排尿感知檢測(cè)方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種排尿感知檢測(cè)方法及裝置，該方法包括：采集原始膀胱阻抗信息和原始心電信號(hào)；提取排尿感知特征參數(shù)，包括心電近似熵、心電高低頻能量比、阻抗近似熵和阻抗高低頻能量比；建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)排尿感知檢測(cè)模型，將所述排尿感知特征參數(shù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入矢量，訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；利用訓(xùn)練完成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)受試者的排尿感知程度進(jìn)行檢測(cè)，輸出檢測(cè)結(jié)果。本發(fā)明利用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)遺尿患者的尿感檢測(cè)與排尿喚醒，安全，有效，且無(wú)任何副作用。
【專利說(shuō)明】排尿感知檢測(cè)方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種排尿感知檢測(cè)方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]遺尿癥又稱尿床，通常指3歲以上兒童睡眠中仍不能自控而將尿液排泄在床上的一種病癥，病因十分復(fù)雜，其中90%以上屬于原發(fā)性遺尿癥。據(jù)國(guó)內(nèi)外調(diào)查統(tǒng)計(jì)遺尿癥的發(fā)病率為10%-15%，男性多于女性，約為1.5:1。遺尿癥若不能盡早治愈，對(duì)兒童的身心健康都有較大影響。
[0003]國(guó)內(nèi)外都十分重視小兒遺尿的防治，中西藥都有不少治療方法，如西藥、中藥內(nèi)服外治、針灸、按摩等，對(duì)小兒遺尿的治療具有一定的療效。但是目前的治療方法存在著如下缺點(diǎn):西藥副作用較大；內(nèi)服中藥常被兒童拒服；針灸不易被兒童及家長(zhǎng)接受；外用藥雖然不少，但療效理想者尚乏。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實(shí)施例提出一種排尿感知檢測(cè)方法，利用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)遺尿患者的尿感檢測(cè)與排尿喚醒，安全，有效，且無(wú)任何副作用。
[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供一種排尿感知檢測(cè)方法，包括:
[0006]SI，將多個(gè)測(cè)試電極緊貼患者的測(cè)試部位，采集原始膀胱阻抗信息和原始心電信號(hào);
[0007]S2，采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，去除所述原始心電信號(hào)中的干擾，并從去干擾后的心電信號(hào)中提取心率變異性信號(hào)；同時(shí)，采用帶通濾波器從所述原始膀胱阻抗信息中提取反映膀胱排尿自主神經(jīng)調(diào)節(jié)的阻抗信號(hào)；
[0008]S3，根據(jù)所述心率變異性信號(hào)和所述阻抗信號(hào)，提取排尿感知特征參數(shù)，包括心電近似熵、心電高低頻能量比、阻抗近似熵和阻抗高低頻能量比；
[0009]S4，建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)排尿感知檢測(cè)模型，將所述排尿感知特征參數(shù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入矢量，訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；
[0010]S5，利用訓(xùn)練完成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)受試者的排尿感知程度進(jìn)行檢測(cè)，輸出檢測(cè)結(jié)果。
[0011]相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種排尿感知檢測(cè)裝置，包括下位機(jī)測(cè)量模塊和上位機(jī)計(jì)算模塊；
[0012]所述下位機(jī)測(cè)量模塊包括:
[0013]心電采集模塊，用于從患者的測(cè)試部位中采集原始心電信號(hào)；
[0014]阻抗采集模塊，用于從患者的測(cè)試部位中采集原始膀胱阻抗信息；
[0015]模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將模擬信號(hào)形式的原始心電信號(hào)和原始膀胱阻抗信息，分別轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；和，
[0016]下位機(jī)主控模塊，用于通過(guò)無(wú)線通信方式將數(shù)字信號(hào)形式的原始心電信號(hào)和原始膀胱阻抗信息傳輸給所述上位機(jī)計(jì)算模塊；[0017]所述上位機(jī)計(jì)算模塊包括上位機(jī)主控制模塊，所述上位機(jī)主控制模塊用于:
[0018]采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，去除所述原始心電信號(hào)中的干擾，并從去干擾后的心電信號(hào)中提取心率變異性信號(hào)；同時(shí)，采用帶通濾波器從所述原始膀胱阻抗信息中提取反映膀胱排尿自主神經(jīng)調(diào)節(jié)的阻抗信號(hào)；
[0019]根據(jù)所述心率變異性信號(hào)和所述阻抗信號(hào)，提取排尿感知特征參數(shù)，包括心電近似熵、心電高低頻能量比、阻抗近似熵和阻抗高低頻能量比；
[0020]建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)排尿感知檢測(cè)模型，將所述排尿感知特征參數(shù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入矢量，訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；以及，
[0021]利用訓(xùn)練完成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)受試者的排尿感知程度進(jìn)行檢測(cè)，輸出檢測(cè)結(jié)果。
[0022]本發(fā)明實(shí)施例提供的排尿感知檢測(cè)方法及裝置，具有如下有益效果:
[0023]1、結(jié)合阻抗變異性和心率變異性，并且提取頻率中的高低頻能量比和信息熵中的近似熵，有助于最大化提取膀胱積尿中產(chǎn)生的尿意感覺(jué)信息，提高尿感檢測(cè)靈敏度。
[0024]2、通過(guò)(4-N-1)三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練，特別是中間層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)個(gè)數(shù)的自適應(yīng)獲取，將進(jìn)一步提高尿感強(qiáng)弱檢測(cè)精度和可靠性。
[0025]3、創(chuàng)造性的提出利用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)遺尿患者尿感檢測(cè)與排尿喚醒，與已有的中西藥相比，具有安全、有效、無(wú)任何副作用的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是本發(fā)明提供的排尿感知檢測(cè)方法的一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖；
`[0027]圖2是本發(fā)明提供的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3是本發(fā)明提供的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4是本發(fā)明提供的排尿感知檢測(cè)裝置的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖5是本發(fā)明提供排尿感知檢測(cè)裝置的算法流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0032]參見(jiàn)圖1，是本發(fā)明提供的排尿感知檢測(cè)方法的第一實(shí)施例的流程示意圖。
[0033]本發(fā)明實(shí)施例提供一種排尿感知檢測(cè)方法，包括步驟SI至S5，具體如下:
[0034]SI，將多個(gè)測(cè)試電極緊貼患者的測(cè)試部位，采集原始膀胱阻抗信息和原始心電信號(hào)。
[0035]具體實(shí)施時(shí)，本發(fā)明根據(jù)心電采集和生物電阻抗技術(shù)，通過(guò)排尿感知檢測(cè)裝置實(shí)時(shí)采集心電信號(hào)和膀胱阻抗數(shù)據(jù)。
[0036]測(cè)試電極的佩戴包括:電極位置的選擇與安放。電極位置的選擇是基于多通道開(kāi)關(guān)模塊的比較而獲得最佳安放位置；在電極安放前，最好要剃除皮膚表面的不潔凈物質(zhì)，再用酒精試擦其表面，以減小對(duì)測(cè)量的影響。阻抗測(cè)試電極佩戴在膀胱附近時(shí)，四個(gè)測(cè)試電極必須處于臍肚下同一水平面，兩個(gè)測(cè)量電極在內(nèi)，兩個(gè)刺激電極在外，心電測(cè)量電極在附近。
[0037]S2，采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，去除所述原始心電信號(hào)中的干擾，并從去干擾后的心電信號(hào)中提取心率變異性信號(hào)；同時(shí)，采用帶通濾波器從所述原始膀胱阻抗信息中提取反映膀胱排尿自主神經(jīng)調(diào)節(jié)的阻抗信號(hào)。
[0038]原始心電信號(hào)中包括了工頻干擾、高頻干擾和基線漂移等在內(nèi)的各種噪聲。本發(fā)明通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)字濾波方法，能夠去除原始心電信號(hào)中的各種干擾。
[0039]在上述步驟S2中，采用通帶帶寬為[0.1Hz, 25Hz ]的帶通濾波去除原始心電信號(hào)中的干擾，然后對(duì)去干擾后的心電信號(hào)進(jìn)行峰值檢測(cè)，獲取RR序列，所述RR序列即為心率
變異性信號(hào)。
[0040]同時(shí)，采用通帶為[0.04Hz,0.4Hz]的帶通濾波器，從原始膀胱阻抗信息中提取阻抗序列，所述阻抗序列是反映膀胱排尿自主神經(jīng)調(diào)節(jié)的阻抗信號(hào)。
[0041]S3，根據(jù)所述心率變異性信號(hào)和所述阻抗信號(hào)，提取排尿感知特征參數(shù)，包括心電近似熵、心電高低頻能量比、阻抗近似熵和阻抗高低頻能量比。
[0042]具體的，在上述步驟S3中，包括:
[0043]構(gòu)造RR序列模版X和Y:
[0044]X(i) = [RR(i), RR(i+l)] i=l, 2，3，...N-1 ;
[0045]Y(i) = [RR(i), RR(i+l), RR(i+2)] i=l, 2, 3,...N-2 ；
[0046]按照以下公式計(jì)算兩個(gè)模版間的距離:
【權(quán)利要求】
1.一種排尿感知檢測(cè)方法，其特征在于，包括: SI，將多個(gè)測(cè)試電極緊貼患者的測(cè)試部位，采集原始膀胱阻抗信息和原始心電信號(hào)；S2，采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，去除所述原始心電信號(hào)中的干擾，并從去干擾后的心電信號(hào)中提取心率變異性信號(hào)；同時(shí)，采用帶通濾波器從所述原始膀胱阻抗信息中提取反映膀胱排尿自主神經(jīng)調(diào)節(jié)的阻抗信號(hào)； S3，根據(jù)所述心率變異性信號(hào)和所述阻抗信號(hào)，提取排尿感知特征參數(shù)，包括心電近似熵、心電高低頻能量比、阻抗近似熵和阻抗高低頻能量比； S4，建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)排尿感知檢測(cè)模型，將所述排尿感知特征參數(shù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入矢量，訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)； S5，利用訓(xùn)練完成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)受試者的排尿感知程度進(jìn)行檢測(cè)，輸出檢測(cè)結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的排尿感知檢測(cè)方法，其特征在于，在所述步驟S2中，采用通帶帶寬為[0.1Ηζ，25Ηζ]的帶通濾波去除所述原始心電信號(hào)中的干擾，然后對(duì)去干擾后的心電信號(hào)進(jìn)行峰值檢測(cè)，獲取RR序列，所述RR序列即為心率變異性信號(hào)； 同時(shí)，采用通帶為[0.04Hz，0.4Hz]的帶通濾波器，從所述原始膀胱阻抗信息中提取阻抗序列，所述阻抗序列是反映膀胱排尿自主神經(jīng)調(diào)節(jié)的阻抗信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的排尿感知檢測(cè)方法，其特征在于，在所述步驟S3中，采用信息熵方法提取阻抗近似熵和心電近似熵，包括: 構(gòu)造RR序列模版X和Y:
X(i) = [RR(i), RR(i+l)] i=l, 2，3，...N-1 ；`
Y(i) = [RR(i), RR(i+l), RR(i+2)] i=l, 2，3，...N-2 ； 按照以下公式計(jì)算兩個(gè)模版間的距離:d(X(i% X(J)) = Σ(服(? + *) - RR(j + k)f ；



Vk Od( no, η,!))=Jzma+,—mi+;

V卜o 其中，d (X (i)，X (j))表示模版X中第i個(gè)模版和第j個(gè)模版之間的距離，d (Y (i)，Y (j))表示模版Y中第i個(gè)模版和第j個(gè)模版之間的距離； 構(gòu)造模版距離矩陣，如下:COV (i,j) = {,卜；.、fl,如果
cov—(/,/)=Η卜: 心電近似熵為:

N2 (i) n VV/?
Σ_Ζ ) Σ〗《,—° )
4.如權(quán)利要求3所述的排尿感知檢測(cè)方法，其特征在于，在所述步驟S3中，采用基于功率譜分析方法提取阻抗高低頻能量比和心電高低頻能量比，包括:
LF/HF心電=LF心電(0.04-0.15Hz)/HF心電(0.15-0.4Hz)；
LF/HF 阻抗=LF 阻抗(0.04-0.15Hz)/HF 阻抗(0.15-0.4Hz)； 其中，LF心電(0.04-0.15Hz)表示RR序列在頻帶[0.04，0.15Hz]范圍內(nèi)的功率譜能量總和； LFpfiaC0.04-0.15Hz)表示阻抗序列在頻帶[0.04，0.15Hz]范圍內(nèi)的功率譜能量總和； HF,(0.04-0.15Hz)表示RR序列在頻帶[0.15,0.4Hz]范圍內(nèi)的功率譜能量總和； LFpfiaC0.04-0.15Hz)表示阻抗序列在頻帶[0.15，0.4Hz]范圍內(nèi)的功率譜能量總和。
5.如權(quán)利要求4所述的排尿感知檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S4具體包括: 構(gòu)建4-N-1三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，輸入層為4個(gè)神經(jīng)元，輸出層為I個(gè)神經(jīng)元，中間層為N個(gè)神經(jīng)元，其中數(shù)目N可調(diào)； 將所述心電近似熵、心電高低頻能量比、阻抗近似熵和阻抗高低頻能量比，作為訓(xùn)練樣本的特征值輸入到所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層神經(jīng)元中； 開(kāi)始網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，從第I個(gè)中間層神經(jīng)元開(kāi)始，通過(guò)檢查輸出誤差使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)增加中間層神經(jīng)元數(shù)目，并重新檢查新的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的誤差，重復(fù)此過(guò)程直到訓(xùn)練得到期望誤差或最大中間層神經(jīng)元數(shù)為止； 通過(guò)大樣本訓(xùn)練和最大剃度法確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值參數(shù)和閥值； 其中，網(wǎng)絡(luò)誤差函數(shù)如下:
6.如權(quán)利要求5所述的排尿感知檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S5具體包括: 將多個(gè)測(cè)試電極緊貼患者的測(cè)試部位，采集實(shí)測(cè)的膀胱阻抗信息和實(shí)測(cè)的心電信號(hào)；從所述實(shí)測(cè)的膀胱阻抗信息中提取阻抗近似熵和阻抗高低頻能量比，以及從所述實(shí)測(cè)的心電信號(hào)中提取實(shí)測(cè)的心率變異性的近似熵和高低頻能量比； 將所述實(shí)測(cè)的心電近似熵、心電高低頻能量比、阻抗近似熵和阻抗高低頻能量比輸入到所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，獲得排尿感覺(jué)強(qiáng)弱分級(jí)結(jié)果，包括:所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出層神經(jīng)元輸出為O時(shí)表無(wú)尿感,輸出為I表不有尿感但不急迫，輸出為2表有急迫尿感。
7.如權(quán)利要求6所述的排尿感知檢測(cè)方法，其特征在于，在所述步驟S5中，測(cè)試時(shí)間超過(guò)T小時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出仍為O時(shí)，發(fā)出異常報(bào)警，提醒測(cè)試者進(jìn)行系統(tǒng)問(wèn)題排查，其中T> O。
8.一種排尿感知檢測(cè)裝置，其特征在于，包括下位機(jī)測(cè)量模塊和上位機(jī)計(jì)算模塊； 所述下位機(jī)測(cè)量模塊包括: 心電采集模塊，用于從患者的測(cè)試部位中采集原始心電信號(hào)； 阻抗采集模塊，用于從患者的測(cè)試部位中采集原始膀胱阻抗信息； 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將模擬信號(hào)形式的原始心電信號(hào)和原始膀胱阻抗信息，分別轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；和， 下位機(jī)主控模塊，用于通過(guò)無(wú)線通信方式將數(shù)字信號(hào)形式的原始心電信號(hào)和原始膀胱阻抗信息傳輸給所述上位機(jī)計(jì)算模塊； 所述上位機(jī)計(jì)算模塊包括上位機(jī)主控制模塊，所述上位機(jī)主控制模塊用于: 采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，去除所述原始心電信號(hào)中的干擾，并從去干擾后的心電信號(hào)中提取心率變異性信號(hào)；同時(shí)，采用帶通濾波器從所述原始膀胱阻抗信息中提取反映膀胱排尿自主神經(jīng)調(diào)節(jié)的阻抗信號(hào)； 根據(jù)所述心率變異性信號(hào)和所述阻抗信號(hào)，提取排尿感知特征參數(shù)，包括心電近似熵、心電高低頻能量比、阻抗近似熵和阻`抗高低頻能量比； 建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)排尿感知檢測(cè)模型，將所述排尿感知特征參數(shù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入矢量，訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；以及， 利用訓(xùn)練完成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)受試者的排尿感知程度進(jìn)行檢測(cè)，輸出檢測(cè)結(jié)果。
9.如權(quán)利要求8所述的排尿感知檢測(cè)裝置，其特征在于，所述下位機(jī)測(cè)量模塊還包括信號(hào)調(diào)理模塊、電源管理模塊和無(wú)線模塊； 所述上位機(jī)計(jì)算模塊及所述下位機(jī)測(cè)量模塊之間的數(shù)據(jù)通信是通過(guò)所述下位機(jī)測(cè)量模塊中設(shè)置的無(wú)線模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。
10.如權(quán)利要求9所述的排尿感知檢測(cè)裝置，其特征在于，所述心電采集模塊包括初級(jí)放大子模塊、濾波子模塊和主放大子模塊； 所述阻抗采集模塊包括阻抗幅值計(jì)算子模塊、信號(hào)放大子模塊、中頻正弦信號(hào)發(fā)生子模塊和恒流源子模塊。
【文檔編號(hào)】A61B5/20GK103445770SQ201310392336
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月2日
【發(fā)明者】蔣慶, 劉官正 申請(qǐng)人:中山大學(xué)