一种体征数据采集方法、设备及系统

技术领域

本发明属于信号采集领域，尤其涉及一种体征数据采集方法、设备及系统。

背景技术

随着科学技术的日新月异，越来越多基于振动传感技术应用于生命体征监测的产品如雨后春笋般涌现，由于振动传感器感应的是振动信号，所以环境微震动、测试过程中测试者的体动、电路自身的噪声信号等都会对信号采集带来干扰。基于振动传感器获取的振动信号进而对患者的心脏功能评估或监测的系统，其诊断结果的准确性有赖于所获取数据的有效性，特别是在快速评估场景下，数据的有效性更为重要，因此在心脏功能快速评估面临数据采集时间短但信号采集质量要求高的场景下，需要一种快速且高质量采集体征数据的采集方法、设备及系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种体征数据采集方法、设备及系统，旨在解决心脏功能快速评估时体征数据需要快速且高质量采集的问题。

第一方面，本发明提供了一种体征数据采集方法，其特征在于，所述方法包括：

通过置于平躺仰卧对象背部下方的振动传感器获得所述对象的心脏振动数据，并同步获取所述对象的ECG数据；

对所述ECG数据和所述心脏振动数据进行数据有效性检测，生成ECG数据有效总时长和心脏振动数据有效总时长；和

基于所述ECG数据有效总时长和心脏振动数据有效总时长确定数据采集结束。

第二方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述的体征数据采集方法的步骤。

第三方面，本发明提供了一种体征数据采集设备，包括：

一个或多个处理器；

存储器；以及

一个或多个计算机程序，所述处理器和所述存储器通过总线连接，其中所述一个或多个计算机程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述的体征数据采集方法的步骤。

第四方面，本发明提供了一种体征数据采集系统，包括：

振动传感器，用于获取对象的心脏振动数据；

心电传感器，用于获取所述对象的ECG数据；

如上述的体征数据采集设备，所述体征数据采集设备与所述振动传感器和所述心电传感器相连接。

本发明通过在ECG数据和心脏振动数据采集的同时对已采集的ECG数据和心脏振动数据的有效性进行检测，进而根据数据的有效时长来判断数据采集结束时点，并将ECG数据的有效时长和心脏振动数据的有效时长进行输出显示，实现了在数据采集阶段对有效性数据时长的控制，为后续心脏功能快速评估所需的信号处理工作提供了高质量的数据。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的体征数据采集方法的流程图；

图2是本发明实施例三提供的体征数据采集设备的结构框图；

图3是本发明实施例四提供的体征数据采集系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

请参阅图1，本发明实施例一提供的体征数据采集方法100包括以下步骤，需注意的是，若有实质上相同的结果，本发明的踝泵运动评估方法并不以图1所示的流程顺序为限。

S101、通过置于平躺仰卧对象背部下方的振动传感器获得对象的心脏振动数据，并同步获取对象的ECG数据。

在本发明实施例一中，振动传感器可以是加速度传感器、速度传感器、位移传感器、压力传感器、光纤传感器、或者是以加速度、速度、压力、或位移为基础将物理量等效性转换的传感器(例如静电荷敏感传感器、充气式微动传感器、雷达传感器等)中的一种或多种。其中应变传感器可以是光纤传感器。

在本发明实施例一中，对象可以采用平躺仰卧姿势，双腿自然平放。以对象呈仰卧姿势为例，振动传感器可以被配置为置于医疗床上对象的背部下方。心脏振动数据可以是一路或多路信号，对应的，振动传感器可以配置为一个或多个，当振动传感器为多个时，可以沿对象身高方向排列，还可以沿人体左右方向排列。

对象的ECG数据可以是通过电极片、心电夹或者心电球等来获取对象的ECG数据，至少采集一个导联的心电信号。

以时间轴对ECG数据和心脏振动数据进行同步采集，还可以根据不同数据之间的系统延时进行时间修正以满足后续数据处理，还可以在数据处理时再进行时间修正补偿以使得数据满足同步指标。

S102、对心脏振动数据和ECG数据进行数据有效性检测，生成ECG数据有效总时长和心脏振动数据有效总时长。

在本发明实施例一中，S102可以包括如下步骤：

S1021、对ECG数据和心脏振动数据进行心动周期波形划分。

S1022、逐心动周期判断ECG数据是否有效，如果有效，则将其数据时长累计至ECG数据有效总时长中。

具体地，对ECG数据波形进行心动周期波形划分，对每个心动周期的波形进行有效性检测，其中有效性检测指的是通过对待检测数据进行特征分析，进而判断待检测数据是否符合有效性指标，如果符合则数据有效，如果不符合则数据无效。对ECG数据逐心动周期波形进行有效性检测具体地可以是对每个心动周期内的ECG数据进行形态学符合性判断，首先基于关键特征点(例如P波、Q波、R波、S波、T波、U波)的形态、轮廓、幅度、周期、变异性等中的一个或多个生成可以量化的波形质量评估指标，然后将该波形质量评估指标与预先设置的标准ECG波形质量指标相比较，如果符合有效性比较规则，则此心动周期的波形被判断为有效，被累计至ECG数据有效总时长，如果此心动周期的波形被判断为无效，则不被累计至ECG数据有效总时长。其中，当波形质量评估指标采用数值时，有效性比较规则可以是，待判断的波形质量评估指标在标准ECG波形质量指标的±5％范围内视为有效，反之则无效。波形质量评估指标还可以进一步采用分级量化，将ECG数据各心动周期的波形质量评估指标按照质量从高到低设置为A级、B级、C级和D级，标准ECG波形质量指标为A级，当待判断波形质量评估指标在C级之上，即A级、B级、C级时作为有效数据，反之则无效。ECG数据可能会存在个体差异性，在本发明另一些实施例中，ECG数据有效性比较规则还可以根据待评估对象进行调整。

S1023、逐心动周期判断心脏振动数据是否有效，如果有效，则将其数据时长累计至心脏振动数据有效总时长中。

心脏振动数据由于是通过振动传感器获得的，而周围环境的扰动或者测试者的体动都会给信号采集带来干扰，因此在对心脏振动数据进行有效性检测之前，先对心脏振动数据进行预处理，包括滤波、去噪、信号缩放中的至少一种，具体可以为：根据对滤波后信号特征的需求采用IIR滤波器、FIR滤波器、小波滤波器、零相位双向滤波器、多项式拟合平滑滤波器、积分变换、微分变换中的一种或多种组合，对心脏振动数据进行滤波去噪。预处理还可以包括：判断心脏振动数据是否携带工频干扰信号，如果有，则通过工频陷波器滤除工频噪声。此外预处理还可以包括对一些高频噪声(例如45Hz以上)进行去噪处理。

对心脏振动数据进行有效性检测包括但不限于，对心脏振动数据进行心动周期波形划分，对每个心动周期的波形进行有效性检测，例如形态学符合性判断，首先基于关键特征点(例如H波、I波、J波、K波、L波、M波、N波)的形态、轮廓、幅度、周期、变应性等中的一个或多个生成可以量化的波形质量评估指标，然后将该波形质量评估指标与预先设置的标准心脏振动波形质量指标相比较，如果符合有效性比较规则，则此心动周期的波形被判断为有效，被累计至心脏振动数据有效总时长，如果此心动周期的波形被判断为无效，则不被累计至心脏振动数据有效总时长。其中，有效性比较规则可以是，待判断的波形质量评估指标在标准心脏振动波形质量指标的±5％范围内视为有效，反之则无效。波形质量评估指标还可以进一步采用分级量化，将心脏振动数据各心动周期的波形质量评估指标按照质量从高到低设置为A级、B级、C级和D级，标准心脏振动数据波形质量指标为A级，当待判断波形质量评估指标在C级之上，即A级、B级、C级时作为有效数据，反之则无效。心脏振动数据存在个体差异性，在本发明另一些实施例中，心脏振动数据有效性比较规则还可以根据待评估对象的情况(例如年龄、体重、有无基础性疾病等)进行调整。

在本发明的实施例一中，步骤S1022和S1023可以并行执行。对心脏振动数据和ECG数据进行数据有效性检测可以是实时进行检测的。在获取下一个心动周期的心脏振动数据和ECG数据时，同时对已获取的本心动周期的心脏振动数据和ECG数据进行数据有效性检测。

S103、基于ECG数据有效总时长和心脏振动数据有效总时长确定数据采集结束。

依据ECG数据有效总时长和心脏振动数据有效总时长，确定数据采集结束，具体地，当ECG数据有效总时长大于等于设定的数据有效时长阈值，且心脏振动数据有效总时长也大于等于设定的数据有效时长阈值时，数据采集质量合格，结束采集。例如，在心脏功能快速评估场景下，数据有效时长阈值可以设定为60秒钟、90秒钟等，当ECG数据和心脏振动数据采集的有效总时长均大于等于90秒钟时，停止数据采集。

在本发明的实施例一中，还可以在测试前对测试者的年龄、性别、身高、体重等基础参数进行采集，作为设定数据有效时长阈值的参数，因此数据有效时长阈值可以根据测试环境和测试者进行变化。

在本发明的一些实施例中，体征数据采集方法100还可以包括以下步骤：

S104、输出ECG数据有效总时长和心脏振动数据有效总时长到输出设备。ECG数据有效总时长和心脏振动数据有效总时长的展示方式可以包括但不限于直接时间累计值显示、进度条、扇形图填充等。例如，当ECG数据有效总时长和心脏振动数据有效总时长输出到显示器时，可以用时长计时器1和时长计时器2分别显示ECG数据有效总时长和心脏振和动数据有效总时长，当步骤S102对ECG数据和心脏振动数据进行有效性检测后，更新ECG数据有效总时长心脏振和动数据有效总时长。

具体地，判断数据采集结束时点后，可以在用户交互设备(例如平板电脑、手机、可触控显示器等)上显示ECG数据有效总时长和心脏振动数据有效总时长，并且还可以发送提示信息给采集者，以提示采集者结束采集工作，将心电采集设备等从测试者身上撤离。例如，可以在GUI界面上通过弹窗显示“采集数据有效时长已达标，请结束采集”等类似用语来进行提示，还可以通过播放声音“采集结束”等类似用语来提示，或者是播放提示音嘟嘟嘟、滴滴滴等音效来提示采集可以结束，或者是通过灯光闪烁、走马灯、进度条完成、扇形图填充完成等来表示采集可以结束。在本发明的一些实施例中，还可以在用户交互GUI界面上展示ECG数据采集时长、心脏振动数据采集时长等，展示方式可以包括但不限于直接时间累计值显示、进度条、扇形图填充等。

S105、输出ECG数据、心脏振动数据到显示设备进行波形显示。例如可以在手持设备上显示ECG数据波形和心脏振动数据波形，输出可以是实时的，使得采集者(医生、护士或照护等)可以实时观察采集的数据的波形质量。进一步地，ECG数据逐心动周期的波形质量指标以及心脏振动数据逐心动周期的波形质量指标也可以输出到显示设备进行显示，给采集者提供参考。其中步骤S105可以是和步骤S104并行执行的。

在本发明的实施例一中，还可以对ECG数据进行数据干扰分析，通过对ECG数据进行波形形态学分析，判断ECG数据是否受到工频干扰，是否存在导联脱落等，进而生成ECG信号干扰提示信息并通过显示设备或声音设备进行输出。对心脏振动数据根据波形形态学分析进行判断是否受到体动干扰，或者是判断有无测试者在振动传感器上，或者判断是否受到测试者的肌肉运动信号干扰，进而生成心脏振动数据干扰提示信息。将ECG信号干扰提示信息和心脏振动数据干扰提示信息通过显示设备或声音设备进行输出。例如，在GUI界面上通过弹窗显示“ECG导联脱落，请重新连接”、“心脏振动数据受到体动干扰，请保持静止”等类似用语来提示，或者是当导联脱落时播放提示音等。

本发明实施例二提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明实施例一提供的体征数据采集方法的步骤。

本发明实施例三提供了一种体征数据采集设备，图2所示是一种体征数据采集设备200的结构框图。体征数据采集设备200可以是专门设计用于处理振动传感器的振动信息的专用计算机设备。

例如，体征数据采集设备200可以包括连接到与其连接的网络的通信端口201，以便于数据通信。体征数据采集设备200还可以包括处理器203，处理器203以一个或多个处理器的形式，用于执行计算机指令。计算机指令可以包括例如执行本发明实施例一描述的体征数据采集方法100的例程、程序、对象、组件、数据结构、过程、模块和功能。例如，所述处理器203可以获得振动传感器采集的心脏振动信息和ECG设备的ECG信息，并对心脏振动信息和ECG数据进行有效性检测等。

在一些例子中，处理器203可以包括一个或多个硬件处理器，例如微控制器、微处理器、精简指令集计算机(RISC)、专用集成电路(ASIC)、图形处理单元(GPU)、中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、高级RISC机器(ARM)、可编程逻辑器件(PLD)等能够执行一个或多个功能的任何电路或处理器等，或其任何组合。

体征数据采集设备200可以包括内部通信总线205用于系统内部间通信，存储器207，被配置为进行数据和指令存储，以及存储在存储器207中由处理器203执行的其他类型的非暂时性存储介质中的程序指令。本申请的方法和/或过程可以作为程序指令实现。体征数据采集设备200还包括输入/输出组件209，被配置为支持数据输入/输出。例如，测试对象或其他采集人员可以利用输入设备(例如键盘、触摸式屏幕)等通过输入/输出组件209输入一些数据至体征数据采集设备200，例如测试者的年龄、性别、身高、体重等。体征数据采集设备200也可以通过输入/输出组件209将数据输出到输出设备(例如显示器、打印机等)。

应当理解的是，为了描述方便在本申请中体征数据采集设备200中仅描述了一个处理器。然而，应当注意，本申请中的体征数据采集设备200还可以包括多个处理器，因此，本申请中披露的操作和/或方法步骤可以如本申请所述的由一个处理器执行，也可以由多个处理器联合执行。例如，如果在本申请中体征数据采集设备200的处理器203执行步骤A和步骤B，则应该理解，步骤A和步骤B也可以由信息处理中的两个不同处理器联合或分开执行(例如，第一处理器执行步骤A，第二处理器执行步骤B，或者第一和第二处理器共同执行步骤A和B)。

本发明实施例四提供了一种体征数据采集系统，包括：

振动传感器，用于获取对象的心脏振动数据；

心电传感器，用于获取所述对象的ECG数据；和

本发明实施例三提供的体征数据采集设备。

如图3所示是一种体征数据采集系统300的结构示意图。一种体征数据采集系统300可以包括但不限于一个或多个振动传感器301，一个或多个心电传感器307，一个或多个体征数据采集设备303，一个或多个存储装置305，一个或多个输出装置309。

其中，振动传感器301可以是加速度传感器、速度传感器、位移传感器、压力传感器、应变传感器、应力传感器，此外还可以是以加速度、速度、位移、或压力为基础将物理量等效性转换的传感器(例如静电荷敏感传感器、充气式微动传感器、雷达传感器等)。其中应变传感器可以是光纤传感器。振动传感器可以与对象非直接接触，例如，当振动传感器采用光纤传感器时，光纤传感器可以被置于平躺仰卧对象的背部下方，其中光纤传感器可以是阵列式的。

心电传感器307用于采集测试对象的ECG数据，可以是心电夹，夹在测试对象的手腕上以采集ECG数据，如图3所示，此外心电传感器307还可以是心电球，当测试对象呈平躺仰卧状态时，双手可以放在心电球上以采集ECG数据，心电传感器307还可以是心电贴片，贴在对象皮肤上以采集ECG数据，心电传感器307还可以是手持式心电采集器，测试对象用双手握住以采集ECG数据。心电传感器307可以是单导联传感器，还可以是十二导联传感器等。

体征数据采集设备303如本发明实施例三所述，体征数据采集设备303可以通过网络320与振动传感器301和心电传感器307相连接。网络320可以是单一网络，例如有线网络或无线网络，还可以是多种网络的组合。网络320可以包括但不限于局域网、广域网、共用网络、专用网络等。网络320可以包括多种网络接入点，例如无线或有线接入点、基站或网络接入点，通过以上接入点使体征数据采集系统300的其他组成部分可以连接网络103并通过网络传送信息。体征数据采集设备303还可以通过数据传输线与振动传感器301和心电传感器307连接。

存储装置305可以被配置为存储数据和指令。存储装置305可以包括但不限于随机存储器、只读存储器、可编程只读存储器等。存储装置305可以是利用电能方式、磁能方式、光学方式等存储信息的设备，例如硬盘、软盘、磁芯存储器、CD、DVD等。以上提及的存储设备只是列举了一些例子，存储装置305使用的存储设备并不局限于此。

在一些例子中，体征数据采集系统300还可以包括输出装置309，输出装置309被配置为将体征数据采集结束的信息进行输出，输出方式包括但不限于图形、文字、数据、语音等，例如图形显示、数字显示、语音播报、盲文显示等中的一种或多种。输出装置309可以是显示器、手机、平板电脑、投影仪、可穿戴设备(手表、耳机、眼镜等)、盲文显示器等中的一种或多种。在一些例子中，输出装置309可以实时显示对象的ECG数据波形和心脏振动数据波形。输出装置309还可以实现提示功能，例如通过语音提示，当测试对象的心电连接出错没有ECG信号时，或者是测试对象平躺的位置出现偏差，可以通过语音提示测试对象或者采集人员，进行心电连接检查和重连，测试对象进行位置调整等。

本发明通过在ECG数据和心脏振动数据采集的同时对已采集的ECG数据和心脏振动数据的有效性进行检测，进而根据数据的有效时长来判断数据采集结束时点，并将ECG数据的有效时长和心脏振动数据的有效时长进行输出显示，实现了在数据采集阶段对有效性数据时长的控制，为后续心脏功能快速评估所需的信号处理工作提供了高质量的数据。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取记忆体(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。