脉诊客观化信息处理方法的研究

论文摘要

传统中医诊断的信息来源主要是望、闻、问、切,又称“四诊”。作为切诊的重要内容,对脉搏的诊断是获取病人健康状况信息的一种重要途径。但是传统中医脉诊过于依赖医生的主观评价,缺乏客观的定量标准。脉诊客观化研究正是力图建立起客观的诊断标准来解决这些问题。本文通过总结前人的经验,结合当前脉诊客观化研究的新进展,以现代中医理论《金氏脉学》为理论依据,使用现代数字信号处理理论对脉诊客观化研究过程中的信息处理技术进行了探讨。传统脉诊理论以大量诊断经验为基础,缺乏客观判据,对不同脉象进行判断的主观随意性较大,而基于计算机的脉诊研究依赖客观判据,这种矛盾极大地阻碍了脉诊客观化发展的进程。金氏脉学汲取了传统中医脉学整体观和辨证观的理论思想,通过数学手段对疾病基本做到定位、定性、定量诊断,在发展了传统脉学理论的同时与传统脉学理论又有根本的区别,为脉诊的客观化提供了可行性。在脉搏信号采集方面,综合应用现代检测技术与信号处理理论,依据金氏脉学的分层取脉思想,设计了独特的脉搏自动分层测量系统。为了实现数字信号的自动采集,本系统使用PCI数据采集卡将压力传感器的模拟信号转换成数字信号,然后利用上层处理软件进行脉搏波的处理、分析与显示。在脉搏波预处理方面,利用本文提出的基于经验模态分解的多带滤波器进行脉搏波的基线消除,并分别与形态滤波（Morphology）、有限冲击响应滤波（FIR）和样条估计这三种方法进行了比较,从仿真数据可以看出该方法取得了较好的滤波效果。在脉搏信号的特征分析方面,从时域和频域两个方面对脉搏信号进行分析。另外把经验模态分解（EMD）、Hilbert-Huang变换和倒谱分析应用到脉搏波的特征提取中,具有创新性,并取得了初步的成功。在前面脉象特征提取的基础上,选定9个能表征脉象实质的特征参数构成脉象识别的特征向量,使用基于改进型二叉树的支持向量机方法对7种基本脉象进行了分类识别。并与有向无环图SVM和神经网络方法进行了比较,正确识别率提高了3-6个百分点。

论文目录

• 目录
• CONTENTS
• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略词注释表
• 第一章 绪论
• 1.1 脉诊客观化的必要性
• 1.2 历史回顾与研究现状
• 1.2.1 脉象的描记和分类
• 1.2.2 脉象信号的检测
• 1.2.3 脉象的分析方法综述
• 1.3 本文脉诊及客观化理论依据
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 脉搏采集分析系统设计
• 2.1 硬件设计
• 2.1.1 传感器
• 2.1.2 低噪放大部分
• 2.1.3 自动加减压装置
• 2.1.4 PCI 2000数据采集卡
• 2.1.5 功能模块之间的接口
• 2.2 软件设计
• 2.2.1 驱动程序接口函数
• 2.2.2 数据采集与显示模块
• 2.2.3 数据分析程序
• 2.3 健康人体脉形库的建立原则
• 2.3.1 采样部位及规则
• 2.3.2 采样总体思路
• 2.3.3 健康人体采样对象的纳入与排除标准
• 2.4 本章小结
• 第三章 脉搏信号的预处理
• 3.1 去除50Hz工频干扰
• 3.2 去除脉搏基线漂移
• 3.2.1 经验模态分解（EMD）
• 3.2.2 EMD去脉搏基线漂移算法
• 3.2.3 仿真实验
• 3.3 本章小结
• 第四章 脉搏波的特征分析与提取
• 4.1 引言
• 4.2 金氏脉学关于脉搏的基本理论和基本概念
• 4.2.1 基本脉图
• 4.2.2 脉应和脉相
• 4.2.3 脉动和脉点
• 4.2.4 特征和脉形
• 4.2.5 脉应分类
• 4.3 时域分析
• 4.4 频域分析
• 4.4.1 Hilbert Huang变换
• 4.4.2 基于HHT的脉搏信号分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于改进型SVM的脉象识别
• 5.1 引言
• 5.2 支持向量机
• 5.2.1 SVM基本原理
• 5.2.2 SVM多分类策略
• 5.3 基于改进型二叉树的支持向量机算法
• 5.3.1 几种SVM多分类策略的缺点
• 5.3.2 改进型二叉树SVM算法的优势和步骤
• 5.4 脉搏信号的特征选取
• 5.4.1 依据金氏脉学的特征归纳
• 5.4.2 脉象种类和特征选取
• 5.5 脉象识别模型的建立
• 5.5.1 二叉树结构的确定
• 5.5.2 核函数的选定
• 5.5.3 参数选择
• 5.6 识别分类
• 5.6.1 输入数据的预处理
• 5.6.2 SVM训练
• 5.6.3 SVM预测
• 5.6.4 与其它方法的比较
• 5.7 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 问题与展望
• 附录
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目
• 学位论文评阅及答辩情况表