一种用于心血管功能无创健康评价方法的装置与流程

本公开涉及生物医学工程技术领域，特别涉及一种用于心血管功能无创健康评价方法的装置。

背景技术：

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

心血管功能可以反映人体的健康水平和运动能力，可预测心血管疾病的发生率和潜在风险。目前，国内外关于心血管功能健康的评价方法主要有危险因素与心血管疾病之间的量化评估表和危险评估模型两种，心血管健康评估模型是其健康管理的关键工具和途径。

本公开发明人发现，针对心血管健康评估没有统一完善的评价指标，评价模型的构建技术仍需改进。此外，随着生活水平和健康管理意识的提高，人们越来越关注身体素质的提高和健康养生，方便快捷的智能医疗产品备受人们的青睐。血压、心率和脉搏波等是医学上最常见和最直接有效的评价心血管功能的指标。将这些有效且常用的无创评价指标综合运用于心血管的健康评价中，开发一种适用于家庭健康实时监测和评价的方法装置，符合了当下的健康理念和医疗发展需求。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种用于心血管功能无创健康评价方法的装置，在有效应用了层次分析法和模糊数学法的基础上，有效解决了多指标、多维度、复杂性等人体健康的评价问题，降低了主观判断导致的评价结果的准确度，提升了评价准确性。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本公开提供了一种用于心血管功能无创健康评价方法的装置。

一种用于心血管功能无创健康评价方法的装置，包括：

数据预处理模块，被配置为：构建心血管功能无创健康评价的指标体系，包括多个一级指标，每个一级指标包括多个二级指标，根据各个指标对心血管健康的影响程度，对一级指标之间和二级指标之间进行两两对比，确定每两个指标之间的相对重要度；

权重系数获取模块，被配置为：运用层次分析法的把两两指标重要度的比较结果，构成指标体系的重要度判断矩阵，并计算判断矩阵的最大特征值和权重矩阵的一致性检验，确定每个一级指标和每个二级指标的权重系数；

单因素模糊评判模块，被配置为：建立心血管功能健康评价体系的评价因素集和评判集，根据评价指标的临界点建立隶属函数，计算心血管功能健康评价指标的隶属度函数，建立隶属度矩阵，进行单因素的模糊评判；

健康综合评判模块，被配置为：根据二级指标隶属度评价矩阵和二级指标体系各个指标的权重系数，构建一级指标隶属度评价矩阵，根据一级指标的隶属度矩阵和一级指标体系各个指标的权重系数，构建综合评价矩阵，进行心血管功能健康的综合评判。

作为可能的一些实现方式，还包括等级评价模块，被配置为：设定评价等级的分值表，综合评价矩阵的评判等级结果，计算心血管的综合评价的数值，依据评价等级分值表，判断心血管功能的健康情况。

作为可能的一些实现方式，所述一级指标包括基本情况、四肢血压、四肢血压差异、血管硬化指标、血糖、血脂和饮食习惯。

作为进一步的限定，所述基本情况包括的二级指标为体重指数和心率，四肢血压包括的二级指标为上肢收缩压、上肢舒张压、下肢收缩压和下肢舒张压，四肢血压差异包括的二级指标为上肢收缩压差异、上肢舒张压差异、下肢收缩压差异和下肢舒张压差异，所述血管硬化指标包括的二级指标为踝臂指数和心踝血管指数，所述血糖包括的二级指标为空腹血糖和餐后两小时血糖，所述血脂包括的二级指标为胆固醇、甘油三酯、低密度蛋白和高密度蛋白，所述饮食习惯包括的二级指标为吸烟、饮酒和摄盐量。

作为可能的一些实现方式，所述二级指标隶属度评价矩阵，具体为：

rijl＝(r111，rij2，rij3，rij4)

其中rij表示第i个因素对第j个等级的隶属度，0<rij<1，i，j为评价指标的序数。

作为进一步的限定，所述一级指标隶属度评价矩阵，具体为：

ri＝bij*rijl

其中，bijl为二级指标隶属度评价矩阵的权重，i，j为评价指标的序数，l为评价等级的序数。

作为更进一步的限定，所述综合评价矩阵，具体为：

y＝bi×ri

其中，bi为一级指标的评价权重。

作为可能的一些实现方式，每两个指标之间的相对重要度的确定方法具体为：根据专家经验进行指标重要程度的分析评价，根据指标体系中指标对心血管健康的影响程度，对指标进行两两对比，得到每两个指标之间的相对重要度。

作为可能的一些实现方式，采集多名心血管病人的历史数据，采用控制变量的方式，对指标进行两两比对，确定每两个指标之间的相对重要度。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

1、本公开在有效应用了层次分析法和模糊数学法的基础上，有效解决了多指标、多维度、复杂性等人体健康的评价问题，降低了主观判断导致的评价结果的准确度，提升了评价准确性。

2、本公开建立了可反映心血管疾病功能的无创检测指标以及具有统计学意义的心血管临床危险因素作为评价指标体系，依据临床医生对指标体系的问卷调查结果，运用层次分析法完成指标体系的权重分配，极大的提高了评价的全面性。

3、本公开运用模糊数学法构建评价模型，客观地实现了心血管的健康管理，为心血管的健康提供指导措施，心血管的健康管理主要针对个人的生活方式和健康危险因素、控制并干预可控因素预防疾病的发生，改善生活中的不利因素，减少了医疗成本，提高了生命质量，利用有限的医疗资源实现了完美的健康生活。

4、本公开运用模糊数学法构建评价指标的隶属度函数、评价矩阵，综合评价矩阵以及评价等级量化表，最终实现心血管功能的评价体系的构建，为心血管功能的健康评价提供一种无创性、快捷、方便、经常性和经济性的评价手段和方法。

附图说明

图1为本公开实施例1提供的用于心血管功能无创健康评价方法的装置结构示意图。

图2为本公开实施例1提供的用于心血管功能无创健康评价方法的装置的工作方法流程图。

图3为本公开实施例1提供的心血管功能无创健康评价体系示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1：

本公开实施例1提供了一种用于心血管功能无创健康评价装置，包括：

数据预处理模块，被配置为：构建心血管功能无创健康评价的指标体系，包括多个一级指标，每个一级指标包括多个二级指标，根据各个指标对心血管健康的影响程度，对一级指标之间和二级指标之间进行两两对比，确定每两个指标之间的相对重要度；

权重系数获取模块，被配置为：运用层次分析法的把两两指标重要度的比较结果，构成指标体系的重要度判断矩阵，并计算判断矩阵的最大特征值和权重矩阵的一致性检验，确定每个一级指标和每个二级指标的权重系数；

单因素模糊评判模块，被配置为：建立心血管功能健康评价体系的评价因素集和评判集，根据评价指标的临界点建立隶属函数，计算心血管功能健康评价指标的隶属度函数，建立隶属度矩阵，进行单因素的模糊评判；

健康综合评判模块，被配置为：根据二级指标隶属度评价矩阵和二级指标体系各个指标的权重系数，构建一级指标隶属度评价矩阵，根据一级指标的隶属度矩阵和一级指标体系各个指标的权重系数，构建综合评价矩阵，进行心血管功能健康的综合评判。

其具体工作方法为：

所述的评价指标体系是可以反映心血管功能无创检测指标。根据评价指标要具有科学性、目的性和可行性，将心血管功能的总体指标初步分解为一级指标和二级指标。一级指标包括被测者的基本情况、四肢血压、四肢血压差异、血管硬化指标、血糖、血脂和饮食习惯。进一步地，基本情况下包含二级指标体重指数和心率；四肢血压下包含二级指标上肢收缩压、下肢收缩压、上肢舒张压和下肢舒张压；四肢血压差异下包含二级指标上肢收缩压差、上肢舒张压差、下肢收缩压差和下肢舒张压差；血管硬化指标下包含二级指标踝臂指数和心踝血管指数；血糖指标下包含二级指标空腹血糖和餐后两小时血糖；血脂指标下包含二级指标胆固醇、甘油三脂、低密度脂蛋白和高密度脂蛋白；饮食习惯下包含二级指标吸烟、饮酒和摄盐量。其中，吸烟的计算方法：包年数＝平均每天吸烟的支数/20*吸烟的年数；饮酒的计算方法：饮酒量＝平均每天饮酒量*饮酒的年数；盐的摄入量标准：适量3-5克/天；轻度过量8-10克/天；重度过量：大于10克/天。最后评价指标体系包含了1个一级指标、7个一级指标和21个二级指标。

所述的依据临床医生专家组对指标重要程度的打分评价，是运用层次分析法完成指标体系的权重分配。其步骤是，建立含有6-8名临床心血管专家的权重评估专家组；根据临床心血管专家的资质、工龄、工作经验等背景，对专家组意见进行重要程度的分析评价；专家根据指标体系中指标对心血管健康的影响程度，对指标进行两两对比，确定每两个指标之间的相对重要度；运用层次分析法的把两两指标重要度的比较结果，构成指标体系的重要度判断矩阵，并计算判断矩阵的最大特征值和权重矩阵的一致性检验。

上述的判断矩阵为：

其中，a为判断矩阵；aij为要素i与要素j的重要性比较结果，i＝j＝1，2，3，4，……，

aij与aji的关系见下式：

权重矩阵的一致性检验，需要引入随机一致性比率cr，如果cr小于0.05则说明构建的矩阵通过了一致性检验，一致性检验，由下式计算：

其中，ri为平均随机一致性指标，根据“矩阵阶数”查“ri标准值表”获得；

ci为一致性指标，由下式计算：

其中，λmax为判断矩阵的最大特征值；n为评价指标的个数。

运用模糊数学法，构建评价指标的隶属度函数、评价矩阵、综合评价矩阵以及评价等级量化表进行健康评价，其主要步骤如下：

步骤(1)：设定心血管功能健康评价体系的评价因素集。

若设定心血管功能评价参数的评价因素集为u，参与评价的因素分别为u1＝基本情况，u2＝四肢血压，u3＝四肢血压差异，u4＝血管硬化指标，u5＝血糖，u6＝血脂，u7＝饮食习惯；

则一级评价因素集为u＝{u1，u2，u3，u4，u5，u6，u7}；二级评价因素集u1＝{u11，u12}，其中u11＝体重指数，u12＝心率；u2＝{u21，u22，u23，u24}，其中，u21＝上肢收缩压，u22＝上肢舒张压，u23＝下肢收缩压，u24＝下肢舒张压；u3＝{u31，u32，u33，u34}，其中，u31＝上肢收缩压差异，u32＝上肢舒张压差异，u33＝下肢收缩压差异，u34＝下肢舒张压差异；u4＝{u41，u42}，其中，u41＝踝臂指数，u42＝心踝血管指数；u5＝{u51，u52}，其中，u51＝空腹血糖，u52＝餐后两小时血糖；u6＝{u61，u62，u63，u64}，其中，u61＝胆固醇，u62＝甘油三酯，u63＝低密度蛋白，u64＝高密度蛋白；血脂；u7＝{u71，u72，u73}，其中，u71＝吸烟，u72＝饮酒，u73＝摄盐量。

步骤(2)：设定心血管功能健康评价体系的评判集。

若设定心血管功能参数的评判集合为v，评判等级为v1＝优秀、v2＝良好、v3＝一般和v4＝警戒，则评价评判集为v＝{v1，v2，v3，v4}。

步骤(3)：设定心血管功能健康评价体系中评价指标的临界点，临界点的划分是模糊数学中隶属函数建立的前提。

若设定某个指标元素x的临界点为a1，a2，a3，a4，评价标准为：v1∈(a1，a2)，v2∈[a2，a3]，v3∈(a3，a4]，v4∈(x<a1或x>a4)；根据疾病的诊断标准评价标准的集合将有所修改。

步骤(4)：根据评价指标的临界点建立隶属函数，计算心血管功能健康的隶属度。

隶属函数的确立是模糊数学中重要的过程，在解决实际问题时，首先要确定隶属函数，模糊数学的隶属函数可以表达为下式：

其中，z为指标元素；

a为模糊集合，描述事物的中介状态。

根据步骤(3)中设定的临界点，指标元素x的隶属函数由下式计算：

步骤(5)：根据步骤(4)中的隶属度函数和指标体系的等级分布，建立隶属度矩阵，进行单因素的模糊评判。

根据被检测者的实测值，依次对评价因素集u中的每个单项指标进行隶属函数计算，从而得到一级指标的隶属度矩阵，本实施例中共设计了21个二级指标，二级指标隶属度评价矩阵建立后需要归一化处理；在此，我们可以初次得到每个二级指标的模糊评价等级结果。

步骤(6)：依据步骤(5)中的二级指标隶属度评价矩阵和二级指标体系各个等级的权重系数，构建一级指标隶属度评价矩阵，二级指标隶属度评价矩阵建立后需要归一化处理，在此可以得到每个一级指标的评价等级结果。

若设定因素集u＝{u1，u2，u3，…，un}，评判集v＝{v1，v2，v3，…，vn}，第i个因素的单因素评判矩阵为ri＝(ri1，ri2，ri3，……，rij，……rim)，i＝(1，2，3，……，n)，rij表示第i个因素对第j个等级的隶属度，0<rij<1，则n个因素的评判矩阵，由下式计算：

二级指标隶属度评价矩阵，由下式计算：

rij＝(r111，rij2，rij3，rij4)

其中，i，j——评价指标的序数；

一级指标隶属度评价矩阵，由下式计算：

ri＝bij*rijl

bijl为二级指标的评价权重；i，j为评价指标的序数；l为评价等级的序数；

步骤(7)：依据步骤(6)中的二级隶属度矩阵和一级指标体系各个指标的权重系数，构建综合评价矩阵，进行心血管功能健康的综合评判。

若设定一级指标的评价权重为bi，心血管的综合评价矩阵，由下式计算：

y＝bi×ri

步骤(8)，设定评价等级的分值表，对评价体系综合评判结果进行量化，如表1所示：

表1：评价等级的分值表。

例如依次设定一级指标的等级分值为100、90、80、70、60、50，依据步骤(7)中所得的综合评价矩阵的评判等级结果，计算心血管的综合评价的数值，依据上表中的评价等级分值表，判断心血管功能的健康情况。

本实施例为心血管功能无创健康评价，提供了有效的、结构清晰的体系化指标，且本实施例有效的应用了层次分析法和模糊数学法，解决了心血管健康评价的多指标、多维度等复杂性问题，有效降低了由主观性导致的问题，提升了评价准确性。

本实施例为心血管功能无创健康评价，血糖和血脂为非必检项目，权重的评估将分为含血糖和血脂的重要度评估和不含血糖和血脂的重要度评估，因此一级指标的权重系数会改变。由于医院对血糖的检测结果，多采用空腹血糖检查，因此指标体系中可采用空腹血糖为血糖的评价指标。血糖和血脂的检测结果以近1-3月有效。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。