CN101959462A - 身体声音的非侵入式分析 - Google Patents

Abstract

用于对身体流体流动的声音进行分析的本方法包括：从身体各个位置同时采集(2)声音；对于每个采集时刻识别(6)所采集声音的最大声音强度点(PMI)；确定(10)所采集声音的源位置；并且确定(12、14)所采集声音的声音辐射模式。本发明还涉及对应的设备、系统和程序。

Description

身体声音的非侵入式分析

技术领域

本发明涉及用于对身体流体流动的声音进行分析的方法、设备和系统。

在一些诸如人类身体的身体的若干器官中，流体流动具有与众不同的声音特性，并且了解那些声音特性给医师建立诊断提供了重要信息。

例如，汹涌的血液流经狭窄或者异常功能瓣膜造成心脏杂音或者异常的心脏声音。

背景技术

几种现有技术允许采集来自身体各个位置的声音，并且对它们进行分析。例如，在专利文献US 6,699,204-B1中就是这样。

然而，现有技术集中在对声音起源的位置进行识别，但是未能对其它重要的与众不同的特性进行分析。

更精确地说，重要的声音特性是声音的辐射(radiation)。为了说明，主动脉缩窄的杂音将源于右边胸骨上的第二间隙中，并且可以辐射到颈动脉。二尖瓣脱垂的杂音可以辐射到左腋窝内。

现今，医师必须通过使用听诊器手工听诊对声音辐射进行识别。对声音辐射进行识别是耗时的、不留医疗记录的、并且本质上取决于医师的能力和技巧。

因此，存在对将允许对身体流体流动的声音进行更好分析的技术的需求。

发明内容

为了解决该问题，本发明涉及如在权利要求1中所陈述的、用于对身体流体流动的声音进行分析的方法，该方法包括同时从身体的各个位置采集声音并且确定流体流动的特性，其中，确定特性包括对每个采集时刻所采集声音的最大声音强度点进行识别，确定所采集声音的源位置，并且确定所采集声音的声音辐射模式(pattern)。

本发明还涉及如在权利要求8中所陈述的、用于对身体流体流动的声音进行分析的设备，该设备包括用于对与同时从身体的各个位置所采集的声音相对应的数据进行接收的输入单元，以及用于确定流体流动特性的分析单元，其中，所述分析单元包括用于对每个采集时刻的最大声音强度点进行识别的模块，用于确定所采集声音的源位置的模块，以及用于确定所采集声音的声音辐射模式的模块。

本发明还涉及执行所述方法的计算机程序，并且涉及包括所述设备的系统。

本发明提供了对身体流体流动的特性并且特别是声音辐射模式进行比现存解决方法更详细分析的非侵入式解决方案。

附图说明

在阅读了下列仅通过非限制性例子的方式所给出的、并且参考附图所提供的描述的基础上，本发明的那些以及其它特征和优点将变得显而易见，其中：

图1代表本发明过程的大体流程图；以及

图2代表本发明系统的示意图。

具体实施方式

示例的实施例涉及从人类身体的整个胸部区域采集声学心脏信号，也就是说，涉及胸部声音的分析。

现在将参考图1描述本发明的方法。

通过放置在身体特定受监控区域上的适合的传感器阵列同时采集2身体流动的声音开始该方法。对于每个采集时刻，记录每个传感器的声音级别。

处理步骤4跟随在采集之后，在处理步骤4期间，为了提供对应于所采集声音的数字信号，对所采集的信号进行变换。在所描述的示例中，处理步骤的输出是涉及对于每个传感器并且对于每个采集时刻所采集声音特性的表格。

对身体流体流动的声音信号的采集和处理是一项有大量文件证明的技术，并且将不详细描述。

该方法还包括对每个采集时刻的最大声音强度的位置进行识别6。因此，通过传感器阵列，对于每个采集时刻获得最大强度点(PMI)的位置的映射。

有利地，该方法包括校准8，在该校准8期间限定了辐射流动周期和身体区域。

更精确地，在诸如对于血液流动的某些情况下，身体流体流动呈现周期模式。在校准期间通过对若干采集时刻进行分析并且对所述周期进行识别对其进行检测。

类似地，可以通过考虑PMI的重新分配对若干采集时刻进行分析来定义身体区域。在所描述的心脏声音监控的示例中，定义了4个主要采集区域，即大动脉区域、肺部区域、二尖瓣区域和三尖瓣区域。

该方法还包括确定10声音源的位置。通过对若干采集时刻进行处理执行该源位置确定，并且将若干PMI中最大值的位置确定为源位置。

有利地，为每个身体区域确定源位置。

从实用的观点看，在所描述的实施例中，通过使用应用到PMI、并且在若干采集时刻上收敛的环分类算法同时执行源位置的校准和确定。

该过程还包括创建12具有源位置和最大强度点的即时声音记录。

在所描述的实施例中，将该记录形成为数字图像，数字图像也被称为快照或帧，其图形地表示声音的源位置和最大强度点。有利地，诸如频率、幅度、持续时间等的其它声音特性也是该图像的部分。

该方法还包括确定14对于所采集的声音的辐射模式。在所描述的实施例中，这通过在连续图像之间应用跟踪算法来执行。每幅图像包括声音强度的分布，处理器使用应用到与每个源相关的PMI的图像跟踪算法计算该源的声音如何辐射以及辐射到何处。

有利地，使用探索法来细化并且引导跟踪系统以确定所采集声音的辐射模式，在探索法中声学信号通常以特定模式辐射。使用参考辐射模式改进该确定。

在该阶段，本发明的过程能够提供源位置和最大声音强度点的即时视图以及在几个连续图像上所跟踪到的辐射模式。在所描述的实施例中，将那些要素通过显示屏以图形提供给医师。

在所描述的实施例中，本发明的方法还包括将所采集的声音和所确定的辐射模式与参考进行比较16，以试图将所采集的声音和辐射模式匹配到现有条件。例如，比较系统的输出是识别所采集声音的特性和参考之间的匹配的相关百分比。

该比较允许通过将其位置、定时、持续时间和其它特性与现有参考比较来对辐射的病原进行分类。

该比较给医师提供了对诊断有帮助的洞察，并且在判决过程中辅助医师或者操作员。此外，所获得的信息不取决于操作员或医师的技巧或能力，并且可以对所获得的信息进行记录用于稍候使用。

因此，本发明描述了用于对身体流体流动的辐射模式进行分析并且为医疗状况的诊断提供帮助的非侵入式方法。

参考图2，现在描述根据本发明实施例的系统。

该系统首先包括传感器组件18，在示例中，其包括设置在可充气可穿戴背心上的声音传感器阵列。该可充气背心还包括未呈现出的多个压力模块。使用那些压力模块将相似的压力施加在整个可充气背心的每个传感器，并且朝着人类身体胸部的方向压传感器。

例如，传感器是麦克风或者压电传感器。对传感器的分布进行布置，使得整个胸部区域得以最佳覆盖。

该传感器组件18执行如之前参考图1所描述的对来自身体流体流动声音的同时采集2。该传感器组件18连接到分析装置20，在该例子中，该分析装置20是专用设备。在另一个实施例中，可以将该分析装置实现为另一个电子装置(诸如计算机)中的软件和硬件的混合。

分析装置20首先包括具有适当放大器、带通滤波器和模数转换器的输入级22。当然，该输入级22适配于在传感器组件18中使用的实际传感器。如参考图1所描述的，该输入级22执行处理步骤4。

随后，通过处理器24对与所采集声音相对应的数字信号进行分析。

如参考图1的步骤6所描述的，该处理器24首先包括用于确定最大声音强度点或PMI的单元26。该处理器24还包括用于确定所采集声音的源位置的单元28。如参考图1所指示的，在所描述的实施例中，通过源位置的收敛确定10来执行校准8。因此，如参考图1所描述的，单元28执行步骤8和10。

将单元28和26的输出提供给图像确定单元30。如参考步骤12所描述的，该图像确定单元30将刻画声音的源位置和最大声音强度点的特征的数字图像提供给辐射模式确定单元32。该辐射模式确定单元32通过在若干帧上跟踪对于每个源位置的最大声音强度点执行确定步骤14。

有利地，该处理器24还包括模式比较单元34，该模式比较单元34用于执行比较步骤16，如参考图1所描述的。

最后，在所描述的示例中，该处理器24还包括用于控制显示屏40并且将帧、辐射模式和比较单元的结果显示给医师或操作者的显示接口36。

一般而言，还将该处理器24连接到用于存储所采集的声音、图像数据、辐射模式以及任何其它最后或中间结果的存储器单元42。

当然，可以实现本系统的许多其它实施例，并且传感器、输入级、处理单元、存储器和显示器可以散布在若干装置上或者被组合。

在一个实施例中，传感器是数字无线传感器，其连接到运行软件程序、并且使用计算机屏幕和存储器单元的无线计算机。

在这样的实施例中，通过包括由计算机的处理器所执行的指令的计算机程序执行上述方法。在计算机软件介质上形成该程序。

在另一个实施例中，传感器通过诸如因特网的电信网络将它们的数据发送到处理器，以允许远程监控。

当然，本发明可以用于除了人类身体之外的其它身体以及除了血液流之外的其它流体流动。

Claims (11)

1.一种用于对身体流体流动的声音进行分析的方法，包括：从身体各个位置同时采集(2)声音，并且确定所述流体流动的特性，其中，确定特性包括：

-对于每个采集时刻，对所采集声音的最大声音强度点(PMI)进行识别(6)；

-确定(10)所采集声音的源位置；并且

-确定(12、14)所采集声音的声音辐射模式。

2.如权利要求1所述的方法，其中，确定(6)所采集声音的源位置包括对若干采集时刻进行分析，并且确定若干最大声音强度点的最大值作为所述源位置。

3.如权利要求2所述的方法，还包括基于所述最大声音强度点的周期性和重新分配定义(8)声音采集周期和/或区域。

4.如权利要求1至3中的任何一项所述的方法，其中，确定所述辐射模式包括：

-创建(12)对于每个采集时刻所述最大声音强度点的数字图像；以及

-在若干连续图像上对所述最大声音强度点进行跟踪(14)，以获得所述辐射模式。

5.如权利要求4所述的方法，其中，对所述最大声音强度点进行跟踪还包括通过使用参考辐射模式细化所述辐射模式。

6.如权利要求1至5中的任何一项所述的方法，还包括将所确定的流体流动特性与现有参考进行比较(16)，并且提供所采集声音的所述特性与所述现有参考的匹配可能性。

7.如权利要求1至6中的任何一项所述的方法，其中，所述身体流体流动是人类心脏血液流动。

8.一种用于对身体流体流动的声音进行分析的设备，包括：用于接收与从身体各个位置同时采集的声音相对应的数据的输入单元，以及用于确定流体流动特性的分析单元(24)，其中，所述分析单元包括：

-用于对于每个采集时刻对所述最大声音强度点(PMI)进行识别的模块(26)；

-用于确定所采集声音的源位置的模块(28)；以及

-用于确定所采集声音的声音辐射模式的模块(30，32)。

9.一种用于对身体流体流动的声音进行分析的系统，其包括如权利要求8所述的设备以及适于在身体各个位置同时采集声音的传感器组件(18)。

10.如权利要求9所述的系统，其中，所述传感器组件包括安装在用于人类身体的可充气可穿戴背心上的声音传感器，所述传感器连接到适合于向每个传感器施加相同压力的压力调整模块。

11.一种计算机程序产品，包括一系列指令，当将所述指令被加载到用于对身体流体流动的声音进行分析的设备的存储器中时，所述指令使所述设备执行如权利要求1至7中的任何一项所述的方法的步骤。

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