CN102178550A - 一种基于a型超声的排尿监测报警装置及监测报警方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的一种基于A型超声的排尿监测报警装置及监测报警方法，该排尿监测报警装置包括一个角度可调的A型超声探头、A型超声发射接收模块、超声信号处理模块和报警模块，A型超声发射接收模块包括脉冲信号发生器、超声发射接收控制模块和信号滤波放大电路，超声信号处理模块包括信号分析处理模块和A/D数据采集电路。该A型超声的排尿监测报警装置小巧，便于携带，通过电池供电，可实现膀胱尿量的连续监测，可用性强。且该监测报警方法中装置信号分析处理过程简便，成本较低。

Description

一种基于A型超声的排尿监测报警装置及监测报警方法

技术领域

本发明属于医学检测技术领域，一种基于A型超声的排尿监测报警装置及监测报警方法。

背景技术

对正常人来说，膀胱充盈到一定程度时时会产生尿意，促使人排尿。而对于某些智力迟缓的患者、脊髓损伤的患者、某些老年人和婴幼儿来说，这些人或者不会产生尿意，或者由于神经发育等原因无法控制排尿，这其中很多尿失禁病人需要专人护理，护理人员的工作量巨大，通过实时监测膀胱并进行排尿预警装置，护理人员的工作强度大大减小。除此之外，排尿预警装置对于因神经原因引起的尿失禁的治疗也有促进作用。

临床上常用的一种护理方法是导尿法，即通过膀胱内置入导尿管引流尿液，但该方法具有侵入性，可能导致尿路继发感染。目前，已公开的几种检测膀胱尿量的方法、技术与仪器，如基于影像学运用公式估计尿量的B超检测法、使用三维体积计算法计算尿量的便携式尿量检测仪等，但是这些检测方法或检测仪不适用于连续的尿量检测，也不具备排尿预警功能。而公开的通过计算膀胱尿量来进行排尿预警的方法，需要运用多个超声探头或者通过探头扫描整个膀胱的方式来对计算尿量，系统过于复杂，成本很高。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种基于A型超声的排尿监测报警装置及监测报警方法。本发明利用一个角度可调的A型超声探头，通过对膀胱上壁位置的实时监测，实现了小型化、便携与连续监测的功能。而且本发明的信号分析处理较为简便，有效降低了成本。

本发明提出的一种基于A型超声的排尿监测报警装置，主要包括一个角度可调的A型超声探头、A型超声发射接收模块、超声信号处理模块和报警模块。所述的A型超声发射接收模块包括：脉冲信号发生器、超声发射接收控制模块和信号滤波放大电路。所述的超声信号处理模块包括信号分析处理模块和A/D数据采集电路。所述的A型超声探头、脉冲信号发生器、超声发射接收控制模块、信号滤波放大电路、A/D数据采集电路和报警模块顺次相连。

所述的信号分析处理模块通过DSP信号处理芯片来实现，信号分析处理模块9接收A/D数据采样电路传来的数字信号，对信号进行滤波和包络提取处理，通过检测超声信号中是否含有膀胱上壁信息以确定膀胱是否达到充盈，当膀胱未达到充盈时，检测超声信号中不含有膀胱上壁信号，即超声传播方向上没有膀胱上壁信息，超声回波信号中不会出现表征膀胱上壁的波峰，即可确定患者膀胱未充盈，不需报警。当膀胱达到充盈时，检测超声信号中含有膀胱上壁信号，即超声传播方向上包含膀胱上壁信息，由于膀胱充盈后膀胱上壁位置会反射一部分超声波，因此在超声回波信号中能够检测到表征膀胱上壁的波峰，即可确定膀胱已达到充盈，进行报警。所述的A/D数据采集电路8由A/D模数转换芯片实现，用于将模拟信号转化为数字信号。

本发明提出的一种基于A型超声的排尿监测报警方法，具体包括以下几个步骤：

步骤一：将基于A型超声的排尿监测报警装置固定在患者下腹正中矢状面的耻骨联合位置，根据不同患者的膀胱类型在正中矢状面上与矢状轴呈-30°～+30°的范围内调整A型超声探头的角度。

步骤二：启动A型超声发射接收模块；

步骤三：通过脉冲信号发生器激励A型超声探头向被测对象的腹部耻骨联合位置发射A型超声信号；

步骤四：A型超声探头接收被测部位产生的回波信号，并转化为电脉冲信号；

步骤五：A型超声探头将电脉冲信号发送至信号滤波放大电路，电脉冲信号经信号滤波放大电路进行滤波、放大处理后，向A/D数据采集电路发送，由A/D数据采集电路将滤波放大处理后的电脉冲信号由模拟信号转化为数字信号，并将该数字信号发送至信号分析处理模块

步骤六：若超声传播路径上包含膀胱上壁信息，即膀胱已经充盈，则信号分析处理模块接收到的数字信号中包含表征膀胱上壁的波峰，则报警模块进行报警，若超声传播路径上没有膀胱上壁信息，即膀胱尚未充盈，则信号分析处理模块接收到的数字信号中不包含表征膀胱上壁的波峰，则返回步骤三。

本发明的优点在于：

1、本发明提出一种基于A型超声的排尿监测报警装置及监测报警方法，装置小巧，便于携带，适合多种场合。

2、本发明提出一种基于A型超声的排尿监测报警装置及监测报警方法，通过电池供电，可实现膀胱尿量的连续监测，可用性强。

3、本发明提出一种基于A型超声的排尿监测报警装置及监测报警方法，装置信号分析处理过程简便，成本较低。

附图说明

图1：本发明提出的一种基于A型超声的排尿监测报警装置的结构示意图；；

图2：本发明提出的一种基于A型超声的排尿监测报警装置应用于待测患者的示意图；

图3-A：当膀胱未充盈时，回波信号中没有膀胱上壁信号示意图；

图3-B：当膀胱部分充盈且未达到设定阈值时，回波信号中仍未检测到膀胱上壁信号示意图；

图3-C：当膀胱充盈时，回波信号中检测到膀胱上壁信号示意图；

图4：本发明提出的一种基于A型超声的排尿监测报警方法的流程图；

图5-A：普通使用者使用时，A型超声换能器角度示意图；

图5-B：当使用者尿量充盈时膀胱上壁位置较低，超声换能器向负角度调节示意图；

图5-C：当使用者尿量充盈时膀胱上壁位置较高，超声换能器向正角度调节示意图。

图中：

1-A型超声探头      2-A型超声发射接收模块   3-超声信号处理模块

4-报警模块         5-脉冲信号发生器        6-超声发射接收控制模块

7-信号滤波放大电路 8-A/D数据采集电路       9-信号分析处理模块

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细发明。

本发明提出的一种基于A型超声的排尿监测报警装置，如图1所示，主要包括一个角度可调的A型超声探头1、A型超声发射接收模块2、超声信号处理模块3和报警模块4。所述的A型超声发射接收模块2包括：脉冲信号发生器5、超声发射接收控制模块6和信号滤波放大电路7。所述的超声信号处理模块包括信号分析处理模块9和A/D数据采集电路8，如图2，所述的A型超声探头1、脉冲信号发生器5、超声发射接收控制模块6、信号滤波放大电路7、A/D数据采集电路8和报警模块4顺次相连。所述的脉冲信号发生器5、信号滤波放大电路7、A/D数据采样电路8、信号分析处理模块9、报警模块4均通过电源供电。

所述的信号分析处理模块9通过DSP信号处理芯片来实现，信号分析处理模块9接收A/D数据采样电路8传来的数字信号，对信号进行滤波和包络提取处理，通过检测超声信号中是否含有膀胱上壁信息以确定膀胱是否达到充盈，当膀胱未达到充盈时，检测超声信号中不含有膀胱上壁信号，即超声传播方向上没有膀胱上壁信息，超声回波信号中不会出现表征膀胱上壁的波峰，即可确定患者膀胱未充盈，不需报警。当膀胱达到充盈时，检测超声信号中含有膀胱上壁信号，即超声传播方向上包含膀胱上壁信息，由于膀胱充盈后膀胱上壁位置会反射一部分超声波，因此在超声回波信号中能够检测到表征膀胱上壁的波峰，即可确定膀胱已达到充盈，进行报警。所述的A/D数据采集电路8由A/D模数转换芯片实现，用于将模拟信号转化为数字信号。

正常人膀胱充盈时膀胱上壁位置约处在耻骨联合位置，膀胱较为隆起者的膀胱充盈时膀胱上壁位置高于联合耻骨上缘，而膀胱较为扁平者的膀胱上壁未到达联合耻骨上缘，因此在设定A型超声探头1角度时需根据不同患者的类型灵活调整。正常患者约为-5°～+5°，膀胱较为隆起的患者为+5°～+15°，膀胱较为扁平的患者为-5°～-15°。

A型超声发射接收模块2与A型超声探头1连接，A型超声发射接收模块2发射脉冲信号，激励A型超声探头1发射超声波，超声波经组织发射后的回波信号经A型超声探头1转化为电信号后被A型超声发射接收模块2接收并放大，然后再由超声信号处理模块3采集转换成数字信号并分析，判断数字信号中是否含有膀胱上壁信息，如果含有膀胱上壁信息，则报警模块4报警，提醒护理人员或患者本人。所述的A型超声探头1固定在患者下腹正中矢状面上耻骨联合位置，在脉冲信号发生器5产生的脉冲信号的激励下A型超声探头1发射超声波，A型超声探头1将收集回波信号转化为电脉冲信号后传回信号滤波放大电路7进行放大。超声发射接收控制模块6控制脉冲信号发生器5产生脉冲信号，并控制信号滤波放大电路7将接收到的信号进行滤波和放大。经放大后的电脉冲信号再由信号滤波放大电路7发送至A/D采集电路8，由A/D数据采集电路8转化为数字信号，再将数字信号传给信号分析处理模块9进行滤波和包络提取处理，判断是否检测到膀胱上壁，若检测到膀胱上壁信息，则通过与信号分析处理模块9相连的报警模块4报警。

当患者的膀胱没有充盈时、部分充盈和完全充盈时，A型超声发射接收模块2接收的超声信号从图3-A、3-B和3-C中可以看出：当膀胱充盈时，膀胱上壁信号进入超声传播路径中，超声信号的特定位置出现超声回波。所述的超声信号处理模块3除了能够进行阈值判断外，还可以进行滤波处理，以除去回波信号中的噪声。

本发明提出的一种基于A型超声的排尿监测报警方法，如图4所示，具体包括以下几个步骤：

步骤一：将基于A型超声的排尿监测报警装置固定在患者下腹正中矢状面的耻骨联合位置，根据不同患者的膀胱类型在正中矢状面上与矢状轴呈-30°～+30°的范围内调整A型超声探头1的角度。正常患者约为-5°～+5°，膀胱较为隆起的患者为+5°～+15°，膀胱较为扁平的患者为-5°～-15°。

步骤二：启动A型超声发射接收模块2；

步骤三：通过脉冲信号发生器5激励A型超声探头1向被测对象的腹部耻骨联合位置发射A型超声信号；

步骤四：A型超声探头1接收被测部位产生的回波信号，并转化为电脉冲信号；

步骤五：A型超声探头1将电脉冲信号发送至信号滤波放大电路7，电脉冲信号经信号滤波放大电路7进行滤波、放大处理后，向A/D数据采集电路8发送，由A/D数据采集电路8将滤波放大处理后的电脉冲信号由模拟信号转化为数字信号，并将该数字信号发送至信号分析处理模块9

步骤六：若超声传播路径上包含膀胱上壁信息，即膀胱已经充盈，则信号分析处理模块9接收到的数字信号中包含表征膀胱上壁的波峰，则报警模块进行报警，若超声传播路径上没有膀胱上壁信息，即膀胱尚未充盈，则信号分析处理模块9接收到的数字信号中不包含表征膀胱上壁的波峰，则返回步骤三。

由于使用患者的个体差异，不同患者膀胱充盈时，膀胱充盈时对应的膀胱上壁位置略有不同。因此，在本发明中通过使用角度可调的A型超声探头1，便于根据使用者的个体情况选择或调整A型超声探头1的角度，如图5-A所示，正常患者使用时A型超声探头1角度水平，膀胱充盈时对应的膀胱上壁位置可达到超声位置。如图5-B所示，若患者膀胱充盈时较为扁平，则A型超声探头1角度需向负角度方向调整。如图5-C所示，若患者膀胱充盈时较为隆起，则A型超声探头1角度需向正角度方向调整。

Claims (5)

1.一种基于A型超声的排尿监测报警装置，其特征在于：包括一个角度可调的A型超声探头、A型超声发射接收模块、超声信号处理模块和报警模块；所述的A型超声发射接收模块包括脉冲信号发生器、超声发射接收控制模块和信号滤波放大电路；所述的超声信号处理模块包括信号分析处理模块和A/D数据采集电路；所述的A型超声探头、脉冲信号发生器、超声发射接收控制模块、信号滤波放大电路、A/D数据采集电路和报警模块顺次相连；

所述的信号分析处理模块通过DSP信号处理芯片来实现，对信号进行滤波和包络提取处理，通过检测超声信号中是否含有膀胱充盈时的膀胱上壁信号以确定膀胱是否达到充盈。

2.根据权利要求1所述的一种基于A型超声的排尿监测报警装置，其特征在于：所述的A/D数据采集电路由A/D模数转换芯片实现，用于将模拟信号转化为数字信号。

3.根据权利要求1所述的一种基于A型超声的排尿监测报警装置，其特征在于：所述的脉冲信号发生器、信号滤波放大电路、A/D数据采样电路、信号分析处理模块和报警模块均通过电源供电。

4.一种基于A型超声的排尿监测报警方法，其特征在于：具体包括以下几个步骤：

步骤一：将基于A型超声的排尿监测报警装置固定在患者下腹正中矢状面上耻骨联合上方，在正中矢状面上与矢状轴呈-30°～+30°的范围内调整A型超声探头的角度；

步骤二：启动A型超声发射接收模块；

步骤三：通过脉冲信号发生器激励A型超声探头向被测对象的腹部耻骨联合位置发射A型超声信号；

步骤四：A型超声探头接收被测部位产生的回波信号，并转化为电脉冲信号；

步骤五：A型超声探头将电脉冲信号发送至信号滤波放大电路，电脉冲信号经信号滤波放大电路进行滤波、放大处理后，向A/D数据采集电路发送，由A/D数据采集电路将滤波放大处理后的电脉冲信号由模拟信号转化为数字信号，并将该数字信号发送至信号分析处理模块；

步骤六：当超声传播路径上包含膀胱上壁，膀胱已经充盈，则信号分析处理模块接收到的数字信号中包含表征膀胱上壁的波峰，则报警模块进行报警；当超声传播路径上没有膀胱上壁，即膀胱尚未充盈，则信号分析处理模块接收到的数字信号中不包含表征膀胱上壁的波峰，则返回步骤三。

5.根据权利要求4所述的一种基于A型超声的排尿监测报警装置，其特征在于：所述的步骤一中调整A型超声探头的角度具体为：正常患者A型超声探头角度为-5°～+5°，膀胱隆起患者A型超声探头角度为+5°～+15°，膀胱扁平患者A型超声探头角度为-5°～-15°。

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