胃腸動力無創(chuàng)診查系統(tǒng)及動力分類診斷模型的研究.pdf

1、21世紀(jì),微型機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于包括生物醫(yī)學(xué)工程在內(nèi)的許多領(lǐng)域,以實(shí)現(xiàn)對人體"低侵襲、微創(chuàng)或無創(chuàng)"診療,并取得了極大的成功,已成為當(dāng)前生命科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程、機(jī)電工程領(lǐng)域的主攻方向之一. 人體消化道是一條自口腔延至肛門的肌性管道,消化器官運(yùn)動功能的強(qiáng)弱直接關(guān)系到人體對所需營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用,關(guān)系到人類的健康.隨著人們的生活節(jié)奏的不斷加快與飲食結(jié)構(gòu)不斷改變,消化道功能性疾病的發(fā)病率日趨升高. 胃腸動力功能

2、是消化系統(tǒng)的重要生理功能,胃腸動力功能的研究依賴于人體消化道正常生理狀態(tài)下運(yùn)動生理參數(shù)的監(jiān)測和分析.但是,到目前為止還沒有一種方法能在正常生理狀態(tài)下對整個胃腸道動力及運(yùn)動參數(shù)進(jìn)行長時間的動態(tài)實(shí)時監(jiān)測,這樣就導(dǎo)致對胃腸運(yùn)動參數(shù)以及變化規(guī)律尚沒有完全了解和掌握.因此,目前胃腸動力功能揭示、消化道動力型疾病的病理生理特征的表達(dá)和正確診斷仍缺乏科學(xué)、客觀、準(zhǔn)確和全面的依據(jù). 本文以國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目和國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目

3、(863項(xiàng)目)為依托,研究了人體消化道生理信號檢測系統(tǒng),力圖在正常生理狀態(tài)下,獲取實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù),并進(jìn)行了動力特征提取,以期在整體上對壓力活動有個定性分析和定量了解.本研究預(yù)期對人類保健普查、消化系統(tǒng)動力性疾病的診查,構(gòu)建數(shù)字化醫(yī)療信息檔案等發(fā)揮進(jìn)一步的推動作用. 本文研究的主要內(nèi)容可以概括為以下幾個方面: 1.研制了胃腸動力無創(chuàng)診查系統(tǒng).系統(tǒng)主要由以下四部分組成:遙測膠囊、體外便攜式數(shù)據(jù)接收器、膠囊體外跟蹤定位系統(tǒng)、信號

4、處理系統(tǒng).首先進(jìn)行了微傳感器的設(shè)計(jì).然后分析了微功耗設(shè)計(jì)方案.最后就無線遙測膠囊內(nèi)各功能模塊(電源管理模塊、信號處理模塊、無線通訊模塊)、體外數(shù)據(jù)接收器的原理及具體實(shí)現(xiàn)方法加以分析. 2.進(jìn)行了診查系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室測試分析,并對遙測膠囊和胃腸道的相互影響問題進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)的研究. 首先研究了"胃腸內(nèi)容物"傳輸時間的測量方法,然后研究了"遙測膠囊"的超聲波體外檢測的原理和實(shí)際電路設(shè)計(jì).最后通過同步測量"遙測膠囊"和"胃腸內(nèi)容

5、物"通過消化道各段的時間,用定量分析數(shù)據(jù),證明了遙測膠囊在胃腸道內(nèi)運(yùn)動的生理相容性. 3.研究了消化道壓力檢測信號的自動分析處理方法.在分析了壓力檢測信號的特點(diǎn)后,深入研究基于多尺度小波變換的壓力信號的濾波去噪、單個壓力波形的確定、異常數(shù)據(jù)的剔除等自動分析處理中的關(guān)鍵問題. 4.研究了基于非參數(shù)檢驗(yàn)的結(jié)腸壓力活動的統(tǒng)計(jì)特征提取. 首先分析介紹了常用的兩類統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法:參數(shù)檢驗(yàn)和非參數(shù)檢驗(yàn),針對小樣本的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)問題

6、,本研究對非參數(shù)檢驗(yàn)作了重點(diǎn)分析.然后對壓力活動的特征作了統(tǒng)計(jì)分析,包括壓力活動特征定義、實(shí)測典型壓力曲線的分析和生理響應(yīng)時間段的壓力活動統(tǒng)計(jì).最后研究了基于非參數(shù)檢驗(yàn)的胃腸壓力顯著性特征提取,并通過對107例實(shí)驗(yàn)樣本的結(jié)腸壓力活動統(tǒng)計(jì)分析,提取出8個顯著性壓力特征. 5.本研究介紹了一種新的人工智能學(xué)習(xí)方法--支持向量機(jī)理論. 支持向量機(jī)(support Vector Machine,SVM)是基于結(jié)構(gòu)最小化原理,同其