[发明专利]一种基于多模融合的低血糖预测方法和系统

权利要求书

1.一种基于多模融合的低血糖预警系统，包括：

血糖传感信号获取模块：用于根据采集的多种模态的血糖传感信号与血糖值的相关性输出实时的血糖浓度；

人体代谢活动模型构建模块：用于根据人体代谢信息与血糖浓度之间的相关性构建人体代谢活动模型，输出预测的血糖浓度变化趋势；

心电信号响应特征分析模块：用于从采集的心电信号中选出与低血糖事件的相关程度满足设定标准的心电特征；

非线性回声状态网络模块：用于构建非线性回声状态网络，以所述实时的血糖浓度、所述预测的血糖浓度变化趋势和所选出的心电特征为输入，输出低血糖预测结果；

其中，所述人体代谢活动模型构建模块根据人体代谢相关信息之间的相互作用对血糖浓度变化的影响构建人体代谢活动模型，所述人体代谢相关信息包括饮食、运动、药物、情绪；

其中，采用以下方程组描述人体代谢活动模型：

其中I_d(t)，I_liv(t)分别是血浆和胰脏中胰岛素浓度，单位g/L；I(t)为胰岛素平均浓度,单位g/L；k_i，k'_i为比例因子，无量纲；X(t)为运动消耗的葡萄糖质量，单位g；V_s(t)为血浆总体积，单位L；S(t)为血糖浓度，单位g/L；P_2U为运动过程中胰岛素对葡萄糖的作用因子，无量纲；S_p(t)，S_t(t)分别是血浆中快速平衡组织和慢速平衡组中的葡萄糖质量，单位g；EGP(t)为内源葡萄糖产生量,单位g；U_ii(t)是依赖胰岛素的葡萄糖消耗量，单位g；E(t)为肾中葡萄糖排泄量，单位g；Ra(t)为饮食中碳水化合物的摄入量,单位J；Q(t)为情绪因子，分别对应不同的情绪,无量纲；T(t)，H(t)分别为环境的温度和湿度，单位分别为℃，g/L；k₁，k₂，k₃，k₄，k₅，k₆是方程组中的比例因子。

2.根据权利要求1所述的基于多模融合的低血糖预警系统，其中，所述血糖传感信号获取模块执行以下过程：

同步获取利用介电谱、超声、红外三种不同模态的血糖传感信号；

采用最小均方自适应滤波对所述不同模态的血糖传感信号分别进行滤波处理；

利用所述不同模态的血糖传感信号与血糖值的相关性，确定所述实时的血糖浓度。

3.根据权利要求2所述的基于多模融合的低血糖预警系统，其中，利用适合于佩戴在手腕处的传感器以无创方式同步获取所述不同模态的血糖传感信号，该传感器具备介电谱传感、超声传感和红外传感功能。

4.根据权利要求1所述的基于多模融合的低血糖预警系统，其中，所述心电信号响应特征分析模块执行以下过程：

对采集的心电信号进行多尺度的小波分解；

利用分解的小波系数在各尺度对心电信号进行去燥重构处理，获得去燥后的心电信号；

对去燥后的心电信号进行特征提取并分析所提取特征与低血糖事件的相关性；

分析心电波形中不同片段的特征信息对低血糖事件的响应特征，选出与低血糖事件的相关程度满足设定标准的心电特征。

5.根据权利要求4所述的基于多模融合的低血糖预警系统，其中所述对去燥后的心电信号进行特征提取并分析所提取特征与低血糖事件的相关性包括：

从心电信号中提取心率变异性信息，通过从时域、频域两个角度获取心率变异性信息的SDNN、SDANN、RMSSD、PNN50、SDSD以及总功率TP，极低频VLF、低频LF、高频，利用Pearson相关分析方法确定心率变异性信息与低血糖事件的相关性。