[发明专利]心阻抗信号处理系统和方法

说明书

心阻抗信号处理系统和方法，设置心阻抗信号检测模块、呼吸阻抗信号检测模块和自适应滤波模块；心阻抗信号检测模块将获取的心阻抗信号输入至自适应滤波模块，用作自适应滤波模块的原始输入信号；呼吸阻抗信号检测模块将获取的呼吸阻抗信号输入至自适应滤波模块，用作自适应滤波模块的参考信号；自适应滤波模块采用最小均方误差算法准则，以最速下降原则调整参考信号参与滤波运算的权重；自适应滤波模块滤除心阻抗信号中的呼吸噪声后输出心阻抗信号。通过同步采集呼吸阻抗信号作为自适应滤波器的参考信号，利用呼吸阻抗信号和心阻抗信号的相关性，巧妙的滤除呼吸噪声，呼吸噪声消除效果好，提高了后续心排计算的准确性。

技术领域

本发明涉及医疗设备相关信号处理技术领域，具体涉及利用胸阻抗法测量心阻抗的信号处理系统和方法。

背景技术

现代社会中心血管疾病是威胁人类生命健康的头号疾病之一，早期筛查与预防是关键，无创血液动力学检测是评价心血管健康状况的重要手段之一，其中心排量CO、每博射血量SV等血液动力学的关键参数具有十分重要的临床意义。心排量能够指示人体心功能状态，反应外周循环功能，对人体心功能及循环功能做出全面的评价，可在循环和代谢功能出现问题的早期发出预警。心排量及相关血液动力学参数已成为心血管疾病患者临床监测与诊断的必要指标，作为评估人体循环系统效率的关键参数，其中心排量是衡量心脏射血能力强弱的重要评价标准，是其他血液动力学参数推算的基础。

生物电阻抗测量(ElectricaI BioimPedance Measurement)是一种利用生物组织与器官的电特性及其变化规律提取与人体生理、病理状况相关的生物医学信息的检测技术。它通常借助置于体表的电极系统向检测对象送入一微小的交流测量电流或电压，检测相应的电阻抗及其变化，然后根据不同的应用目的，获取相关的生理和病理信息。它具有无创、无害，廉价、操作简单和功能信息丰富等特点，医生和病人易于接受。

现有技术中，生物电阻抗测量技术也用于连续监测心排量及相关血液动力学参数，如利用心脏搏动周期中身体局部阻抗变化即阻抗法进行心排量检测。具体方式如，根据Nyboer式，通过心脏搏动导致的胸阻抗变化量（后简称心阻抗信号）来计算获得心排量及相关血液动力学参数。具体地，当人体的心脏周期性泵血时，胸腔的心阻抗发生相应的周期性改变，通过描绘出心阻抗变化图，再根据Nyboer式，就可以计算出心排量及相关血液动力学参数。Nyboer式：，其中即每搏量SV，为血液的电阻率，L为两测量电极之间的间距，为基础阻抗，为阻抗变化量即心阻抗信号。

阻抗法进行心排量连续监测的明显缺点是抗干扰能力较差，易受病人呼吸或运动的影响。由于呼吸也会导致胸部阻抗变化，呼吸造成的胸阻抗变化量（后简称呼吸阻抗信号）显著大于心脏搏动导致的胸阻抗变化量（后简称心阻抗信号），且呼吸噪声与阻抗法获取的心阻抗信号在频域上的频带比较接近，因此呼吸噪声是心阻抗信号检测中常见且棘手的问题。

一般人在正常生理状态下，呼吸频率为0.25Hz，心阻抗频率为1Hz左右，心阻抗信号检测的现有技术中，通常利用呼吸频率低于心阻抗信号频率，通过高通滤波处理来消除呼吸噪声。当呼吸频率较高时，为了去除呼吸噪声则需要提高截止频率，而提高截止频率的代价是有用信号也遭到衰减。且许多心血管疾病患者的生理状态不稳定，氧代谢存在问题患者伴随呼吸急促症状，此时高通滤波方法不再适用。

现有技术中，也有采用中心频率为0.25Hz的陷波技术对心阻抗信号进行处理，但陷波器的陷波参数指标固定，需已知患者的呼吸信号幅频特性。一方面，不同的患者呼吸幅度和频率不同，同一个算法的参数指标固定不能适用于所有患者；另一方面，同一患者在长期测量过程中，呼吸深度和频率不可能保持恒定不变，需实时陷波器调整参数才能达到良好的滤波效果。陷波器的陷波参数指标涉及到自动控制反馈原理算法，实现起来十分复杂繁琐，且算法实现效率不高，对于氧气代谢患有疾病的患者，由于呼吸深度和频率变化差异大，一般很难进行陷波参数的实时调整。

发明内容