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申请/专利权人：武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司

摘要：本发明公开了一种基于BCG信号的递归图和波形分布的心脏状态判断方法，包括对原始心肺信号进行收集，并对其进行分解重构得到BCG信号，基于得到的BCG信号进行递归图的绘制，由此获得绘制的递归图的自相似程度，然后量化自相似程度代表BCG信号的周期性强弱获得基于BCG信号递归图自相似程度的信号健康指数，同时对基于得到的BCG信号进行波形分布状态判断BCG信号是否符合正常的心动规律，由此获得基于BCG信号波形分布的信号健康指数，最后通过获得的基于BCG信号递归图自相似程度的信号健康指数和基于BCG信号波形分布的信号健康指数综合判断心脏的健康状态；通过对BCG信号进行处理分析进行判断心脏健康状况相比现有心电信号等具有非束缚式、采集方法简单的优点。

主权项：1.一种基于BCG信号的递归图和波形分布的心脏状态判断方法，其特征在于，包括以下步骤；S200、对原始心肺信号进行处理，得到BCG信号用于绘制递归图与进行波形分布状态判断；S300、基于得到的BCG信号进行递归图的绘制，由此获得绘制的递归图的自相似程度，然后量化自相似程度代表BCG信号的周期性强弱获得基于BCG信号递归图自相似程度的信号健康指数cSQIk，步骤S300包括：S301、绘制信号递归图；S302、根据递归图的自相似程度计算基于BCG信号递归图自相似程度的信号健康指数cSQIk；首先将递归图的自相似程度转化为求图像矩阵的相关矩阵之和，因此定义基于BCG信号递归图自相似程度的信号健康指数cSQIk为递归矩阵的互相关系数之和，即： ;式中，cSQIk为基于BCG信号递归图自相似程度的信号健康指数，k是生成递归矩阵的BCG信号，Ri和Rj分别是递归矩阵的第i列和第j列，ρ为Ri和Rj的相关关系数；所述的Ri和Rj的相关关系数ρ表达式为： ；式中，{xi：i＝1,…,n}为Ri组成的序列，{yi：i＝1,…，n}为Rj组成的序列；S303、根据交互信息法和信息论理论计算延迟时间τ;综合通过交互信息法和信息论理论计算延迟时间τ，定义： ；其中，式中，xi为BCG信号为基础的离散时间序列，S为向量xi，Q为向量xi+τ，IS,Q的变量是延迟时间τ，IS,Q的第一个极小值表示xi和xi+τ在依然有相关性的基础上最大程度独立，因此IS,Q的第一个极小值就是互信息法计算出的延迟时间τ；S304、通过Cao法计算嵌入维数m，且综合延迟时间τ重构相空间；首先于嵌入定理基础上定义变量（i,m）； ；式中，m为嵌入维数，为第i个m+1维的重构向量，为在m+1维相空间里面，在最大模范数下与最近的向量,为第i个m+1维的重构向量减去第n个m+1维的重构向量的最大模范数，进一步的，定义变量E（m）： ；式中，τ为延迟时间，m为嵌入维数，由于Em与延迟时间τ和嵌入维数m有关，进一步的，定义E1m： ；式中，m为嵌入维数，当m大于某个值m0时，E1m不再变化，则m0+1是所寻找的最小嵌入维数m，由此综合延迟时间τ和嵌入维数m，得到一个m维嵌入相空间；S400、基于得到的BCG信号进行波形分布状态判断BCG信号是否符合正常的心动规律，通过寻峰法标注BCG信号中的小峰以及J峰，通过计算J峰的准确率以及平均小峰个数，由此获得基于BCG信号波形分布的信号健康指数dSQIk；步骤S400包括：S401、计算心跳周期中除J峰以外其它小峰的平均个数b；首先对S200步骤获得的BCG信号使用寻峰法寻极值点找到BCG信号的所有小峰；接着限制极值点间的距离找到每个心跳周期中最突出的峰作为J峰,则心跳周期中除J峰以外其它小峰的平均个数b的定义为： ；式中，b为心跳周期中除J峰以外其它小峰的平均个数，BH,J,N为寻峰法获得的除J峰外的其它小峰H、L、N峰的个数，BJ为心跳周期中的J峰个数；S402、计算J峰的相邻间隔与原始信号呼吸波形的互相关系数ρ1；构建BCG信号中识别出的J峰的相邻间隔组成的序列以及呼吸信号组成的序列，则计算J峰的相邻间隔与原始信号呼吸波形的互相关系数ρ1的计算公式为： ；式中，ρ1为J峰的相邻间隔与原始信号呼吸波形的互相关系数，{x’i：i＝1,…,n}为BCG信号中识别出的J峰的相邻间隔组成的序列,{y’i：i＝1,…，n}为呼吸信号组成的序列；S403、计算得到基于BCG信号波形分布的信号健康指数dSQIk；心脏健康程度表现为心脏跳动的标准程度和心跳周期中峰分布情况，则基于BCG信号波形分布的信号健康指数dSQIk表达式为： ；式中，dSQIk为基于BCG信号波形分布的信号健康指数，ρ1为J峰的相邻间隔与原始信号呼吸波形的互相关系数，b为心跳周期中除J峰以外其它小峰的平均个数；S500、通过上述步骤获得的基于BCG信号递归图自相似程度的信号健康指数cSQIk和基于BCG信号波形分布的信号健康指数dSQIk综合判断心脏的健康状态；步骤S500包括：基于BCG信号递归图自相似程度的信号健康指数cSQIk和基于BCG信号波形分布的信号健康指数dSQIk综合判断心脏的健康状态，则评价BCG信号的综合健康指数表达式为： ；式中，BCGSQI（k）为评价BCG信号的综合健康指数，cSQIk为基于BCG信号递归图自相似程度的信号健康指数，dSQIk为基于BCG信号波形分布的信号健康指数。

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