号；S2：对采集到的左肺和右肺的电阻抗信号分别进行模数转换，获得受试者左肺和右肺的电阻抗数字信号；S3：分别提取左肺和右肺的电阻抗数字信号的参考特征值；S4：根据所述参考特征值，对所述受试者的阻抗肺容积进行测量。本发明提供的基于信息融合的阻抗肺容积测量方法，精确地获得整个肺部的阻抗信息，并且提高对阻抗肺容积的测量的鲁棒性。
【IPC分类】A61B5-091, A61B5-085
【公开号】CN104545924
【申请号】CN201410834143
【发明人】刘官正, 周广敏, 蒋庆
【申请人】中山大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月29日