长春中医药大学董岩获国家专利权
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龙图腾网获悉长春中医药大学申请的专利一种消化道健康数据分析方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120260933B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-31发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510734703.5,技术领域涉及:G16H50/30;该发明授权一种消化道健康数据分析方法及系统是由董岩;郎宇丹;洪天一;宫明哲;李云鹏;魏红玉设计研发完成,并于2025-06-04向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种消化道健康数据分析方法及系统在说明书摘要公布了:本发明涉及智能医疗监测与健康数据分析技术领域,具体公开了一种消化道健康数据分析方法及系统,通过部署在腹部体表的多源传感器阵列实时采集肠道蠕动产生的差分频率与声强数据,结合经验模态分解与希尔伯特变换提取肠道运动节律稳定性特征值,并采用归一化与哈尔小波分解方法计算肠鸣音强度变异特征值,构建肠道功能状态特征向量,肠道功能状态特征向量输入基于随机森林算法训练的健康评估模型,输出个体化消化道健康评分与健康等级指标,并触发多类型异常预警信号,构建了从数据采集、智能分析到风险预警的闭环管理体系,提升了消化道疾病早期识别与健康管理的智能化水平。
本发明授权一种消化道健康数据分析方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种消化道健康数据分析方法,其特征在于,包括以下步骤: S1:通过部署在腹部体表的多源传感器阵列实时采集肠道蠕动声音的差分频率数据和声强数据; 所述多源传感器阵列包括宽频麦克风传感器和声压传感器; S2:将采集的差分频率数据构建成差分频率特征序列,对差分频率特征序列进行分析,根据分析结果,计算肠道运动节律稳定性特征值,用于评估肠道蠕动的规律性,具体包括: 获取肠道蠕动声音的差分频率数据,将采集的差分频率数据构建成差分频率特征序列,对差分频率特征序列进行分析,根据分析结果,计算肠道运动节律稳定性特征值,判断肠道运动节律稳定性特征值是否大于等于预设阈值,若是,则肠道蠕动不规律,若否,则肠道蠕动规律; 所述肠道运动节律稳定性特征值的获取过程为: 获取肠道蠕动过程中采集的差分频率数据序列,对差分频率数据序列进行经验模态分解,得到一组固有模态函数和一个残差项; 对每一个固有模态函数应用希尔伯特变换,获得其对应的解析信号和瞬时频率,计算表达式为; 基于每个固有模态函数的瞬时频率,计算其在整个时间范围内瞬时频率的方差与均值的比值,得到频率稳定度指标; 将所有固有模态函数的频率稳定度指标,进行加权平均,得到肠道运动节律稳定性特征值; S3:对声音强度数据进行归一化处理,构建强度波动序列,根据强度波动序列,计算肠鸣音强度变异特征值,用于识别肠道动力是否存在异常波动,具体包括: 获取肠道蠕动声音的声强数据,对声音强度数据进行归一化处理,构建强度波动序列,根据强度波动序列,计算肠鸣音强度变异特征值,判断肠鸣音强度变异特征值,是否大于等于预设阈值,若是,则肠道动力存在异常波动,若否,则肠道动力不存在异常波动; 所述肠鸣音强度变异特征值,具体包括: 获取肠道蠕动声音的声强数据,对声强数据进行归一化处理; 对归一化后的声强数据进行一级哈尔小波分解,得到逼近系数和细节系数; 计算每个尺度下逼近系数的能量和细节系数的能量; 计算每个尺度下细节能量与逼近能量的比值,并将得到的比值按照尺度的顺序,构建成一个能量波动序列; 计算能量波动序列内所有比值的平均值与标准差值的比值,得到肠鸣音强度变异特征值; S4:将肠道运动节律稳定性特征值与肠鸣音强度变异特征值构建成肠道功能状态特征向量,输入健康评估模型中进行分析,根据分析结果生成消化道健康等级指标,并输出消化道健康异常预警信号,具体包括: 获取消化道的肠道运动节律稳定性特征值与肠鸣音强度变异特征值,并将肠道运动节律稳定性特征值与肠鸣音强度变异特征值构建成肠道功能状态特征向量,并将其输入健康评估模型中,以最小化预测消化道健康评分与实际消化道健康评分的误差作为健康评估模型的训练目标,对健康评估模型进行训练,根据训练好的健康评估模型,输出消化道健康评分,所述健康评估模型为随机森林模型; 所述健康评估模型的训练过程为: 获取多组受试者的肠道运动节律稳定性特征值、肠鸣音强度变异特征值和消化道健康评分,并将其组成训练数据集,划分为训练集与验证集,采用随机森林模型,以最小化预测消化道健康评分与实际消化道健康评分的均方误差,为目标函数进行模型训练,在每次训练迭代中,通过自助采样,生成多个决策树,并在节点分裂时随机选择特征子集以增强模型泛化能力; 判断消化道的消化道健康评分是否大于等于预设阈值,若是,则对应消化道健康状态正常,若否,则对应消化道健康状态异常。
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