一种周围动脉硬化的早期筛查方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种周围动脉硬化的早期筛查方法及系 统。
【背景技术】
[0002] 动脉硬化是严重影响人类健康状态的原发性疾病，对于它通过早期准确、无创筛 查和预防是提高人类生命质量有效、简便、风险小、低成本的措施。目前常采用通过对脉搏 波信号进行处理，以获取动脉硬化的指标。然而，目前在脉搏波信号的处理领域里，不论是 现有上市产品，还是有关理论均以时域处理技术作为基础。时域处理在临床应用中虽然有 效地解决了部分周围动脉硬化早期筛查中的病例，但它对临床的使用仍然具有局限性和偶 然性。例如，不能准确地进行血栓的定位、不能准确地评估疾病的发展趋势、对于血栓形成 的初期和动脉平滑肌早期退行性变化难以发现等。所以需要有一种动脉硬化早期筛查系统 及方法，它将尽可能的提供给临床医生对于病变评估的可靠依据。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于针对目前存在的缺陷，提供一种周围动脉硬化的早期筛查方法 及系统。
[0004] 本发明提供一种周围动脉硬化的早期筛查方法，该方法包括以下步骤：
[0005] S1:获取患者身体不同位置处的脉搏波信号；
[0006] S2:对所述脉搏波信号进行数据预处理；
[0007] S3:对经过所述数据预处理后的脉搏波信号进行实时频域处理，并得到连续的三 维瀑布频谱图和/或三维等高线灰度图，通过所述三维瀑布频谱图和/或三维等高线灰度 图，判断患者是否存在动脉硬化。
[0008] 优选地，在所述的周围动脉硬化的早期筛查方法，所述方法还包括S4:采用互相关 处理的方法对经过所述数据预处理后的脉搏波信号进行处理，获取患者动脉中血栓的位 置。
[0009] 本发明还提供一种周围动脉硬化的早期筛查系统，所述系统包括：用于获取脉搏 波信号的红外光电数据传感器；用于对脉搏波信号进行预处理的数据预处理模块；用于对 经过所述数据预处理后的脉搏波信号进行实时频域处理，并得到用于制作三维瀑布频谱图 和三维等高线灰度图的幅值谱和功率谱的FFT处理模块;选择性地包括采用互相关处理的 方法对经过所述数据预处理后的脉搏波信号进行处理、并获取患者动脉中血栓位置的互相 关处理模块；用于整个系统的控制和数据计算的主控制单元；以及用于显示所述三维瀑布 频谱图、三维等高线灰度图以及血栓的位置的显示模块；
[0010]其中，所述红外光电数据传感器与所述数据预处理模块电连接，所述数据预处理 模块分别与FFT处理模块、互相关处理模块电连接，所述主控制单元分别与红外光电数据传 感器、数据预处理模块、FFT处理模块以及互相关处理模块电连接。
[0011] 本发明的有益效果:通过本发明提供的周围动脉硬化的早期筛查方法及系统，可 以用于临床医生对人体动脉病变进行评估，尤其是用于临床医生对人体是否存在动脉硬 化、以及进一步对动脉中有无血栓进行评估提供可靠依据。
【附图说明】
[0012] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0013] 图1为本发明优选实施例的一种周围动脉硬化的早期筛查方法的流程图；
[0014] 图2是通过本发明的周围动脉硬化的早期筛查方法采集到的一路脉搏波信号的波 形图；
[0015] 图3是通过本发明的周围动脉硬化的早期筛查方法采集到的另一路脉搏波信号的 波形图；
[0016] 图4a、4b是通过本发明的周围动脉硬化的早期筛查方法对正常人进行测试得到的 实施例1的三维瀑布频谱图；
[0017] 图5a、5b是通过本发明的周围动脉硬化的早期筛查方法对动脉硬化患者进行测试 得到的实施例2的三维瀑布频谱图；
[0018] 图6是通过本发明的周围动脉硬化的早期筛查方法对动脉硬化患者进行测试得到 的实施例3的三维等高线灰度图；
[0019] 图7为通过本发明的周围动脉硬化的早期筛查方法对动脉硬化患者进行测试得到 的动脉中存在血栓时的互相关曲线图；
[0020] 图8为通过本发明的周围动脉硬化的早期筛查方法的对正常人进行测试得到的动 脉中无血栓时的互相关曲线图；
[0021 ]图9为本发明优选实施例的一种动脉硬化早期筛查系统的功能模块图。
【具体实施方式】
[0022]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不 用于限定本发明。
[0023] 参见图1，本发明优选实施例提供了一种周围动脉硬化的早期筛查方法，其包括以 下步骤：
[0024] S1:获取患者身体不同位置处的脉搏波信号;在本发明中，优选地，通过红外光电 传感技术在人体的四肢采集脉搏波信号。具体地，在人体四肢表面皮肤上分别固定多个红 外光电数据传感器，通过红外光电数据传感器向动脉所对应的人体体表皮肤发送红外光作 为探测光，并接受探测光的反射光，通过反射光获取脉搏波信号，以采集人体周围动脉脉搏 波信号。所述红外光电传感技术可采用本领域技术人员所知的红外光电传感技术，当然其 它能够采集脉搏波信号的现有技术也可以用于本发明。
[0025] S2:对获取的脉搏波信号进行数据预处理，所述数据预处理包括对所获取的脉搏 波信号进行降噪、滤波处理。具体地，采用滤波法对获取的脉搏波信号进行降噪处理，得到 信噪比较高的信号后进行数字滤波，从而保留频带内具有高信噪比的脉搏波信号，用于后 续处理;所述数据预处理可采用本领域技术人员所知的相关滤波法，例如，采用滤波器实 施。当然其它能够对脉搏波信号进行优化处理的现有技术也可以用于本发明。在本步骤中， 优选地，所述数据预处理还包括对脉搏波信号进行时域数据预处理，得到相关血管弹性指 数，例如:PWV(脉搏波波速)等，所述时域数据预处理可采用本领域技术人员所知的相关时 域预处理方法，从而得到PWV等相关血管弹性指数，用于后续处理。
[0026] S3:对经过所述数据预处理后的脉搏波信号进行实时频域处理，得到连续的三维 瀑布频谱图和/或三维等高线灰度图，通过所述三维瀑布频谱图和/或三维等高线灰度图， 判断患者是否存在动脉硬化。
[0027] 具体地，在本步骤S3中，对经过所述数据预处理后的脉搏波信号，进行实时时间抽 取法的FFT，按公式（1)进行FFT (快速傅里叶变换)复数运算处理：
[0029]其中，x(n)是时域复数据，实部和虚部分别由两路采集的脉搏波信号（时域信号） 构成，即x(n) = S1(n)+jS2(n);如图2及图3所示为采集到的两路脉搏波信号的波形图。e为指 数函数，n = 0、l、2···、511 ;m = 0、l、2···、N-1 ;N可以根据FFT处理模块的处理能力进行调整， 例如:N的取值可以为512、1024、2048等，在本实施例中，N的取值为512。
[0030] 通过上述FFT(快速傅里叶变换）复数运算处理，得到X(n)，X(n)是两路复函数，即 Xi(n) =Ri(n)+jIi(n)，X2(n) =R2(n)+jl2(n)，其中Ri(n)、Ιι(η)是si(n)对应的实部、虚部，R2 (1〇、12(11)是82(11)对应的实部、虚部。因为FFT运算结果是镜像对称的，所以得到两路脉搏波 信号的256点频域复数的处理结果，即心⑷山⑷和R 2(n)、I2(n)，其中，η = 0、1、2···、255。
[0031] 将其中一路脉搏波信号的频域复数的处理结果RKnhlKn)，根据公式(2)和(3)运 算得到对应的幅值谱和功率谱：
[0034]再将另一路脉搏波信号的频域复数的处理结果R2(n)、I2(n)进行相同的运算，得到 对应的幅值谱和功率谱。
[0035]在实际使用中，根据对三维瀑布频谱图和三维等高线灰度图的图形观察的要求， 可对P(n)或A(n)进行对数处理。优选地，为了降低进行FFT处理时，时域数据截断产生频率 泄漏效应，可以根据实际情况对脉搏波信号（时域信号）进行加窗处理，加窗处理的方法为 本领域技术人员常用的加窗处理方法，例如:三角窗、汉宁窗、海明窗、高斯窗等。
[0036]在本步骤S3中，进一步地，根据计算得到的幅值谱和功率谱进行三维动态处理。
[0037] 一、三维瀑布频谱图：
计算，将计算结果绘制成三维瀑布频谱图