CN103565479A - 一种提高胎心音信号采集质量的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医用监护技术领域，特别是医用胎儿监护技术领域，尤其是涉及一种提高胎心音信号采集质量的方法和装置。本发明提供的技术方案，利用对宫缩压数值的判断，识别出正在进行的宫缩，利用智能化控制信号增益的方法，抵消胎心搏动力度变弱使得超声回波信号变弱的影响，保证宫缩期间良好的超声波回波信号，且智能化的控制也不会因为增益的变化导致信号饱和失真，从而得到良好的胎儿心音信号，为后续的处理提供高质量的信号。
Description
技术领域
本发明涉及医用监护技术领域，特别是医用胎儿监护技术领域，尤其是涉及一种提高胎心音信号采集质量的方法和装置。
背景技术
超声多普勒胎儿监护仪都是发射超声波信号，再接收来自胎儿心脏的超声回波信号，因为胎儿心脏在不停的搏动，利用超声多普勒原理，回波信号会有一定的频率偏移，现在的胎儿监护仪都是利用回波解调放大电路，从超声波回波信号中解析出该频率偏移值，因为它是与胎心搏动对应的，所以利用这个频偏信号就可以通过进一步的处理得到胎儿的心率值。
传统的胎儿监护仪的超声发射是一个定值。孕妇在分娩过程中会发生频繁的宫缩，强宫缩产生时，因脐带血流阻断，胎心搏动的力度减弱，同时子宫因收缩密度变大，子宫肌壁对声阻抗增加，使发射的超声波信号及对胎心的超声回波信号都衰减更多，两个因素使采集到的胎儿心音信号相比于未发生宫缩时会小很多，甚至检测不到，而传统的胎儿监护仪不会针对这种情况在信号的放大倍数上做专门的处理，使得宫缩时胎儿心率曲线计算不出，胎儿监护的效果和效率都受到影响。
而如果一直用较大的增益倍数，则在没有宫缩或胎心信号强的时候，则可能获取因增益过大导致饱和失真的信号。
另外，目前，根据采集的孕妇子宫压力信号和胎儿心音信号，虽然也会计算出宫缩压力强度的特征值，包括，比如时间段内压力值的和、时间段内压力值的平均值、时间段内压力值的平方和、时间段内压力值的积分值等，或者，计算出胎儿心音信号强弱的特征值，包括：比如心音音频的幅度、心音音频的周期性、心音音频包络的幅度、心音音频包络的周期性、心音音频包络的平方和等，但是均只是用于医生根据实际情况了解，并未用于对超声波信号的增益进行控制。
所以，现有技术存在缺陷，亟待解决。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明的目的即在于一种提高胎心音信号采集质量的方法和装置。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种提高胎心音信号采集质量的方法，包括如下步骤：
步骤Ⅰ，通过宫缩压力探头采集孕妇子宫压力信号并同时通过超声多普勒探头采集胎儿心音信号；
步骤Ⅱ，在预设时间间隔内，根据所述采集的孕妇子宫压力信号，求取该时间间隔内的宫缩压力强度的特征值；
步骤Ⅲ，将所述宫缩压力强度的特征值与上一次计算的宫缩压力强度的特征值进行比较，如果大于上一次计算的宫缩压力强度的特征值或者差值超过预设定的范围，则进入步骤Ⅳ，如果小于上一次计算的宫缩压力强度的特征值或者差值超过预设定的范围，进入步骤Ⅴ；
步骤Ⅳ，增加所述采集的胎儿心音信号解调后信号的增益，并返回步骤Ⅱ；
步骤Ⅴ，减小所述采集的胎儿心音信号解调后信号的增益，并返回步骤Ⅱ。
进一步的，所述的步骤Ⅲ，还包括，如果等于上一次计算的宫缩压力强度的特征值或者与上一次计算的宫缩压力强度的特征值的差值在预设定范围之内，则返回步骤Ⅱ。
更进一步的，所述的步骤Ⅲ之后，步骤Ⅴ之前，还包括，
步骤31，判断所述宫缩压力强度的特征值与上一次计算的宫缩压力强度的特征值进行比较是否之前有大于所述上一次计算的宫缩压力强度的特征值的结果，如果有则进入步骤Ⅴ，如果没有则返回步骤Ⅱ。
更进一步的，所述的步骤Ⅱ之后，步骤Ⅲ之前，还包括，
步骤21，根据所述同时采集的胎儿心音信号，进行解调及处理后得到的胎儿心音信号强弱的特征值；
步骤22，判断所述胎儿心音信号强弱的特征值是否在预设范围内，如果不是，进入步骤Ⅲ，如果是，则返回步骤Ⅱ。
更进一步的，所述的胎儿心音信号强弱的特征值包括，心音音频的幅度和\或心音音频的周期性和\或心音音频包络的幅度和\或心音音频包络的周期性和\或心音音频包络的平方和。
本发明提供一种提高胎心音信号采集质量的装置，包括：
生理信号采集单元，用于通过宫缩压力探头采集孕妇子宫压力信号并同时通过超声多普勒探头采集胎儿心音信号；
宫缩特征计算单元，与所述的生理信号采集单元相连接，用于在预设时间间隔内，根据所述采集的孕妇子宫压力信号，求取该时间间隔内的宫缩压力强度的特征值；
宫缩特征比较单元，与所述的宫缩特征计算单元相连接，用于将所述宫缩压力强度的特征值与上一次计算的宫缩压力强度的特征值进行比较；
回波增益调整单元，与所述的宫缩特征比较单元和生理信号采集单元相连接，用于调整所述采集的胎儿心音信号解调后信号的增益。
进一步的，还包括，宫缩特征历史判断单元，与所述的回波增益调整单元相连接，用于判断所述宫缩压力强度的特征值与上一次计算的宫缩压力强度的特征值进行比较是否之前有大于所述上一次计算的宫缩压力强度的特征值的结果。
更进一步的，还包括，
胎心特征计算单元，与所述的生理信号采集单元相连接，用于根据所述同时采集的胎儿心音信号，进行解调及处理后得到的胎儿心音信号强弱的特征值。
更进一步的，还包括，
胎心特征比较单元，与所述的胎心特征计算单元相连接，用于判断所述胎儿心音信号强弱的特征值是否在预设范围内。
本发明提供的技术方案，利用对宫缩压数值的判断，识别出正在进行的宫缩，利用智能化控制信号增益的方法，抵消胎心搏动力度变弱使得超声回波信号变弱的影响，保证宫缩期间良好的超声波回波信号，且智能化的控制也不会因为增益的变化导致信号饱和失真，从而得到良好的胎儿心音信号，为后续的处理提供高质量的信号。
附图说明
为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。
图1为本发明的一种提高胎心音信号采集质量的方法的一个实施例工作流程示意图；
图2为本发明的一种提高胎心音信号采集质量的方法的另一个实施例工作流程示意图；
图3为本发明的一种提高胎心音信号采集质量的方法的另一个实施例工作流程示意图；
图4为本发明的一种提高胎心音信号采集质量的方法的另一个实施例工作流程示意图；
图5为本发明的一种提高胎心音信号采集质量的装置的一个实施例示意图；
图6为本发明的一种提高胎心音信号采集质量的装置的另一个实施例示意图；
图7为回波解调放大电路在胎监中的工作原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明一种提高胎心音信号采集质量的方法具体步骤描述如下：
101、通过宫缩压力探头采集孕妇子宫压力信号并同时通过超声多普勒探头采集胎儿心音信号；
系统启动，开始通过宫缩压力探头采集孕妇子宫压力信号，同时开始通过超声多普勒探头采集超声多普勒胎儿心音信号，监护仪的宫缩压传感器被固定在孕妇腹部子宫底位置，感应子宫的压力，并转化为电信号；监护仪的超声多普勒胎心传感器被被固定在孕妇腹部正对胎心的位置，发射超声波并获取胎心回波信号，并转化为电信号。
102、在预设时间间隔内，根据所述采集的孕妇子宫压力信号，求取该时间间隔内的宫缩压力强度的特征值；
宫缩压力强度的特征值，包括，比如时间段内压力值的和、时间段内压力值的平均值、时间段内压力值的平方和、时间段内压力值的积分值等，当然可以是上述一种或者多种的任意组合。
103、将所述宫缩压力强度的特征值与上一次计算的宫缩压力强度的特征值进行比较，如果大于上一次计算的宫缩压力强度的特征值，则进入步骤104，如果小于上一次计算的宫缩压力强度的特征值，进入步骤105；
将上一个预设时间间隔所计算的宫缩压力强度的特征值与本次进行对比，当然，还可以选择将连续预设次数的宫缩压力强度的特征值与上一次宫缩压力强度的特征值进行比较，或者本次宫缩压力强度的特征值比上一次宫缩压力强度的差值超过预定的范围。
104、增加所述采集的胎儿心音信号解调后信号的增益，并返回步骤102；
如图7所示，超声信号通过超声信号产生和驱动电路驱动超声多普勒探头（压电晶片）发射并接收，通过回波解调放大电路对接收回来的超声信号（胎儿心音信号）进行解调和放大，这里以乘法器解调为例，如果发射到超声多普勒胎心传感器（压电晶片）的超声波频率是1Mhz（载波），那么需要将接收到的超声回波信号与1MHz的超声载波信号进行相乘进行解调，输出的信号当中有1Mhz频率的和频信号也有差频信号，由于信号微弱必须再进行放大到合适的幅度（优选在此处进行增益调整），然后用低通滤波将和频信号滤出，得到的差频信号就是我们需要的多普勒频移信号，此时如果信号很小，也可以再经过放大处理，将信号变大到合适的幅度。
105、减小所述采集的胎儿心音信号解调后信号的增益，并返回步骤102；
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。作为本发明的一种提高胎心音信号采集质量的方法另多个实施例；
如图2、3、4所示，步骤103，还可以包括：
当将所述宫缩压力强度的特征值与上一次计算的宫缩压力强度的特征值进行比较，如果等于上一次计算的宫缩压力强度的特征值或者与上一次计算的宫缩压力强度的特征值的差值在预设定范围之内，则返回步骤102。
如图2所示：在所述步骤103之后，步骤105之前还包括步骤106：
步骤106，判断所述宫缩压力强度的特征值与上一次计算的宫缩压力强度的特征值进行比较是否之前有大于所述上一次计算的宫缩压力强度的特征值的结果，如果有则进入步骤105，如果没有则返回步骤102。
作为一个优选的实施方式，因为，一般来说，宫缩消退的过程中，宫缩压力强度会持续减小，有步骤106能更精确的识别宫缩消退过程，使超声调整更加有效。如图3、4所示，在所述步骤102之后，步骤103之前还包括步骤107和步骤108：
步骤107，根据所述同时采集的胎儿心音信号，进行解调及处理后得到的胎儿心音信号强弱的特征值；
胎儿心音信号强弱的特征值，包括：比如心音音频的幅度、心音音频的周期性、心音音频包络的幅度、心音音频包络的周期性、心音音频包络的平方和等，或者其中一种或者多种的任意组合。
步骤108，判断所述胎儿心音信号强弱的特征值是否在预设范围内，如果不是，进入步骤103，如果是，则返回步骤102；
如果不在预设范围内，则判定需要调整所述采集的胎儿心音信号解调后信号的增益，如果在预设范围内，则返回步骤2；因为随胎儿和孕妇个体的不同，不是所有孕妇每次强宫缩的时候，胎心音都会变得很微弱，如果不做胎心音质量的判断，则可能出现胎心音信号较强的情况下而增加了增益，使信号过强，以致饱和失真，判断胎心音质量后再调整增益，则避免了这个风险。
当然，所述的步骤107和步骤108也可以位于所述步骤103之后，步骤104和105之前，或者所述步骤102之前，回步骤101之后，均能达成所需要的技术效果。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。本发明的一种提高胎心音信号采集质量的装置的一个实施例示意图，如图5所示，具体描述如下：
201、生理信号采集单元；
用于通过宫缩压力探头采集孕妇子宫压力信号并同时通过超声多普勒探头采集胎儿心音信号；
202、宫缩特征计算单元；
与所述的生理信号采集单元相连接，用于在预设时间间隔内，根据所述采集的孕妇子宫压力信号，求取该时间间隔内的宫缩压力强度的特征值；
203、宫缩特征比较单元；
与所述的宫缩特征计算单元相连接，用于将所述宫缩压力强度的特征值与上一次计算的宫缩压力强度的特征值进行比较；
204、回波增益放大单元；
与所述的宫缩特征比较单元和生理信号采集单元相连接，用于增加所述采集的胎儿心音信号解调后信号的增益。
205、回波增益减小单元；
与所述的宫缩特征比较单元和生理信号采集单元相连接，用于减小所述采集的胎儿心音信号解调后信号的增益。
当然，204和205也可以合并为回波增益调整单元，与所述的宫缩特征比较单元和生理信号采集单元相连接，用于调整所述采集的胎儿心音信号解调后信号的增益。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，本发明的一种提高胎心音信号采集质量的装置，如图6所示，还包括：
206、宫缩特征历史判断单元；
与所述的回波增益调整单元相连接，用于判断所述宫缩压力强度的特征值与上一次计算的宫缩压力强度的特征值进行比较是否之前有大于所述上一次计算的宫缩压力强度的特征值的结果。
207、胎心特征计算单元；
与所述的生理信号采集单元相连接，用于根据所述同时采集的胎儿心音信号，进行解调及处理后得到的胎儿心音信号强弱的特征值。
208、胎心特征比较单元；
与所述的胎心特征计算单元相连接，用于判断所述胎儿心音信号强弱的特征值是否在预设范围内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种提高胎心音信号采集质量的装置，其特征在于，包括：
生理信号采集单元，用于通过宫缩压力探头采集孕妇子宫压力信号并同时通过超声多普勒探头采集胎儿心音信号；
宫缩特征计算单元，与所述的生理信号采集单元相连接，用于在预设时间间隔内，根据所述采集的孕妇子宫压力信号，求取该时间间隔内的宫缩压力强度的特征值；
宫缩特征比较单元，与所述的宫缩特征计算单元相连接，用于将所述宫缩压力强度的特征值与上一次计算的宫缩压力强度的特征值进行比较；
回波增益调整单元，与所述的宫缩特征比较单元和生理信号采集单元相连接，用于调整所述采集的胎儿心音信号解调后信号的增益。
2.根据权利要求1所述的一种提高胎心音信号采集质量的装置，其特征在于，还包括，宫缩特征历史判断单元，与所述的回波增益调整单元相连接，用于判断所述宫缩压力强度的特征值与上一次计算的宫缩压力强度的特征值进行比较是否之前有大于所述上一次计算的宫缩压力强度的特征值的结果。
3.根据权利要求1或2所述的一种提高胎心音信号采集质量的装置，其特征在于，还包括，
胎心特征计算单元，与所述的生理信号采集单元相连接，用于根据所述同时采集的胎儿心音信号，进行解调及处理后得到的胎儿心音信号强弱的特征值。
4.根据权利要求3所述的一种提高胎心音信号采集质量的装置，其特征在于，还包括，
胎心特征比较单元，与所述的胎心特征计算单元相连接，用于判断所述胎儿心音信号强弱的特征值是否在预设范围内。
5.一种提高胎心音信号采集质量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤Ⅰ，通过宫缩压力探头采集孕妇子宫压力信号并同时通过超声多普勒探头采集胎儿心音信号；
步骤Ⅱ，在预设时间间隔内，根据所述采集的孕妇子宫压力信号，求取该时间间隔内的宫缩压力强度的特征值；
步骤Ⅲ，将所述宫缩压力强度的特征值与上一次计算的宫缩压力强度的特征值进行比较，如果大于上一次计算的宫缩压力强度的特征值或者差值超过预设定的范围，则进入步骤Ⅳ，如果小于上一次计算的宫缩压力强度的特征值或者差值超过预设定的范围，进入步骤Ⅴ；
步骤Ⅳ，增加所述采集的胎儿心音信号解调后信号的增益，并返回步骤Ⅱ；
步骤Ⅴ，减小所述采集的胎儿心音信号解调后信号的增益，并返回步骤Ⅱ。
6.根据权利要求5所述的一种提高胎心音信号采集质量的方法，其特征在于，所述的步骤Ⅲ，还包括，如果等于上一次计算的宫缩压力强度的特征值或者与上一次计算的宫缩压力强度的特征值的差值在预设定范围之内，则返回步骤Ⅱ。
7.根据权利要求6所述的一种提高胎心音信号采集质量的方法，其特征在于，所述的步骤Ⅲ之后，步骤Ⅴ之前，还包括，
步骤31，判断所述宫缩压力强度的特征值与上一次计算的宫缩压力强度的特征值进行比较是否之前有大于所述上一次计算的宫缩压力强度的特征值的结果，如果有则进入步骤Ⅴ，如果没有则返回步骤Ⅱ。
8.根据权利要求5或7所述的一种提高胎心音信号采集质量的方法，其特征在于，所述的步骤Ⅱ之后，步骤Ⅲ之前，还包括，
步骤21，根据所述同时采集的胎儿心音信号，进行解调及处理后得到的胎儿心音信号强弱的特征值；
步骤22，判断所述胎儿心音信号强弱的特征值是否在预设范围内，如果不是，进入步骤Ⅲ，如果是，则返回步骤Ⅱ。
9.根据权利要求8所述的一种提高胎心音信号采集质量的方法，其特征在于，所述的胎儿心音信号强弱的特征值包括，心音音频的幅度和\或心音音频的周期性和\或心音音频包络的幅度和\或心音音频包络的周期性和\或心音音频包络的平方和。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |