CN110236574B - 一种超声医师情绪量化方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声医师情绪量化方法，包括受训医师进行超声扫描操作，手指按压接触超声探头上的生理传感器模块；观察压电传感器是否有读数；生理传感器模块的测试数据进行前处理过程，再传输到超声主机的A/D转换器中；在超声主机算力足够的情况下，将A/D转换器输出的生理信号转换为每分钟脉搏次数和Kpa压力值，否则转暂停状态；判断脉搏频率是否超过90次/分钟，是则继续；判断压电传感器的读数是否超过98.0665KPa，是则继续；同时满足脉搏次数及压力值指标，则紧张指数+1；记录紧张指数并保存。本发明还公开一种超声医师情绪量化装置。本发明适用于“准超声医师”的培训考察，为超声医师心理素质评估提供了客观标准。

Description

一种超声医师情绪量化方法与装置

技术领域

本发明涉及生理信号采集分析量化，具体涉及一种超声医师情绪量化方法与装置。

背景技术

日常诊断中，超声医师需要通过操作超声诊断系统对病灶进行成像，这里成像的效果不仅仅依赖于仪器质量等客观条件，还依赖于超声医师的经验和主观判断。如果超声医师由于不熟练、胆怯于面对真实的病患，或者任何因素而导致其过于紧张，这势必会影响其主观判断过程导致误诊。同理，如果超声医师一点也不紧张，甚至于散漫，这也会影响其判断超声结果。所以超声医师的紧张度，即其情绪应该有量化的过程，应当处于一个合适的区间。

考虑到专业培训中固有的需要调动受训人员适应资源的情况，评估生理、心理和专业适应的显著特征以及寻找两者之间的相关性对于评估受训人员的状态是很重要的。针对超声医师的紧张指数，需要与超声系统或者装置相关联并用于检测，而且实际上任何培训、操作训练都需要情绪量化。

目前的生理信号采集分析与量化往往局限于实验室，很少有产品应用于实际的培训领域。已知的生理信号采集分析与量化系统应用于测谎、驾驶员状态评估较为普遍，但是其便携性和融合性堪忧，目前的系统往往独立于培训设施。

光电容积描记(PPG)技术进行人体运动心率的检测是红外无损检测技术在生物医学中的一个应用，它利用光电传感器检测经过人体血液和组织吸收后的反射光强度的不同，描记出血管容积在心动周期内的变化，从得到的脉搏波形中计算出心率。

此外，在力量控制任务中(例如手持探头进行扫描)，情绪唤醒度往往可以改变产生力量的大小，大量文献显示人在紧张或者焦虑状态下手部握持的压力会增加。因此以手握力度来作为情绪量化的特征之一，这种检测指标是可信的。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种超声医师情绪量化方法，以量化超声医师的紧张程度。

本发明的另一目的在于提供一种超声医师情绪量化装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种超声医师情绪量化方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)受训医师正常进行超声扫描操作，但要求其手指按压接触超声探头上的生理传感器模块，即PPG传感器和压电传感器；

(2)观察压电传感器是否有读数，是则转步骤(3)，否则转步骤(8)；

(3)PPG传感器和压电传感器的测试数据进行前处理过程，再传输到超声主机的A/D转换器中；

(4)在超声主机算力足够的情况下，将A/D转换器输出的生理信号转换为每分钟脉搏次数和Kpa压力值，否则转暂停状态；

(5)判断脉搏频率是否超过90次/分钟，是则转步骤(6)，否转步骤(3)；

(6)判断压电传感器的读数是否超过98.0665KPa，是则转步骤(7)，否则转步骤(3)；

(7)紧张指数+1；

(8)记录紧张指数，要求输入测试日期、受训医师姓名后保存记录。

进一步地，所述前处理依次包括初级放大电路、二级滤波电路、次级放大电路、电平抬升电路和A/D采集电路。

进一步地，所述受训医师按压接触的手指为大拇指。

一种超声医师情绪量化装置，即“超声教学型探头”，包括：超声主机、传统超声探头和生理传感器模块，超声主机分别与传统超声探头和生理传感器模块通信连接，传统超声探头包括探头柄、与病患接触端以及二者之间的连接部，生理传感器模块包括上下设置的PPG传感器和压电传感器，生理传感器模块附加设置在传统超声探头的连接部上，超声医师操作时，其手指与生理传感器模块按压接触。

进一步地，所述生理传感器模块位于医师进行超声探头标准握法时的大拇指的正下方，PPG传感器设置在所述传统超声探头的表面，PPG传感器直接与大拇指接触，压电传感器位于PPG传感器的下方。

进一步地，所述PPG传感器包括光敏器件和发光器件，发光器件的正负极供电，光敏器件为红外光敏电阻器，用于检测脉搏跳动；所述压电传感器的中间层设为压电陶瓷，其两端分别为正极和负极。

所述压电传感器采用霍尔片的形式。本发明具有如下有益效果：

(1)本发明首次提出了“超声教学型探头”的概念，该超声教学型探头附带生理传感器，既可以用于对病患的传统超声检测，又可以用于对超声医师的紧张度检测，适用于“准超声医师”的培训考察。

(2)本发明装置为传统超声探头和PPG传感器、压电传感器相结合，实现脉搏、心率采集、握超声手柄的力度的采集和分析，以量化紧张程度。

(3)本发明装置中，通过PPG传感器(上)和压电传感器(下)的创新性组合结构设计，形成了指压和脉搏测量的组合型传感器，可同时采集同一检测对象(超声医师同一个手指)的脉搏和压力信号，检测数据更加准确、科学，而且结构设计更加合理。

(4)针对当下没有量化超声医师紧张程度的指标的情况，本发明提出了具体的紧张指数的计算方法，更科学有效地得到紧张度检测结果，为超声医师心理素质评估提供了客观标准。

附图说明

图1是超声医师手持式超声教学探头的示意图；

图2是生理传感器模块示意图；

图3为生理信号预处理流程图(从传感器到A/D)；

图4为超声医师情绪量化方法的流程图；

其中，1-生理传感器模块，2-探头柄，3-连接部，4-接触端，5-医师操作手，6-大拇指，7-PPG传感器，8-压电传感器，9-光敏器件，10-发光器件，11-压电陶瓷。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

本实施例的超声医师情绪量化装置，即“超声教学型探头”，该超声教学型探头附带生理传感器模块1，既可以用于对病患的传统超声检测，又可以用于对超声医师的紧张度检测，适用于“准超声医师”的培训考察。

参见图1所示，超声医师情绪量化装置包括超声主机、传统超声探头和生理传感器模块1，超声主机分别与传统超声探头和生理传感器模块1通信连接，生理传感器模块1附加设置在传统超声探头上，传统超声探头包括探头柄2、与病患接触端4以及二者之间的连接部3。超声医师正常操作时，其医师操作手5抓握连接部3，此时医师的手指与生理传感器模块1按压接触。

参见图2所示，生理传感器模块1包括PPG传感器7和压电传感器8，生理传感器模块1位于超声探头标准握法时大拇指6的正下方，PPG传感器7直接与大拇指6接触，压电传感器8位于PPG传感器7的下方，形成PPG传感器7(上)和压电传感器8(下)的创新性组合设计，PPG传感器7分为光源和光敏模块(即光敏器件9和发光器件10)，光源正负极供电(发光二极管)，光敏元件为红外光敏电阻器。对于压电传感器8，其中间层为压电陶瓷11，两端分别为正极和负极。

关于生理传感器模块1位于超声探头标准握法时大拇指6的正下方，生理传感器模块1也可以位于其他手指的下方，然而大拇指6是接触面面积最大的手指，可以增大采样面积，有利于准确性。

关于PPG传感器7和压电传感器8的上下组合设计，主要考虑到如果两者不上下放置，就无法同时采集同一个指头的脉搏信号和压力信号。如果测不同指头的脉搏和压力可以使用分离式设计，但是同一手指的测量在一定程度上保证了两个信号的相关性(来自同一区域的信号源)，不同区域分离式测量往往会引入环境误差(例如会出现混淆PPG传感器7和压电传感器8的情况，要求受训医师保证按压PPG传感器7的指头洁净，位于压电传感器8的另一个指头洁净程度不做要求但要正常抓握，这种分立冗杂的操作要求只会使超声受训医师更紧张，那么紧张度结果就会出现偏差。而当PPG传感器7和压电传感器8都在大拇指下方时，可只要求受训医师清洁大拇指正常握爪即可)。

人的脉搏源于心脏搏动并由心脏向外周动脉传播，血液的流量随心脏的搏动而变化。心率是单位时间内心脏的搏动次数，因此可以通过脉搏来反应心率变化，进而可以反应待测对象此时的情绪状态。在本实施例中，在手柄大拇指6处设置红外线脉搏检测模块(PPG传感器7)，并且红外线发射探头朝上，能够灵敏的检测到脉搏的跳动(PPG传感器7必须设置在超声探头3的表面，因为它要发射红外线并接收红外线，并且仅通过人体浅表组织、静脉进行反射)。

当用户使用本实施例的超声医师情绪量化装置(“超声教学型探头”)时，其大拇指6靠近接触手柄侧面的红外线探头(此处具体指的是PPG传感器7)，红外线探头检测用户大拇指6中血液颜色饱和度，当用户的情绪发生变化时，血液饱和度也发生变化，这种变化引起检测血液饱和度的红外线光强的变化，此时红外接收管中电流发生变化，产生与心跳节奏相应的脉冲，脉冲信号经过前置低通放大电路的放大和滤波电路的整形，产生一个中断，通过对中断信号的采样，可以采集到脉冲信号M，通过采集此脉冲，可以得到相应的脉搏跳动次数。

对于手握压电传感器8，本实施例采用霍尔片，霍尔片式压力传感器是根据霍尔效应制成的，即利用霍尔元件将由压力所引起的弹性元件的位移转换成霍尔电势，从而实现压力的测量。

当受训医师的脉搏跳动次数超过90次/分钟并且压电传感器超过98.0665KPa(上述数值指标的制定来源于：人平静时的脉搏为90次每分钟，98.0665KPa为人平静时握持棒状体时平均每指头压力)，本实施例的量化方法步骤就会在紧张指数上累加1，只要压电传感器上有压力读数，PPG和压电信号就会持续传入。

实施例1：超声医师情绪量化方法，具体步骤如下：

(1)受训医师正常进行超声扫描操作，但要求其大拇指6按在生理传感器模块1(PPG传感器7和压电传感器8)上；

(2)观察压电传感器8是否有读数，是则转步骤(3)，否则转步骤(8)；

(3)PPG传感器7和压电传感器8的测试数据进行如图3所示的前处理过程后通过超声探头数据线缆一起传输到超声主机的A/D转换器；

优选的，图3所示的前处理过程可参考http://blog.sina.com.cn/s/blog_6562abfd01019ip3.html《便携式心电监护系统》以及https://wenku.baidu.com/view/bd657d19fc4ffe473368ab10.html《心电放大器的设计》的电路。

(4)在超声主机算力足够的情况下(首要保证是超声成像，要求CPU的任务调度必须把标志为超声成像的进程级别调高，保证培训的正常进行)，将A/D转换器输出的生理信号转换为每分钟脉搏次数和Kpa压力值(根据电压电流电阻读数进行换算：对于霍尔片，需应用霍尔效应公式；对于脉搏，需寄存红外线光强的变化周期)，否则转暂停状态；

(5)判断脉搏频率是否超过90次/分，是则转步骤(6)，否转步骤(3)；

(6)判断压电传感器8的读数是否超过98.0665KPa，是则转步骤(7)，否则转步骤(3)；

(7)紧张指数+1(紧张指数初始值设为0，紧张指数+1则需满足脉搏频率超过90次/分，且压电传感器8的读数超过98.0665KPa的频次)；

(8)记录紧张指数，要求输入测试日期、受训医师姓名后保存记录。如果没有输入测试日期和受训医师的姓名转暂停状态。

以上所述仅为本发明的优选例实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何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权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种超声医师情绪量化方法，其特征在于，所述方法使用到所述超声医师情绪量化的装置，即 “超声教学型探头”，包括：超声主机、传统超声探头和生理传感器模块，超声主机分别与传统超声探头和生理传感器模块通信连接，传统超声探头包括探头柄、与病患接触端以及二者之间的连接部，生理传感器模块包括上下设置的PPG传感器和压电传感器，生理传感器模块附加设置在传统超声探头的连接部上，超声医师操作时，其手指与生理传感器模块按压接触；所述生理传感器模块位于医师进行超声探头标准握法时的大拇指的正下方，PPG传感器设置在所述传统超声探头的表面，PPG传感器直接与大拇指接触，压电传感器位于PPG传感器的下方；

所述方法包括：

（1）受训医师正常进行超声扫描操作，但要求其手指按压接触超声探头上的生理传感器模块，即PPG传感器和压电传感器；

（2）观察压电传感器是否有读数，是则转步骤（3），否则转步骤（8）；

（3）PPG传感器和压电传感器的测试数据进行前处理过程，再传输到超声主机的A/D转换器中；

（4）在超声主机算力足够的情况下，将A/D转换器输出的生理信号转换为每分钟脉搏次数和Kpa压力值，否则转暂停状态；

（5）判断脉搏频率是否超过90次/分钟，是则转步骤（6），否转步骤（3）；

（6）判断压电传感器的读数是否超过98.0665KPa，是则转步骤（7），否则转步骤（3）；

（7）紧张指数+1；

（8）记录紧张指数，要求输入测试日期、受训医师姓名后保存记录。

2.如权利要求1所述的一种超声医师情绪量化方法，其特征在于，所述前处理依次包括初级放大电路、二级滤波电路、次级放大电路、电平抬升电路和A/D采集电路。

3.如权利要求1或2所述的一种超声医师情绪量化方法，其特征在于，所述受训医师按压接触的手指为大拇指。

4.如权利要求1所述的一种超声医师情绪量化方法，其特征在于，所述PPG传感器包括光敏器件和发光器件，发光器件的正负极供电，光敏器件为红外光敏电阻器，用于检测脉搏跳动；所述压电传感器的中间层设为压电陶瓷，其两端分别为正极和负极。

5.如权利要求1所述的一种超声医师情绪量化方法，其特征在于，所述压电传感器采用霍尔片的形式。