基于模型補(bǔ)償法監(jiān)測(cè)積尿過程中動(dòng)態(tài)尿量的方法
【專利摘要】一種基于模型補(bǔ)償法監(jiān)測(cè)積尿過程中動(dòng)態(tài)尿量的方法，其步驟是：將多個(gè)測(cè)試電極緊貼患者的測(cè)試部位，通過生物電阻抗測(cè)量裝置實(shí)時(shí)測(cè)量膀胱的電阻抗值；通過數(shù)字濾波算法，去除干擾信號(hào)，并通過時(shí)距擴(kuò)大法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)一步濾波，降低原始數(shù)據(jù)的采樣頻率，實(shí)時(shí)更新電阻抗最大值；根據(jù)電阻計(jì)算公式，建立尿量變化模型，根據(jù)理論公式對(duì)阻抗出現(xiàn)最大值后期的數(shù)據(jù)進(jìn)行分單元段擬合；對(duì)不同的擬合曲線分別計(jì)算從積尿開始到結(jié)束時(shí)間段內(nèi)阻抗變化量、曲線斜率值和阻抗當(dāng)前值，各取其均值作為尿量變化模型的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得出尿量值。本發(fā)明能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地，特別是在尿液電導(dǎo)率在積尿過程中發(fā)生變化時(shí)能對(duì)膀胱尿量進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，且抗干擾性更強(qiáng)，操作更安全方便。
【專利說明】基于模型補(bǔ)償法監(jiān)測(cè)積尿過程中動(dòng)態(tài)尿量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及尿量監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是涉及一種基于模型補(bǔ)償法監(jiān)測(cè)積尿過程中動(dòng)態(tài)尿量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前膀胱狀況檢測(cè)方法多采用超聲、壓力、位移等技術(shù)手段，采用的都是靜態(tài)監(jiān)測(cè)方法，無法及時(shí)掌握患者尿量。對(duì)于像尿失禁、膀胱炎、脊髓損傷等尿意缺失患者，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)膀胱尿量，并及時(shí)提醒患者排尿，才能預(yù)防積尿過多、排尿過頻或排尿不盡等引起的并發(fā)癥。
[0003]生物電阻抗技術(shù)利用了生物組織及器官的電特性提取人體生理與病理信息的無創(chuàng)檢測(cè)技術(shù)，同時(shí)具有便攜式的特點(diǎn)，可以實(shí)時(shí)測(cè)量膀胱內(nèi)的尿量。但是，由于人體尿液的電導(dǎo)率隨著人體代謝情況的不同是變化著的，所以單獨(dú)電阻抗值的測(cè)量不能準(zhǔn)確的反映膀胱內(nèi)尿量的情況。同時(shí)，由于積尿早期膀胱的生理特性，使得測(cè)量的結(jié)果受到膀胱壁生物電阻抗變化的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述存在問題和不足，提供一種既能克服積尿前期膀胱壁阻抗變化的影響，又能針對(duì)尿液電導(dǎo)率的變化計(jì)算出準(zhǔn)確的阻抗變化值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)膀胱內(nèi)動(dòng)態(tài)變化的尿量進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)的基于模型補(bǔ)償法監(jiān)測(cè)積尿過程中動(dòng)態(tài)尿量的方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
本發(fā)明所述的基于模型補(bǔ)償法監(jiān)測(cè)積尿過程中動(dòng)態(tài)尿量的方法，其特點(diǎn)是包括如下步
驟:
A、將多個(gè)測(cè)試電極緊貼患者的測(cè)試部位，根據(jù)生物電阻抗技術(shù)，通過與各測(cè)試電極電連接的生物電阻抗測(cè)量裝置實(shí)時(shí)測(cè)量膀胱的電阻抗值；
B、通過數(shù)字濾波算法，選擇包括截止頻率、階數(shù)在內(nèi)的合適參數(shù)，去除包括呼吸、心跳、高頻、工頻在內(nèi)的干擾信號(hào)，提高電阻抗信噪比，并通過時(shí)距擴(kuò)大法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)一步濾波，同時(shí)降低原始數(shù)據(jù)的采樣頻率，并實(shí)時(shí)更新電阻抗最大值；
C、根據(jù)電阻計(jì)算公式，建立尿量變化模型，即對(duì)當(dāng)前阻抗值、阻抗變化量以及尿液電導(dǎo)率值進(jìn)行建模計(jì)算出尿量變化量，并根據(jù)理論公式對(duì)阻抗出現(xiàn)最大值后期的數(shù)據(jù)進(jìn)行分單元段擬合；
D、對(duì)不同的擬合曲線分別計(jì)算從積尿開始到結(jié)束時(shí)間段內(nèi)阻抗變化量、曲線斜率值和阻抗當(dāng)前值，各自取其均值作為尿量變化模型的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得出尿量值。
[0006]其中，上述步驟B的具體操作過程如下:
B1、對(duì)所述電阻抗數(shù)字信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，獲得所述電阻抗數(shù)字信號(hào)的頻譜；
B2、根據(jù)人體生理信號(hào)特征對(duì)所述頻譜進(jìn)行分析，對(duì)所述頻譜進(jìn)行數(shù)字低通濾波，去除處于低頻段的干擾信號(hào)；B3、以5分鐘的數(shù)據(jù)為單位進(jìn)行時(shí)距擴(kuò)大法處理，降低原始數(shù)據(jù)的采樣率；
B4、實(shí)時(shí)尋找并更新電阻抗最大值，并實(shí)時(shí)地將阻抗最大值MfliCZ)記錄在寄存器中，如果當(dāng)前時(shí)刻的阻抗值Z(Jt)大于之前的阻抗最大值Ma(Z),則將當(dāng)前時(shí)刻的阻抗值2(?)重新開始寫入寄存器中，以前的數(shù)據(jù)自動(dòng)丟掉；反之，不做任何數(shù)據(jù)取代工作。
[0007]上述步驟C的具體操作過程如下:
C1、根據(jù)電阻計(jì)算公式，建立尿量變化模型；
C2、從最大值點(diǎn)起，按照尿量變化模型以5分鐘為單位對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合；
C3、選擇單元段斜率大于零的段進(jìn)行擬合。
[0008]上述步驟D的具體操作過程如下:
D1、針對(duì)每一段擬合曲線，計(jì)算其曲線斜率值P同時(shí)計(jì)算擬合曲線從積尿開始到結(jié)束時(shí)間段內(nèi)的阻抗變化量dz ;
D2、對(duì)所有曲線的曲線斜率值P和阻抗當(dāng)前值Z取平均值，同時(shí)也對(duì)所有曲線的阻抗變化量dz取平均值；
D2、將曲線斜率值P阻抗當(dāng)前值Z和阻抗變化量&的平均值帶入尿量變化模型中，計(jì)
算尿量。
[0009]上述尿量變化模型為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于模型補(bǔ)償法監(jiān)測(cè)積尿過程中動(dòng)態(tài)尿量的方法，其特征在于包括如下步驟: A、將多個(gè)測(cè)試電極緊貼患者的測(cè)試部位，根據(jù)生物電阻抗技術(shù)，通過與各測(cè)試電極電連接的生物電阻抗測(cè)量裝置實(shí)時(shí)測(cè)量膀胱的電阻抗值； B、通過數(shù)字濾波算法，選擇包括截止頻率、階數(shù)在內(nèi)的合適參數(shù)，去除包括呼吸、心跳、高頻、工頻在內(nèi)的干擾信號(hào)，提高電阻抗信噪比，并通過時(shí)距擴(kuò)大法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)一步濾波，同時(shí)降低原始數(shù)據(jù)的采樣頻率，并實(shí)時(shí)更新電阻抗最大值； C、根據(jù)電阻計(jì)算公式，建立尿量變化模型，即對(duì)當(dāng)前阻抗值、阻抗變化量以及尿液電導(dǎo)率值進(jìn)行建模計(jì)算出尿量變化量，并根據(jù)理論公式對(duì)阻抗出現(xiàn)最大值后期的數(shù)據(jù)進(jìn)行分單元段擬合； D、對(duì)不同的擬合曲線分別計(jì)算從積尿開始到結(jié)束時(shí)間段內(nèi)阻抗變化量、曲線斜率值和阻抗當(dāng)前值，各自取其均值作為尿量變化模型的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得出尿量值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于模型補(bǔ)償法監(jiān)測(cè)積尿過程中動(dòng)態(tài)尿量的方法，其特征在于上述步驟B的具體操作過程如下: B1、對(duì)所述電阻抗數(shù)字信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，獲得所述電阻抗數(shù)字信號(hào)的頻譜； B2、根據(jù)人體生理信號(hào)特征對(duì)所述頻譜進(jìn)行分析，對(duì)所述頻譜進(jìn)行數(shù)字低通濾波，去除處于低頻段的干擾信號(hào)； B3、以5分鐘的數(shù)據(jù)為單位進(jìn)行時(shí)距擴(kuò)大法處理，降低原始數(shù)據(jù)的采樣率； B4、實(shí)時(shí)尋找并更新電阻抗最大值，并實(shí)時(shí)地將阻抗最大值Mfli(Z)記錄在寄存器中，如果當(dāng)前時(shí)刻的阻抗值Z(Jt)大于之前的阻抗最大值Mu(Z),則將當(dāng)前時(shí)刻的阻抗值Z(Jt)重新開始寫入寄存器中，以前的數(shù)據(jù)自動(dòng)丟掉；反之，不做任何數(shù)據(jù)取代工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于模型補(bǔ)償法監(jiān)測(cè)積尿過程中動(dòng)態(tài)尿量的方法，其特征在于上述步驟C的具體操作過程如下: C1、根據(jù)電阻計(jì)算公式，建立尿量變化模型； C2、從最大值點(diǎn)起，按照尿量變化模型以5分鐘為單位對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合； C3、選擇單元段斜率大于零的段進(jìn)行擬合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于模型補(bǔ)償法監(jiān)測(cè)積尿過程中動(dòng)態(tài)尿量的方法，其特征在于上述步驟D的具體操作過程如下: D1、針對(duì)每一段擬合曲線，計(jì)算其曲線斜率值P同時(shí)計(jì)算擬合曲線從積尿開始到結(jié)束時(shí)間段內(nèi)的阻抗變化量； D2、對(duì)所有曲線的曲線斜率值P和阻抗當(dāng)前值Z取平均值，同時(shí)也對(duì)所有曲線的阻抗變化量dk取平均值； D2、將曲線斜率值P阻抗當(dāng)前值z(mì)和阻抗變化量dk的平均值帶入尿量變化模型中，計(jì)算尿量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述基于模型補(bǔ)償法監(jiān)測(cè)積尿過程中動(dòng)態(tài)尿量的方法，其特征在于上述尿量變化模型為:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于模型補(bǔ)償法監(jiān)測(cè)積尿過程中動(dòng)態(tài)尿量的方法，其特征在于上述生物電阻抗測(cè)量裝置包括電源模塊及與電源模塊電連接的主控模塊、壓控恒流源模塊、中頻正弦波發(fā)生模塊、測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊和幅值與相位測(cè)量模塊，其中: 所述中頻正弦波發(fā)生模塊在主控模塊的控制下，用于產(chǎn)生固定頻率的正弦波電流輸送給壓控恒流源模塊，并通過所述壓控恒流源模塊向其中一對(duì)測(cè)試電極提供穩(wěn)定的激勵(lì)電流，且所述激勵(lì)電流通過電流輸出正端和電流輸出負(fù)端輸出到患者測(cè)試部位； 所述測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊，用于對(duì)接收到的另一對(duì)測(cè)試電極的電阻抗數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波，以去除干擾信號(hào)，并將去除了干擾信號(hào)的電阻抗數(shù)字信號(hào)輸送給幅值與相位測(cè)量模塊； 所述幅值與相位測(cè)量模塊設(shè)置有兩個(gè)電壓輸入端，用于采集患者測(cè)試部位的測(cè)量電壓并進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算出的測(cè)量電壓的幅值與相位數(shù)據(jù)輸送給主控模塊，且可通過所述主控模塊傳送給上位機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述基于模型補(bǔ)償法監(jiān)測(cè)積尿過程中動(dòng)態(tài)尿量的方法，其特征在于上述主控模塊通過串行接口或/和Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
【文檔編號(hào)】A61B5/053GK103598886SQ201310616304
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】蔣慶, 王倩, 周廣敏 申請(qǐng)人:中山大學(xué)