[发明专利]肠鸣音信号的非线性动力学分析方法

说明书

一种肠鸣音信号的非线性动力学分析方法，其包括：第一步，获取肠鸣音测量信号s(n)，其中n＝1,2,...,N；第二步，提高所述获取的肠鸣音测量信号的信噪比；第三步，采用相空间重构方法对所述肠鸣音测量信号进行相空间重构；所述相空间包括N‑(m‑1)d个向量其中，s(n)是肠鸣音测量信号的时间序列；m是嵌入维数；d是时间延迟；第四步，计算所述相空间的递归矩阵其中ε是递归半径，为常数；‖‖表示取向量的Euclidean范数；是Heaviside函数；i＝1,2,...,N‑(m‑1)d；j＝1,2,...,N‑(m‑1)d；根据所述递归矩阵计算并绘制递归图；所述递归图用于定性识别所述肠鸣音测量信号中是否存在肠鸣音信号。

技术领域

本发明涉及肠鸣音信号的分析方法，具体涉及肠鸣音信号的非线性动力学分析方法。

背景技术

肠鸣音是肠管内物质随着肠子蠕动时产生的声音，它是人体重要的生理信号之一，不同的肠鸣音能够反映不同的生理状态。肠鸣音不像心电信号或呼吸信号那样有明显的规律可循,它是梭状的瞬变声学信号，具有信号弱，背景噪声强、个体差异大以及随机性强等特点，肠鸣音信号的有效频率在1500Hz以内。

肠鸣音信号可以指征胃肠状态，在临床上，有通过观察胃肠蠕动状态来监测进食事件，进而为人工胰腺系统中对血糖指标监测提供参考依据；肠鸣音信号可以作为胃肠道疾病的指征参数之一，胃肠道发生如果发生病变，比如出现胃十二指肠疾病、小肠疾病和大肠疾病，相应的肠鸣音强度或数量也会出现异常。另外，肠鸣音信号可以作为其他疾病的指征参数之一，近几年的研究发现，肠鸣音除了可以指征胃肠状态以外，还对败血症、帕金森氏症等病症有临床意义。胃肠道是唯一一个由中枢神经、肠神经和自主神经共同支配的系统，肠鸣音信号还可以间接反映神经系统的功能。在临床应用中，与神经系统调节相关的功能可以用肠鸣音来间接评估。

目前，临床的医护人员用普通听诊器置于腹部来听取肠鸣音的强弱情况，进而通过个人经验来评估患者的胃肠状态，这种方法的有效性是受到质疑的。对于信号处理分析方法研究，目前主要集中在肠鸣音自身的处理、分析和识别，而且分析识别主要是采用时频域变换相关方法进行特征提取并识别。胃肠系统是复杂的非线性动力学系统，其产生的肠鸣音信号具有广泛的非线性特征，需要非线性动力学方法来处理。

发明内容

鉴于上述问题，本发明旨在提出一种肠鸣音信号的非线性动力学分析方 法，其能够定性识别肠鸣音信号；其次，本发明还旨在提出一种肠鸣音信号的非线性动力学分析方法，其能够定量识别肠鸣音信号；本发明还旨在提出一种肠鸣音信号的非线性动力学分析方法，其能够定量计算肠鸣音信号的非线性特征，深层挖掘肠鸣音信号所蕴含的信息。

为此，本发明提出一种肠鸣音信号的非线性动力学分析方法，其包括：

第一步，获取肠鸣音测量信号s(n)，其中n＝1,2,...,N；N为信号中的采样点的个数。

第二步，提高所述获取的肠鸣音测量信号的信噪比；

第三步，采用相空间重构方法对所述肠鸣音测量信号进行相空间重构；所述相空间包括N-(m-1)d个向量

其中，s(n)是肠鸣音测量信号的时间序列；m是嵌入维数；d是时间延迟；

第四步，计算所述相空间的递归矩阵其中ε是递归半径，为常数；||||表示取向量的Euclidean范数；Θ(x)是Heaviside函数；i＝1,2,...,N-(m-1)d；j＝1,2,...,N-(m-1)d；

根据所述递归矩阵计算并绘制递归图；

所述递归图用于定性识别所述肠鸣音测量信号中是否存在肠鸣音信号。

优选地，进一步包括：

第五步，利用直方图函数计算所述相空间的时间分布相空间直方图，其中M＝N-(m-1)d。