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专利号: 2024108783501
申请人: 南通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-05-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于云计算的心率监控系统,其特征在于,所述系统包括:心率数据解析模块基于云平台上的光电容积脉搏波传感器,收集的心率数据,进行时间序列构建,分析每次心跳的时间点,得到心率时间序列,将所述心率时间序列输入处理环节,对心跳模式进行初步归类,得到扩展分类输出结果;

心跳异常识别模块接收所述扩展分类输出结果,通过对心率的局部波动和频域特性分析,识别心跳异常,评估心率的不规则性,生成异常诊断结果,基于所述异常诊断结果的类型和频率进行心律失常的分级,得到心律失常级别输出结果;

心脏病风险评估模块利用所述心律失常级别输出结果,结合历史健康数据和心率模式并进行分析,评估心脏病预测风险,得到风险评估结果,将风险评估结果用于优化患者的监护计划,得到优化患者监护建议;

所述风险评估结果的获取步骤具体为:

整合所述心律失常级别输出结果和患者历史健康数据,通过加权方式为风险因素分配影响力,应用公式:计算得到风险评估值,其中,FA表示风险评估值,wi是第i个风险因素的权重,hi是历史健康数据对应的风险值,ki是增益系数,li是心律失常级别对应的风险系数;

基于所述风险评估值,利用心率模式数据进行心率变异性分析,使用公式:整合心率数据贡献,计算得到心率模式风险得分,其中,R为心率模式风险得分,pj是心率模式的参数,vj是心率变异性分析得分,λj是归一化系数;

将所述风险评估值和心率模式风险得分融合,采用加权方式进行整合,应用公式:计算心脏病预测风险,生成风险评估结果,其中,Q表示风险评估结果,FA为风险评估值,R为心率模式风险得分,γ和δ是用于平衡FA和R的调整系数;

患者状态监控模块基于所述优化患者监护建议,更新患者的心率状态记录,记录每次心脏活动,分析心率的频率和稳定性,识别偏离正常范围的异常心率,对异常心率进行标记,汇总异常数据,编制心率监控结果。

2.根据权利要求1所述的基于云计算的心率监控系统,其特征在于,所述心率时间序列的获取步骤具体为:基于云平台,使用光电容积脉搏波传感器收集心率数据,采集原始心率数据,生成原始心率数据集,分析所述原始心率数据集中每次心跳的时间点,计算相邻两次心跳之间的时间间隔,采用公式:得到心跳时间间隔数组,其中,Δti为心跳时间间隔数组,ti代表第i次心跳的时间点,ti+1代表第i+1次心跳的时间点,α为线性调整系数,β为根号内非线性调整系数,Δtmax代表最大时间间隔,θ为最小时间间隔比例调整系数,Δtmin代表最小时间间隔;

利用所述心跳时间间隔数组构建心率时间序列,采用公式:

计算每分钟心跳次数,生成心率时间序列,其中,HR(t)代表每分钟的心跳次数,Δt代表心跳时间间隔数组,γ为线性校正系数,κ为逆比例调节因子,∈为小量正数。

3.根据权利要求2所述的基于云计算的心率监控系统,其特征在于,所述扩展分类输出结果的获取步骤具体为:将所述心率时间序列输入到数据处理环节,使用心跳间隔特征进行分类,采用公式:得到心跳模式特征分数,其中,S代表心跳模式特征分数,xj是心率时间序列中的第j个特征,wj是第j个特征的权重,λ是调整非线性影响的参数,μ是特征加权的调整参数,n是特征数量;

对每个样本所述心跳模式特征分数进行阈值判断,使用判断公式:对心跳模式进行初步分类,得到初步分类结果,其中,C代表初步分类结果,S是心跳模式特征分数,θ是分类阈值,σ是标准偏差,ρ是偏移参数,1表示心跳模式异常,0表示正常;

根据所述初步分类结果,进行分类细化,应用公式:

生成扩展分类输出结果,其中,D代表扩展分类输出结果,Ck是初步分类结果,vk是对应分类标签的权重,m是分类标签数量,δ是逻辑回归截距调整参数。

4.根据权利要求3所述的基于云计算的心率监控系统,其特征在于,所述异常诊断结果的获取步骤具体为:基于所述扩展分类输出结果,分析心率时间序列中的局部波动,采用公式:生成波动度结果,其中,V为波动度结果,HRj是在第j个时间点的心率, 是心率的平均值,σj是第j个时间点的标准偏差,∈是规避除零的小正数;

基于所述波动度结果,对心率序列的频域特性进行分析,采用傅里叶变换和频域加权公式:生成频域分析结果,其中,F是频域分析结果,FFT(HRk)是傅里叶变换结果,wk是频率k的权重,δk是频域衰减因子;

结合所述波动度结果和频域分析结果,采用加权和的方法,使用非线性组合公式:生成异常诊断结果,其中,A代表异常诊断结果,V是波动度结果,F是频域分析结果,α和β是调整系数。

5.根据权利要求4所述的基于云计算的心率监控系统,其特征在于,所述心律失常级别输出结果的获取步骤具体为:基于所述异常诊断结果,分析异常类型的分布和频率,采用公式:计算生成异常类型分布得分,其中,T代表异常类型分布得分,fi是异常发生频率,ti是异常类型的严重程度指数,k是用于调整每种异常严重度影响的参数,gi是每种异常的严重度等级,h是判定阈值;

根据所述异常类型分布得分和异常的临床关联性进行加权评分,采用公式:计算生成心律失常严重度得分,其中,SA是心律失常严重度得分,Tj是异常类型分布得分,cj是临床相关性权重,δ是全局调整系数,rj是每种异常类型的响应系数;

基于所述心律失常严重度得分,采用分级标准对心律失常进行分级,使用公式:得到心律失常级别输出结果,其中,L代表心律失常级别输出结果,SA是心律失常严重度得分,α是调整增幅系数,{thresholds}是分级阈值,classify是分级函数。

6.根据权利要求1所述的基于云计算的心率监控系统,其特征在于,所述优化患者监护建议的获取步骤具体为:分析所述风险评估结果,计算生成风险加权总和,采用公式:

其中,P代表风险加权总和,ui是风险指标的重要性系数,vi是风险指标的值,si是稳定性调节因子,∈是小常数;

基于所述风险加权总和,根据风险等级调整治疗计划,同步信息至医疗团队,确定监护级别,应用公式:其中,Q代表监护级别,P是风险加权总和,γ是响应敏感性参数,δ是响应阈值;

基于所述监护级别,设计个性化的监护计划,采用公式:

N=∫Q(t)·dt

采用时间加权方法计算持续时间内的监护需求,得到优化患者监护建议,其中,N代表个性化的监护计划,Q(t)是监护级别的时间函数,t是时间变量。

7.根据权利要求6所述的基于云计算的心率监控系统,其特征在于,所述编制心率监控结果的获取步骤具体为:基于所述优化患者监护建议,更新患者的心率状态记录,采用公式:计算得到更新后的心率状态得分,其中,U代表更新后的心率状态得分,ri是第i次心脏活动记录的心率值,si是对应心率状态的稳定性评分,δ是调整心率偏差影响的系数,μ是心率的平均值;

基于所述更新后的心率状态得分,标记偏离正常范围的异常心率,使用公式:生成异常心率得分,其中,VI为异常心率得分,fj是第j次心脏活动的心率值,ν是正常心率的平均值,σ是正常心率的标准偏差,∈是调整参数,dj是第j次记录的持续时间;

基于所述异常心率得分,汇总异常数据,生成编制心率监控结果,采用公式:其中,SI代表编制心率监控结果,κj是第j次异常心率的严重性权重,VI是异常心率得分。