專利名稱：自適應(yīng)閾值的波形峰谷識別方法和裝置的制作方法
自適應(yīng)閾值的波形峰谷識別方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種波形的峰谷識別方法和裝置，尤其涉及自適應(yīng)閾值的 波形峰谷識別方法和裝置。背景技術(shù)：
在一些心臟手術(shù)和其他重大手術(shù)時，對血壓進行實時變化的監(jiān)測具有 很重要的臨床價值，這就需要采用有創(chuàng)血壓監(jiān)測技術(shù)來實現(xiàn)。有創(chuàng)壓測量 的基本原理是首先將導(dǎo)管通過穿剌，植入被測部位的血管內(nèi)，導(dǎo)管的體外 端口直接與壓力傳感器相連接，在導(dǎo)管內(nèi)注入生理鹽水，由于液體具有壓 力傳遞作用，血管內(nèi)的壓力將通過導(dǎo)管內(nèi)液體被傳遞到外部的壓力傳感器 上，從而可實時獲得血管內(nèi)壓力變化的動態(tài)波形，通過特定的計算方法， 可獲得收縮壓，舒張壓和平均動脈壓。
通過對有創(chuàng)壓波形的識別找出脈搏波中的波峰和波谷，波峰代表收縮 壓，波谷代表舒張壓，而平均動脈壓則根據(jù)公式計算。因此波形識別是有 創(chuàng)壓計算的核心，波形識別率的高低直接關(guān)系到有創(chuàng)壓計算的準確性。現(xiàn) 有的有創(chuàng)壓波形識別是一種過高低閾值判定波形峰谷的方法，高低閾值根 據(jù)最近兩秒內(nèi)的波形數(shù)據(jù)進行實時刷新。高閾值=最近兩秒波形數(shù)據(jù)最小值
+ (最近兩秒波形數(shù)據(jù)最大值-最近兩秒波形數(shù)據(jù)最小值)*3/4，低閾值=最近 兩秒波形數(shù)據(jù)最小值+(最近兩秒波形數(shù)據(jù)最大值-最近兩秒波形數(shù)據(jù)最小 值)*1/4,過高閾值則認為是波峰，過低閾值則認為是波谷，波峰對應(yīng)收縮 壓，波谷對應(yīng)舒張壓，根據(jù)波形判斷的峰谷值及位置從而計算出對應(yīng)的收 縮壓、舒張壓、平均壓及脈率參數(shù)值。在有創(chuàng)壓波形正常情況下，如標準 的模擬器波形或者穩(wěn)定的病人有創(chuàng)壓臨床監(jiān)測波形，這種方法波形識別的 準確性能夠得到保證。通過對該方法的理論分析及實際臨床數(shù)據(jù)驗證表明， 這種方法在有創(chuàng)壓波形受擾或者被形異常時，波形識別的準確性大為降低， 從而影響有創(chuàng)壓測量參數(shù)的準確性。在測量過程中有時會受到手術(shù)過程等 外部因素干擾而導(dǎo)致有創(chuàng)壓壓力波形受擾，另一方面部分特殊病人如心律 失常病人等的有創(chuàng)壓壓力波形比較異常，所有這些情況有可能會影響到有
創(chuàng)壓波形的正確識別。因此現(xiàn)有技術(shù)具有以下缺點
1. 波形識別率不高，抗干擾能力差，容易誤檢和漏檢峰谷。
2. 缺乏對峰谷判斷的臨床條件約束，導(dǎo)致峰谷數(shù)量不匹配(即收縮壓 與舒張壓次數(shù)不匹配)，出現(xiàn)連續(xù)波峰或連續(xù)波谷情況發(fā)生，不符合臨床實 際情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種自適應(yīng)閾值 的波形峰谷識別方法和裝置，提高波形識別率，為臨床提供更準確的參考 壓力數(shù)據(jù)。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種自適應(yīng)閾值的波形峰谷識別方法，
包括以下步驟
Al、設(shè)立多級幅度閾值，包括用于滿足動態(tài)波形峰谷識別的最小幅
度閾值Ymin、用于滿足動態(tài)波形峰谷識別的最大幅度閾值Ymax、表示相鄰 兩級閾值之間的幅度差值的閾值步長S和表示包括最小閾值及最大閾值在 內(nèi)的閾值組內(nèi)的閾值個數(shù)的閾值級數(shù)N，且N= (Ymax-Ymin) /S+l，第n 級幅度閾值丫1141^11+ (n-l) S;
Bl、搜索波形中的局部波峰和局部波谷信息；
Cl、對局部波峰或局部波谷的振幅進行閾值判斷，若局部波峰或局部 波谷的振幅大于多級幅度閾值中的某一級幅度閾值，則認為該局部波峰或 局部波谷為閾值波峰或閾值波谷；
Dl、對閾值波峰和閾值波谷經(jīng)過振幅和時間閾值的判斷，確定有效波 峰和有效波谷。
其中，所述步驟B1包括以下步驟在待檢測的一組樣本數(shù)據(jù)s(n)中， 將第k個樣本數(shù)據(jù)s(k)分別與其相鄰的樣本數(shù)據(jù)s(k-l)和s(k+l)進行比 較，若s(k) 〉 s(k-l)且s(k) > s(k+l)，則樣本數(shù)據(jù)s(k)為局部波峰； 若s(k) < s(k-l)且s(k) < s(k+l)，則樣本數(shù)據(jù)s(k)為局部波谷。
其中，所述步驟D1包括有效波峰判斷步驟，所述有效波峰判斷步驟包
括以下步驟
DU1、檢測當(dāng)前閾值波峰和第一真峰之間的差值，所述第一真峰為當(dāng) 前閾值波峰之前的最新檢測到的有效波峰；
D112、根據(jù)步驟Dlll的差值計算待定峰峰級差D，所述待定峰峰級差 D等于所述差值除以閾值步長S;
D113、檢測待定峰峰周期T1，所述待定峰峰周期Tl為當(dāng)前閾值波峰 和第一真峰之間的時間間隔;
D114、檢測第一峰峰周期T2，所述第一峰峰周期T2為第一真峰和第 二真峰之間的時間間隔，所述第二真峰為次新檢測到的有效波峰；
D115、判斷是否D〈0時且T1/T2〈A2*D+B2,如果是，則該當(dāng)前閾值波 峰為無效波峰，否則該當(dāng)前閾值波峰為有效波峰，其中，所述A2、 B2為大 于0的經(jīng)驗系數(shù)(請發(fā)明人確認是否正確？)；
D116、更新第一真峰和第二真峰的信息；
所述步驟Dl還包括有效波谷判斷步驟，所述有效波谷判斷步驟包括以 下步驟
D121、判斷當(dāng)前閾值波谷是否在參考波峰之前，且在前一參考波峰之 后，所述參考波峰為在有效波谷識別時在該有效波谷之后的第一個有效波 峰，如果是則執(zhí)行步驟D122，如果不是則結(jié)束；
D122、判斷當(dāng)前閾值波谷與參考波峰的差值的絕對值是否大于最小幅 度閾值Ymin (請發(fā)明人確認是否正確？)，如果是，則執(zhí)行步驟D123，如 果不是則結(jié)束；
D123、判斷在參考波峰和前一參考波峰之間是否已經(jīng)存在有效波谷， 如果是，則執(zhí)行步驟D124，如果不是，則該當(dāng)前閾值波谷為有效波谷；
D124、在所述有效波谷和當(dāng)前閾值波谷中檢測出與參考波峰最近的閾 值波谷，則該閾值波谷為有效波谷。
本發(fā)明的進一步改進是在步驟D114之后和步驟D116之前還包括以 下步驟
判斷是否D〉二0時且T1/T2〈AWD+B1，如果是，則該當(dāng)前閾值波峰為有 效波峰且覆蓋當(dāng)前的第一真峰，其中，所述A1、B1為大于O的經(jīng)驗系數(shù)(請 發(fā)明人確認是否正確？ A1和A2、 B1和B2之間是否有大小關(guān)系？)。
其中，所述波形為有創(chuàng)血壓波形，在步驟B1之前還包括以下步驟對 采樣數(shù)據(jù)進行中值濾波；在步驟D1之后還包括以下步驟記錄該有效波峰 或有效波谷的信息。
本發(fā)明還同時提供一種自適應(yīng)閾值的波形峰谷識別裝置，包括-
多級幅度閾值設(shè)置單元，用于設(shè)立并存儲多級幅度閾值，所述多級幅 度閾值包括用于滿足動態(tài)波形峰谷識別的最小幅度閾值Ymin、用于滿足 動態(tài)波形峰谷識別的最大幅度閾值Ymax、表示相鄰兩級閾值之間的幅度差 值的閾值步長S和表示包括最小閾值及最大閾值在內(nèi)的閾值組內(nèi)的閾值個 數(shù)的閾值級數(shù)N，且N= (Ymax-Ymin)/S+l ，第n級幅度閾值Yn=Ymin+(n-l)
S;
局部峰谷搜索單元，用于搜索波形中的局部波峰和局部波谷信息；
閾值判斷單元，用于對局部波峰或局部波谷的振幅進行閾值判斷，若 局部波峰或局部波谷的振幅大于多級幅度閾值中的某一級幅度閾值，則認 為該局部波峰或局部波谷為閾值波峰或閾值波谷；
有效峰谷判斷單元，用于對閾值波峰和閾值波谷進行振幅和時間閾值 的判斷，以確定有效波峰和有效波谷。
其中，所述局部峰谷搜索單元包括第一比較單元，所述第一比較單元 用于在待檢測的一組樣本數(shù)據(jù)s (n)中將第k個樣本數(shù)據(jù)s (k)分別與其相鄰 的樣本數(shù)據(jù)s(k-l)和s(k+l)進行比較，若s(k) 〉s(k-l)且s(k) 〉s(k+l)， 則確定樣本數(shù)據(jù)s(k)為局部波峰；若s(k) 〈 s(k-l)且s(k) 〈 s(k+l)， 則確定樣本數(shù)據(jù)s (k)為局部波谷。
其中，所述有效峰谷判斷單元包括有效波峰判斷單元，所述有效波峰 判斷單元包括第一檢測模塊，用于檢測當(dāng)前閾值波峰和第一真峰之間的
差值，所述第一真峰為當(dāng)前閾值波峰之前的最新檢測到的有效波峰；第二 檢測模塊，用于根據(jù)第一檢測模塊計算出的差值計算待定峰峰級差D，所
述待定峰峰級差D等于所述差值除以閾值步長S;第三檢測模塊，用于檢
測待定峰峰周期Tl，所述待定峰峰周期Tl為當(dāng)前閾值波峰和第一真峰之 間的時間間隔；第四檢測模塊，用于檢測第一峰峰周期T2，所述第一峰峰 周期T2為第一真峰和第二真峰之間的時間間隔，所述第二真峰為次新檢測 到的有效波峰；第一判斷模塊，用于判斷是否D〈0時且T1/T2〈A2*D+B2， 如果是，則判斷該當(dāng)前閾值波峰為無效波峰，否則判斷該當(dāng)前閾值波峰為 有效波峰，其中，所述A2、 B2為大于0的經(jīng)驗系數(shù)；更新模塊，用于更新 第一真峰和第二真峰的信息。
所述有效峰谷判斷單元還包括有效波谷判斷單元，所述有效波谷判斷 單元包括第三判斷模塊，用于判斷當(dāng)前閾值波谷是否在參考波峰之前， 且在前一參考波峰之后，所述參考波峰為在有效波谷識別時在該有效波谷 之后的第一個有效波峰；第四判斷模塊，用于判斷當(dāng)前閾值波谷與參考波 峰的差值的絕對值是否大于最小幅度閾值Ymin;第五判斷模塊，用于根據(jù)
第四判斷模塊的結(jié)果判斷在參考波峰和前一參考波峰之間是否已經(jīng)存在有 效波谷，且在未存在有效波谷時確定該當(dāng)前閾值波谷為有效波谷；第六判 斷模塊，用于在第五判斷模塊判斷參考波峰和前一參考波峰之間已經(jīng)存在 有效波谷時在所述有效波谷和當(dāng)前閾值波谷中檢測出與參考波峰最近的閾 值波谷，并確定該閾值波谷為有效波谷。 本發(fā)明的進一步改進是:所述有效波峰判斷單元還包括第二判斷模塊，
所述第二判斷模塊用于判斷是否D〉^時且T1/T2〈AWD+B1，如果是，則判 斷該當(dāng)前閾值波峰為有效波峰且覆蓋當(dāng)前的第一真峰，其中，所述A1、 Bl 為大于0的經(jīng)驗系數(shù)。
本發(fā)明的有益效果是1)由于本發(fā)明可根據(jù)不同情況下的波形選擇 一適應(yīng)的幅度閾值，所以波形識別率高，抗干擾能力強。2)通過進一步的 有效峰谷的識別，增加了對峰谷識別的臨床約束，使之與臨床實際情況相 符。


圖1為本發(fā)明一種實施例的流程圖2為局部峰谷檢測示意圖3為本發(fā)明多級幅度閾值識別流程圖4為有效波峰識別流程圖5為有效波谷識別流程圖6為本發(fā)明一種實施例的結(jié)構(gòu)方框圖。
具體實施方式
本發(fā)明的特征及優(yōu)點將通過實施例結(jié)合附圖進行詳細說明。
本發(fā)明的核心內(nèi)容是首先通過多級幅度閾值將波形(例如有創(chuàng)壓血 壓波形)中可能的峰谷識別出來，稱之為閾值峰谷，然后再結(jié)合已經(jīng)識別 出來的峰谷歷史數(shù)據(jù)從幅度和周期兩方面綜合判斷待選峰谷，優(yōu)選出其中 的有效峰谷，具體步驟如圖1所示
第一步，多級幅度閾值檢測。不同的人或同一人在不同的狀態(tài)下脈搏 波幅度不同，在波形幅度較高時小波峰可能是干擾信號，存在誤檢的可能 性；在波形幅度較小的時候可能漏檢甚至檢測不出來。為了解決這個問題 本發(fā)明中設(shè)置多個級別的幅度閾值，將滿足條件的峰谷識別出來，稱之為 閾值峰谷，再通過有效峰谷識別篩選出正確的峰谷信息。
第二步，有效峰谷識別。結(jié)合歷史數(shù)據(jù)對多級幅度閾值峰谷信息進行 幅值、時間方面的綜合判斷，提取有效峰谷信息。有創(chuàng)壓波形識別流程如 圖1。
為了消除采集的血壓數(shù)據(jù)中的干擾信號，在多級幅度閾值檢測之前， 先進行中值濾波，去除血壓數(shù)據(jù)中的干擾信號。
以下按照有創(chuàng)壓波形識別流程分為以下幾個方面分別進行說明
1.多級幅度閾值檢測
1.1多級幅度閾值概念的引出
不同人或同一個人在不同時刻的動態(tài)壓波形幅度有時差別比較大，如 何確定一個合適的幅度閾值，將有效的動態(tài)壓峰谷信息正確提取出來，同 時要最大程度的減少有效峰谷的誤檢及漏檢，是有創(chuàng)壓波形識別的重點和 難點。閾值過大容易漏檢，閾值過小容易誤檢，同時有創(chuàng)壓波形又在實時 變化，這就要求設(shè)置的閾值要根據(jù)動態(tài)壓波形的變化而進行適時調(diào)整，為 此本發(fā)明引入了多級幅度閾值識別方法。
1.2多級幅度閾值及其相關(guān)要素的定義
多級幅度閾值用于動態(tài)壓波形識別的一組幅度閾值，包括最小閾值、 最大閾值及閾值步長、閾值級數(shù)四個要素。
最小閾值Ymin:滿足動態(tài)壓波形峰谷識別最小的幅度閾值。 最大閾值Ymax:滿足動態(tài)壓波形峰谷識別最大的幅度閾值。 閾值步長S:相鄰兩級閾值之間的幅度差值，根據(jù)實際需要設(shè)置。 閾值級數(shù)N:包括最小閾值及最大閾值在內(nèi)的閾值組內(nèi)的閾值個數(shù)
上述最小閾值、最大閾值、閾值步長和閾值級數(shù)為經(jīng)驗值，需要根據(jù) 實際情況而定，不同的應(yīng)用領(lǐng)域不盡相同，主要取決于波形特點，例如有
創(chuàng)壓波形識別中可以設(shè)置最小閾值為5mmHG，最大閾值為40mmHG，閾值步 長為10mmHG，閾值級數(shù)6。
且N二 (Ymax-Ymin) /S+l，第n級幅度閾值Yn=Ymin+ (n-l) S。
1.3多級幅度閾值識別的目的
多級幅度閾值識別的目的主要是將不同閾值級別的峰谷信息提取出 來，為后續(xù)的峰谷優(yōu)選提供充分的信息支持。與單級幅度閾值識別相比， 多級幅度閾值提取的峰谷信息更充分。
1.4多級幅度閾值識別過程
第一步，局部峰谷搜索。搜索有創(chuàng)壓波形中的局部峰谷信息，這是閾
值峰谷的必要條件。
在某一組樣本數(shù)據(jù)s(n)中，將第k個樣本數(shù)據(jù)s(k)分別與其相鄰的
樣本數(shù)據(jù)s(k-l)和s(k+l)進行比較。
若有s(k) > s(k-l)且s(k) 〉 s(k+l)則稱s(k)為局部波峰。 若有s(k) 〈 s(k-l)且s(k) < s(k+l)則稱s(k)為局部波谷。 局部峰谷搜索是呼吸算法識別的基礎(chǔ)，通過局部峰谷的搜索我們可獲得每個局部峰谷的幅度和位置(時間的離散化表示)信息。局部峰谷是呼吸 峰谷的必要條件，只有通過了綜合閾值判斷的局部峰谷才是呼吸峰谷。圖
2是通過matalb模擬的局部峰搜索示意圖，圖中LP表示局部波峰，LV表 示局部波谷。
第二步，閾值判定。對搜索到的局部峰谷進行多級閾值判定，判斷局 部峰谷的振幅是否大于多級幅度閾值中的某一級幅度閾值，，若是則為該級 別的閾值峰谷，否則不是。提取滿足閾值條件的峰谷信息。
多級幅度閾值識別流程如圖3所示，包括以下步驟-
在步驟Sll，開始搜索局部峰谷，然后執(zhí)行步驟S12;
在步驟S12，判斷找到的是否是局部波峰，即該值是否大于其相鄰的 樣本數(shù)據(jù)，如果是則為局部波峰，則執(zhí)行步驟S13，如果不是，則執(zhí)行步 驟S14;
在步驟S13，對局部波峰進行多級幅度閾值識別，當(dāng)局部波峰的幅度 大于某一級別的閾值時，則為該級別的閾值波峰，例如某個局部波峰大于 第三級幅度閾值，則該局部波峰肯定也大于第一、二級幅度閾值，但應(yīng)以 小于該局部波峰的最大幅度閾值來算，所以只認為該局部波峰為第三級幅 度閾值的閾值波峰；
在步驟S14，判斷找到的是否是局部波谷，即該值是否小于其相鄰的 樣本數(shù)據(jù)，如果是則為局部波谷，則執(zhí)行步驟S15，如果不是，則結(jié)束；
在步驟S15，對局部波谷進行多級幅度閾值識別，當(dāng)局部波谷的幅度 大于某一級別的閾值時，則為該級別的閾值波谷，閾值波谷的判斷方法與 閾值波峰的判斷方法相同。
上述步驟中，顯然步驟S12和S14的順序可以調(diào)換。
在上述步驟中，將所有級別的閾值峰谷都找出來，然后在下面步驟中 進行優(yōu)選。
2.有效峰谷識別
2.1有效峰谷相關(guān)定義
閾值峰谷經(jīng)過多級閾值檢測提取出來的峰谷信息稱為閾值峰谷。 有效峰谷經(jīng)過振幅及時間閾值綜合判斷確定的閾值峰谷稱為有效峰谷。
第一真峰最新檢測到的有效波峰。 第二真峰次新檢測到的有效波峰。
第一真谷最新檢測到的有效波谷。 第二真谷次新檢測到的有效波谷。 第一峰峰周期第一真峰與第二真峰的時間間隔。 第一谷谷周期第一真谷與第二真谷的時間間隔。 待定峰峰周期待檢測的閾值波峰與第一真峰的時間間隔。 待定谷谷周期待檢測的閾值波谷與第一真谷的時間間隔。 待定峰峰級差待檢測的閾值波峰與第一真峰的幅值差除以閾值步長 的商。
參考波峰在有效波谷識別時在該有效波谷之后的第一個有效波峰。 經(jīng)過多級幅度閾值提取出來的峰谷信息只是有效峰谷的必要條件，必 須經(jīng)過振幅及時間閾值綜合判斷才能成為有效峰谷，有效峰谷的選擇是有 創(chuàng)壓波形識別的核心內(nèi)容，它的好壞直接關(guān)系到有創(chuàng)壓波形識別算法動態(tài) 壓識別的優(yōu)劣。
2.2有效波峰的識別
有效波峰的判斷不僅直接關(guān)系到收縮壓的計算，還直接關(guān)系到脈率的 計算及間接關(guān)系到有效波谷的判斷，在有創(chuàng)壓波形識別中處于核心的地位， 其主要指導(dǎo)思想是增加幅度變化與周期變化之間的制約，設(shè)T1為待定峰峰
周期，T2為第一峰峰周期，D為待定峰峰級差，有效波峰的識別如圖4所
示，包括以下步驟
在步驟S21，檢測當(dāng)前閾值波峰和第一真峰之間的差值，根據(jù)差值計 算待定峰峰級差D，檢測待定峰峰周期Tl和第一峰峰周期T2，然后執(zhí)行步 驟S22;
在步驟S22，判斷待定峰峰級差D是否大于或等于O，如果是則執(zhí)行步 驟S23，如果不是則執(zhí)行步驟S24;
在步驟S23，判斷T1/T2〈AWD+B1是否成立，如果是則執(zhí)行步驟S26， 如果不是則執(zhí)行步驟S25;
在步驟S24,判斷T1/T2〈A2*D+B2是否成立，如果是，則判定該當(dāng)前 閾值波峰為無效波峰，這種情況表示周期很小，而且振幅也比較小，有可 能只是一個小干擾，所以放棄當(dāng)前的閾值波峰。在該式中，Tl、 T2為周期， D為峰峰級差，若級差越大，判定當(dāng)前級別的閾值波峰所需要的周期就越 長，反之亦然。如果不成立則執(zhí)行步驟S25，其中，所述A2、 B2為大于0 的經(jīng)驗系數(shù)；
在步驟S25，判定該當(dāng)前閾值波峰為有效波峰，并執(zhí)行步驟S27;
在步驟S26，判定該當(dāng)前閾值波峰為有效波峰并覆蓋第一真峰，這種 情況表示周振幅很大而周期很短，就意味著前一個波峰可能為假峰，因此 將其刪除，然后執(zhí)行步驟S27;
在步驟S27，根據(jù)最新確定的有效波峰更新第一真峰和第二真峰的信息。
其中A1、 Bl、 A2、 B2為經(jīng)驗系數(shù)，根據(jù)實際情況進行調(diào)整。 2.3有效波谷的識別
有效波谷在臨床上對應(yīng)舒張壓，舒張壓在臨床上與收縮壓是一一對應(yīng) 關(guān)系，即每次收縮壓之后舒張壓，舒張壓之后是收縮壓。在正常情況下， 舒張壓一般為兩次收縮壓之間的最小值，但在波形受擾或者病人心臟活動 異常時，兩次收縮壓之間的最小值不一定是舒張壓。為了確保計算出來的 舒張壓最大程度上與臨床實際情況相符，有效波谷的識別如圖5所示，包 括以下步驟
在步驟S31，判斷當(dāng)前閾值波谷是否在參考波峰之前，如果不是則結(jié) 束，如果是則執(zhí)行步驟S32;
在步驟S32，判斷當(dāng)前閾值波谷是否在前一參考波峰之后，如果不是 則結(jié)束，如果是則執(zhí)行步驟S33;
在步驟S33，判斷當(dāng)前閾值波谷與參考波峰是否滿足最小幅度閾值條 件，即當(dāng)前閾值波谷與參考波峰的幅度差的絕對值是否大于多級幅度閾值 中的最小閾值，如果是則執(zhí)行步驟S34，如果不是則結(jié)束；
在步驟S34，判斷在前一參考波峰和參考波峰之間是否存在其它有效 波谷，如果有則執(zhí)行步驟S35，如果沒有則執(zhí)行步驟S37，確認當(dāng)前閾值波 谷為有效波谷；
在步驟S35，判斷當(dāng)前閾值波谷與其它有效波谷相比是否離參考波峰 最近，如果是則執(zhí)行步驟S36,確認當(dāng)前閾值波谷為有效波谷，確保兩相 鄰有效波峰之間有且只有一個有效波谷，如果不是則結(jié)束。
上述流程中，步驟S31和步驟S32的順序可進行調(diào)換，步驟S33和步 驟S34的順序也可根據(jù)具體情況進行調(diào)換。
根據(jù)上述方法的自適應(yīng)閾值的波形峰谷識別裝置如圖6所示，包括 多級幅度閾值設(shè)置單元、局部峰谷搜索單元、閾值判斷單元和有效峰谷判
斷單元o
多級幅度閾值設(shè)置單元用于設(shè)立并存儲多級幅度閾值，所述多級幅度
閾值包括用于滿足動態(tài)波形峰谷識別的最小幅度閾值Ymin、用于滿足動 態(tài)波形峰谷識別的最大幅度閾值Ymax、表示相鄰兩級閾值之間的幅度差值 的閾值步長S和表示包括最小閾值及最大閾值在內(nèi)的閾值組內(nèi)的閾值個數(shù) 的閾值級數(shù)N，且N: (Ymax-Ymin)/S+l，第n級幅度閾值Yn=Ymin+(n-l) S。
局部峰谷搜索單元用于搜索波形中的局部波峰和局部波谷信息。 閾值判斷單元用于對局部波峰或局部波谷的振幅進行閾值判斷，若局
部波峰或局部波谷的振幅大于某一幅度閾值則判斷為閾值波峰或閾值波谷。
有效峰谷判斷單元用于對閾值波峰和閾值波谷進行振幅和時間閾值的 判斷，以確定有效波峰和有效波谷。
其中，所述局部峰谷搜索單元包括第一比較單元，所述第一比較單元 用于在待檢測的一組樣本數(shù)據(jù)s (n)中將第k個樣本數(shù)據(jù)s (k)分別與其相鄰 的樣本數(shù)據(jù)s(k-l)和s(k+l)進行比較，若s(k) 〉s(k-l)且s(k) 〉s(k+l)，
則確定樣本數(shù)據(jù)S(k)為局部波峰；若S(k) 〈 S(k-l)且S(k) 〈 S(k+1)， 則確定樣本數(shù)據(jù)s (k)為局部波谷。
其中，所述有效峰谷判斷單元包括有效波峰判斷單元和有效波谷判斷
單元，所述有效波峰判斷單元包括第一檢測模塊，用于檢測當(dāng)前閾值波
峰和第一真峰之間的差值，所述第一真峰為當(dāng)前閾值波峰之前的最新檢測
到的有效波峰；第二檢測模塊，用于根據(jù)第一檢測模塊計算出的差值計算 待定峰峰級差D，所述待定峰峰級差D等于所述差值除以閾值步長S;第三 檢測模塊，用于檢測待定峰峰周期T1，所述待定峰峰周期T1為當(dāng)前閾值 波峰和第一真峰之間的時間間隔；第四檢測模塊，用于檢測第一峰峰周期 T2，所述第一峰峰周期T2為第一真峰和第二真峰之間的時間間隔，所述第 二真峰為次新檢測到的有效波峰；第一判斷模塊，用于判斷是否D〈0時且 T1/T2<A2*D+B2，如果是，則判斷該當(dāng)前閾值波峰為無效波峰，否則判斷該 當(dāng)前閾值波峰為有效波峰，其中，所述A2、 B2為大于0的經(jīng)驗系數(shù)；更新 模塊，用于更新第一真峰和第二真峰的信息。所述有效波峰判斷單元還可 以進一步包括第二判斷模塊，所述第二判斷模塊用于判斷是否D〉=0時且 T1/T2<A1*D+B1，如果是，則判斷該當(dāng)前閾值波峰為有效波峰且覆蓋當(dāng)前的 第一真峰，其中，所述A1、 B1為大于0的經(jīng)驗系數(shù)。
所述有效波谷判斷單元包括第三判斷模塊，用于判斷當(dāng)前閾值波谷
是否在參考波峰之前，且在前一參考波峰之后，所述參考波峰為在有效波
谷識別時在該有效波谷之后的第一個有效波峰；第四判斷模塊，用于判斷 當(dāng)前閾值波谷與參考波峰的差值的絕對值是否大于最小幅度閾值Ymin;第 五判斷模塊，用于根據(jù)第四判斷模塊的結(jié)果判斷在參考波峰和前一參考波 峰之間是否已經(jīng)存在有效波谷，且在未存在有效波谷時確定該當(dāng)前閾值波 谷為有效波谷；第六判斷模塊，用于在第五判斷模塊判斷參考波峰和前一 參考波峰之間已經(jīng)存在有效波谷時在所述有效波谷和當(dāng)前閾值波谷中檢測 出與參考波峰最近的閾值波谷，并確定該閾值波谷為有效波谷。
本發(fā)明除了可應(yīng)用于有創(chuàng)血壓波形中峰谷的識別，還可以用于其他無 固定閾值檢測的波形識別，通過自動閾值調(diào)整并結(jié)合幅值與時間的歷史數(shù) 據(jù)優(yōu)化波形識別結(jié)果。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說 明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù) 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若 干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)閾值的波形峰谷識別方法，其特征在于包括以下步驟A1、設(shè)立多級幅度閾值，包括用于滿足動態(tài)波形峰谷識別的最小幅度閾值Ymin、用于滿足動態(tài)波形峰谷識別的最大幅度閾值Ymax、表示相鄰兩級閾值之間的幅度差值的閾值步長S和表示包括最小閾值及最大閾值在內(nèi)的閾值組內(nèi)的閾值個數(shù)的閾值級數(shù)N，且N＝(Ymax-Ymin)/S+l，第n級幅度閾值Yn＝Y(jié)min+(n-1)S；B1、搜索波形中的局部波峰和局部波谷信息；C1、對局部波峰或局部波谷的振幅進行閾值判斷，若局部波峰或局部波谷的振幅大于多級幅度閾值中的某一級幅度閾值，則認為該局部波峰或局部波谷為閾值波峰或閾值波谷；D1、對閾值波峰和閾值波谷經(jīng)過振幅和時間閾值的判斷，確定有效波峰和有效波谷。
2. 如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)閾值的波形峰谷識別方法，其特征在 于所述步驟B1包括以下步驟在待檢測的一組樣本數(shù)據(jù)s(n)中，將第 k個樣本數(shù)據(jù)s(k)分別與其相鄰的樣本數(shù)據(jù)s(k-l)和s(k+l)進行比較， 若s (k) 〉 s (k-l)且s (k) 〉 s (k+l)，則樣本數(shù)據(jù)s (k)為局部波峰；若s (k) < s(k-l)且s(k) 〈 s(k+l)，則樣本數(shù)據(jù)s(k)為局部波谷。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的自適應(yīng)閾值的波形峰谷識別方法，其特 征在于所述步驟Dl包括有效波峰判斷步驟，所述有效波峰判斷步驟包括以下步驟Dlll、檢測當(dāng)前閾值波峰和第一真峰之間的差值，所述第一真峰為當(dāng) 前閾值波峰之前的最新檢測到的有效波峰；D112、根據(jù)步驟Dlll的差值計算待定峰峰級差D，所述待定峰峰級差 D等于所述差值除以閾值步長S;D113、檢測待定峰峰周期T1，所述待定峰峰周期T1為當(dāng)前閾值波峰和第一真峰之間的時間間隔；D114、檢測第一峰峰周期T2，所述第一峰峰周期T2為第一真峰和第 二真峰之間的時間間隔，所述第二真峰為次新檢測到的有效波峰；D115、判斷是否D〈0時且T1/T2〈A2傘D+B2，如果是，則該當(dāng)前閾值波 峰為無效波峰，否則該當(dāng)前閾值波峰為有效波峰，其中，所述A2、 B2為 大于0的經(jīng)驗系數(shù)；D116、更新第一真峰和第二真峰的信息。
4. 如權(quán)利要求3所述的自適應(yīng)閾值的波形峰谷識別方法，其特征在 于在步驟D114之后和步驟D116之前還包括以下步驟判斷是否D〉二0時且T1/T2〈AWD+B1，如果是，則該當(dāng)前閾值波峰為有 效波峰且覆蓋當(dāng)前的第一真峰，其中，所述A1、 B1為大于0的經(jīng)驗系數(shù)。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的自適應(yīng)閾值的波形峰谷識別方法，其特 征在于所述步驟Dl還包括有效波谷判斷步驟，所述有效波谷判斷步驟 包括以下步驟D121、判斷當(dāng)前閾值波谷是否在參考波峰之前，且在前一參考波峰之 后，所述參考波峰為在有效波谷識別時在該有效波谷之后的第一個有效波 峰，如果是則執(zhí)行步驟D122，如果不是則結(jié)束；D122、判斷當(dāng)前閾值波谷與參考波峰的差值的絕對值是否大于最小幅 度閾值Ymin，如果是，則執(zhí)行步驟D123，如果不是則結(jié)束；D123、判斷在參考波峰和前一參考波峰之間是否已經(jīng)存在有效波谷， 如果是，則執(zhí)行步驟D124，如果不是，則該當(dāng)前閾值波谷為有效波谷；D124、在所述有效波谷和當(dāng)前閾值波谷中檢測出與參考波峰最近的閾 值波谷，則該閾值波谷為有效波谷。
6. 如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)閾值的波形峰谷識別方法，其特征在 于所述波形為有創(chuàng)血壓波形，在步驟Bl之前還包括以下步驟對采樣 數(shù)據(jù)進行中值濾波；在步驟Dl之后還包括以下步驟記錄該有效波峰或 有效波谷的信息。
7. —種自適應(yīng)閾值的波形峰谷識別裝置，其特征在于包括多級幅度閾值設(shè)置單元，用于設(shè)立并存儲多級幅度閾值，所述多級幅度閾值包括用于滿足動態(tài)波形峰谷識別的最小幅度閾值Ymin、用于滿足 動態(tài)波形峰谷識別的最大幅度閾值Ymax、表示相鄰兩級閾值之間的幅度差 值的閾值步長S和表示包括最小閾值及最大閾值在內(nèi)的閾值組內(nèi)的閾值個 數(shù)的閾值級數(shù)N， iN=(Ymax-Ymin)/S+l，第n級幅度閾值Yn=Ymin+(n-l) S;局部峰谷搜索單元，用于搜索波形中的局部波峰和局部波谷信息； 閾值判斷單元，用于對局部波峰或局部波谷的振幅進行閾值判斷，若 局部波峰或局部波谷的振幅大于多級幅度閾值中的某一級幅度閾值，則認為該局部波峰或局部波谷為閾值波峰或閾值波谷；有效峰谷判斷單元，用于對閾值波峰和閾值波谷進行振幅和時間閾值 的判斷，以確定有效波峰和有效波谷。
8. 如權(quán)利要求7所述的自適應(yīng)閾值的波形峰谷識別裝置，其特征在 于所述局部峰谷搜索單元包括第一比較單元，所述第一比較單元用于在 待檢測的一組樣本數(shù)據(jù)s(n)中將第k個樣本數(shù)據(jù)s(k)分別與其相鄰的樣 本數(shù)據(jù)s(k-1)和s(k+l)進行比較，若s(k) 〉 s(k-l)且s(k) 〉 s(k+l)，則確定樣本數(shù)據(jù)S(k)為局部波峰；若S(k) 〈 S(k-l)且S(k) 〈 S(k+1)， 則確定樣本數(shù)據(jù)s (k)為局部波谷。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的自適應(yīng)閾值的波形峰谷識別裝置，其特征在于所述有效峰谷判斷單元包括有效波峰判斷單元，所述有效波峰判 斷單元包括第一檢測模塊，用于檢測當(dāng)前閾值波峰和第一真峰之間的差值，所述 第一真峰為當(dāng)前閾值波峰之前的最新檢測到的有效波峰；第二檢測模塊，用于根據(jù)第一檢測模塊計算出的差值計算待定峰峰級 差D，所述待定峰峰級差D等于所述差值除以閾值步長S;第三檢測模塊，用于檢測待定峰峰周期T1，所述待定峰峰周期T1為 當(dāng)前閾值波峰和第一真峰之間的時間間隔；第四檢測模塊，用于檢測第一峰峰周期T2，所述第一峰峰周期T2為 第一真峰和第二真峰之間的時間間隔，所述第二真峰為次新檢測到的有效 波峰；第一判斷模塊，用于判斷是否D<0時且T1/T2<A2*D+B2，如果是，則 判斷該當(dāng)前閾值波峰為無效波峰，否則判斷該當(dāng)前閾值波峰為有效波峰， 其中，所述A2、 B2為大于0的經(jīng)驗系數(shù)；更新模塊，用于更新第一真峰和第二真峰的信息。
10. 如權(quán)利要求9所述的自適應(yīng)閾值的波形峰谷識別裝置，其特征在 于所述有效波峰判斷單元還包括第二判斷模塊，所述第二判斷模塊用于 判斷是否D〉^時且T1/T2〈AWD+B1，如果是，則判斷該當(dāng)前閾值波峰為有 效波峰且覆蓋當(dāng)前的第一真峰，其中，所述A1、 B1為大于0的經(jīng)驗系數(shù)。
11. 如權(quán)利要求9或10所述的自適應(yīng)閾值的波形峰谷識別裝置，其 特征在于所述有效峰谷判斷單元還包括有效波谷判斷單元，所述有效波谷判斷單元包括第三判斷模塊，用于判斷當(dāng)前閾值波谷是否在參考波峰之前，且在前 一參考波峰之后，所述參考波峰為在有效波谷識別時在該有效波谷之后的第一個有效波峰；第四判斷模塊，用于判斷當(dāng)前閾值波谷與參考波峰的差值的絕對值是 否大于最小幅度閾值Ymin;第五判斷模塊，用于根據(jù)第四判斷模塊的結(jié)果判斷在參考波峰和前一 參考波峰之間是否已經(jīng)存在有效波谷，且在未存在有效波谷時確定該當(dāng)前 閾值波谷為有效波谷；第六判斷模塊，用于在第五判斷模塊判斷參考波峰和前一參考波峰之 間已經(jīng)存在有效波谷時在所述有效波谷和當(dāng)前閾值波谷中檢測出與參考 波峰最近的閾值波谷，并確定該閾值波谷為有效波谷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自適應(yīng)閾值的波形峰谷識別方法及裝置，包括以下步驟A1.設(shè)立多級幅度閾值，包括最小幅度閾值Ymin、最大幅度閾值Ymax、閾值步長S和閾值級數(shù)N，且N＝(Ymax-Ymin)/S+1，第n級幅度閾值Yn＝Y(jié)min+(n-1)S；B1.搜索波形中的局部波峰和局部波谷信息；C1.對局部波峰或局部波谷的振幅進行閾值判斷，若局部波峰或局部波谷的振幅大于某一幅度閾值則為該級別幅度閾值的閾值波峰或閾值波谷；D1.對閾值波峰和閾值波谷經(jīng)過振幅和時間閾值的判斷，確定有效波峰和有效波谷。本發(fā)明波形識別率高，抗干擾能力增強，增加對峰谷識別的臨床約束，使之與臨床實際情況相符。
文檔編號A61B5/0215GK101361652SQ20071007557
公開日2009年2月11日 申請日期2007年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月7日
發(fā)明者利 張, 張四兵, 云 鄧 申請人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司