通过无源感测确定胎儿心脏声音的方法和设备及检查胎儿心脏功能的系统技术方案

在根据本发明专利技术的方法中，将通过无源声传感器(10)从母亲腹壁获得的心音描记信号通过可编程放大器和滤波器单元(20)进行预滤波、放大、数字化、数字滤波，存储在中间存储器中，并且通过自相关单元(30)以预定大小的时间窗执行自相关。将作为自相关的结果的所获得的信号馈送到模糊专家系统(40)的输入端，其中由模糊专家系统(40)确定信号的局部最大值、局部最大值的时间位置和局部最大值的时间位置的变化，并且将确定出的那些应用为模糊专家系统的输入参数或信号，利用存储在知识库中的决策逻辑的模糊规则集合和在生物学上能预期的数据将它们分类到概率组中，并进行评估。

Method and apparatus for determining fetal heart sound by passive sensing and system for examining fetal heart function

In the method according to the invention, the passive acoustic sensor (10) obtained from the maternal abdominal wall phonocardiographic signals through the programmable amplifier and filter unit (20) pre filtering, amplification, digital, digital filtering, stored in the intermediate storage, and through the autocorrelation unit (30) in time the window of a predetermined size performs autocorrelation. The signal is fed as a result of autocorrelation to fuzzy expert system (40) input, which consists of a fuzzy expert system (40) to determine the signal of local maximum, local time position and the maximum position of local maximum time changes, and determined the application of fuzzy the expert system or signal input parameters, fuzzy rules and decision logic using stored in the knowledge base set and expected in biology data are classified into groups and assess the probability.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过无源感测确定胎儿心脏声音的方法和设备及检查胎儿心脏功能的系统
本专利技术涉及一种用于通过无源(passive，被动式)感测来确定胎儿心脏声音的方法以及一种用于实施该方法的设备，优选地，该设备可以在家庭环境中使用，并且优选地，该设备还可以应用于远程医疗。本专利技术还涉及一种用于检查胎儿心脏功能的系统。
技术介绍
已知的是仅能够通过较长持续时间(约20分钟)的测试来获得可清楚地解读的胎儿心脏功能的测量结果；在这样的持续时间内，有机会检测到或适时地注意到与心脏疾病的可能症状相关的现象。现今最常使用的测量类型是基于多普勒原理的超声法，该方法是一种有源(active，主动)方法，并且由此涉及在不可忽视的时间段内的连续能量辐照，并且不适合于在家中在不受监督的情况下实施的测试。适于检查胎儿心脏功能的无源方法的选择是非常有限的，这主要是由于与同母亲(maternal，孕妇)身体的物理配合和接近相关的问题，其次是由于在执行该测试的人员方面该测试要求其具有丰富的专业知识的事实，最后但同样重要的是由于这样测试的成本过高。为了规避超声法产生的问题并且消除在测试期间要存在专家人员的需求，开发出心音描记(phonocardiographic)法，诸如在US6,551,251和US6,749,573中公开的那些方法。这些测试方法应用多个声传感器，其中通过单独地处理这些传感器的信号并将它们组合来产生可解读的胎儿心脏声音信号。然而，由于与将传感器放置在母亲腹部上并且将传感器抵靠地支承在皮肤上相关的问题，应用多个传感器是很繁琐的并且导致较差的信噪比，由此允许仅以有限的准确度进行测量，并且无法满足家庭和远程医疗应用的需求。已知的方案还包括根据EP0850014和US6,245,025的方法、设备和三室(chamber，腔室)声传感器，它们允许对始于通过多种情况(circumstance)确定的一定年龄的胎儿的心脏功能信号进行足够准确的胎儿心脏功能检查和记录(registration)，并且也适合于远程医疗应用。然而，在更复杂的情况下，需要提高灵敏度和准确度，并且需要能够在怀孕的前期阶段就开始实施心音描记测量。根据已知的方案，旨在通过自相关从检测到的载噪(noise-laden)信号过滤出由周期性心跳产生的信号，这样的自相关导致较低幅度的非周期信号(基本上为噪声)的减少但是不能使灵敏度和准确度增加。在许多方案中，应用误差校正数学方法来从有噪声的信号中过滤出由心跳产生的声音，但即便如此，这些方法也不能提高有效的灵敏度和准确度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种心音描记方法和设备，它们在确定胎儿心脏功能的声音方面提供了改进的灵敏度、可靠度和准确度，并且由此使胎儿心脏功能测试更简单，提供了在较早发育阶段实施这样的测试的可能性。我们的另外的目的是提供一种方法，其允许从在不受监督的情况下、在家中或者在远程医疗中实施的测试获得可清晰地解读的结果。与此相关，本专利技术的又一目的是提供一种改进的声传感器，其同样允许在不受医疗监督的情况下、在家中或者在远程医疗中实施的测试中最佳地检测胎儿心脏声音，以用于后续评估。本专利技术基于这样的认识，即自相关性——其减少非周期性噪声——并不主要应用于增强从周期性心脏声音产生的信号，而是用于进一步的噪声过滤，使得通过进一步的处理来增加由自相关产生的低幅度信号的幅度，然后以高准确度确定信号的时间位置。本专利技术的进一步认识是，这样的改进的传感器适合于实现我们的目的，即除了能够由任何人都容易操作之外，该传感器还可以向母亲的下腹部皮肤提供最佳的声耦合。因此，在根据本专利技术的方案中，通过如下方式确定胎儿心脏声音确定：将由无源声传感器从母亲腹壁获得的心音描记信号进行预滤波、放大、数字化、数字滤波，存储在中间存储器中，以预定大小的时间窗执行自相关，然后确定作为自相关的结果的所获得的信号的局部最大值，确定局部最大值的时间位置和局部最大值的时间位置的变化，并且将结果应用为模糊专家系统的输入参数或信号，利用存储在知识库中的决策逻辑的模糊规则集合以及在生物学上能预期的数据将它们分类到概率组中，并进行评估，将评估的数值结果存储在输入和输出存储器以及控制存储器中以用于进一步处理。在实施根据本专利技术的方法的优选方式中，应用存储在控制存储器中的值来调节放大器的增益和数字滤波器的参数，以实现胎儿心率信号的最大幅度和干扰信号的最小值。在实施根据本专利技术的方法的另一优选方式中，应用模糊专家系统的知识库和推理系统并且基于存储在知识库中的数据来选择适用于做出推断的规则，并且基于所选择的规则，通过模糊集合来确定信号之间的时间距离(时间差)并由此确定胎儿心率(FHR)的值。在实施根据本专利技术的方法的优选方式中，将从胎儿心脏声音得出的数字化声音信号变换到更高的频率，并且以可听的方式展示经变换的声音。在实施根据本专利技术的方法的另一优选方式中，显示先前存储在存储器中的胎儿心率信号，向所存储的心率信号分配数据，主要是个人和医疗数据，并且在本地或远程地存储数据以用于评估和归档。构成本专利技术的另一目的的设备基本上通过以下来表征：该设备包括声传感器，该声传感器适于放置在母亲腹壁上并且适于将胎儿心脏功能的声信号转换为电信号，并且还包括：可编程放大器和滤波器单元，其包括：连接到声传感器的可编程模拟放大器，连接到模拟放大器的输出端的模拟滤波器，连接到模拟滤波器的输出端的A/D转换器，连接到A/D转换器的输出端的数字滤波器，以及连接到数字滤波器的输出端的中间存储器，以及自相关单元，该自相关单元具有延迟电路、乘法器电路和积分器电路，其中延迟电路的输入端和乘法器电路的第一输入端互连且构成自相关单元的输入端，并且连接到可编程放大器和滤波器单元的输出端，延迟电路的输出端连接到乘法器电路的第二输入端，并且乘法器电路的输出端连接到积分器电路的输入端，其中自相关单元的输出端由积分器的输出端构成，所述设备还包括：模糊专家系统，该模糊专家系统包括：参数归一化单元，该参数归一化单元适于接收数据信号并将接收的数据信号转换为输入信号；模糊化单元，该模糊化单元连接到参数归一化单元的输出端并且适于将输入信号转换为符合模糊规则的输入信号；模糊推理系统，该模糊推理系统连接到模糊化单元的输出端并且包括对应于推理过程的决策逻辑；知识库单元，该知识库单元经由双向链路与模糊推理系统连接，并且包括存储限定边界条件的数据集的存储器和限定决策规则的逻辑电路；以及去模糊化单元，该去模糊化单元连接到模糊推理系统的输出端并且适于将逻辑决策转换成数据信号，模糊专家系统的输入部件是连接到自相关单元的输出端的参数归一化单元，其中所述模糊专家系统的去模糊化单元包括：提供胎儿心率(FHR)的时间距离数据的第一输出端和提供数字滤波器的期望参数的第二输出端，第一输出端连接到输入/输出MEM3存储器的输入端，并且第二输出端经由控制MEM2存储器连接到模拟放大器的增益控制输入端和数字滤波器的滤波控制输入端，其中可编程放大器和滤波器单元的输出端连接到声换能器，该声换能器适于将胎儿心脏声音转换成可听信号，并且提供双向数据业务的调制解调器连接到输入/输出MEM3存储器。本专利技术的实质可以被概括为通过以下信号处理实现了目的：这样的信号处理是应用串联连接的可编程放大器和滤波器单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通过无源感测来确定胎儿心脏声音的方法，包括以下步骤：将由声传感器从母亲腹壁获得的心音描记信号进行预滤波、放大、数字化、数字滤波，存储在中间存储器中，并且以预定大小的时间窗执行自相关，其特征在于，确定作为自相关的结果的所获得的信号的局部最大值，确定所述局部最大值的时间位置并且确定所述局部最大值的时间位置的变化，并且，将确定出的那些应用为模糊专家系统的输入参数或信号，通过存储在知识库中的决策逻辑的模糊规则集合以及在生物学上能预期的数据将它们分类到概率组中，并且对结果进行评估，利用所述评估的结果来修改所述模糊规则集合，对所述评估的结果去模糊化，以及将所述去模糊化的数值结果存储在输入和输出存储器以及控制存储器中，以用于进一步处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.25 HU P15002981.一种用于通过无源感测来确定胎儿心脏声音的方法，包括以下步骤：将由声传感器从母亲腹壁获得的心音描记信号进行预滤波、放大、数字化、数字滤波，存储在中间存储器中，并且以预定大小的时间窗执行自相关，其特征在于，确定作为自相关的结果的所获得的信号的局部最大值，确定所述局部最大值的时间位置并且确定所述局部最大值的时间位置的变化，并且，将确定出的那些应用为模糊专家系统的输入参数或信号，通过存储在知识库中的决策逻辑的模糊规则集合以及在生物学上能预期的数据将它们分类到概率组中，并且对结果进行评估，利用所述评估的结果来修改所述模糊规则集合，对所述评估的结果去模糊化，以及将所述去模糊化的数值结果存储在输入和输出存储器以及控制存储器中，以用于进一步处理。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过存储在所述控制存储器中的值来调节放大器的增益和数字滤波器的参数，以实现胎儿心率信号的最大幅度和干扰信号的最小值。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，应用所述模糊专家系统的知识库和推理系统并且基于存储在所述知识库中的数据来选择适用于做出推理的规则，并且基于所选择的规则，利用模糊逻辑来确定信号之间的时间距离，并由此确定胎儿心率(FHR)的值。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，将从胎儿心脏声音得出的数字化的声音信号变换到更高的频率，并且以能听见的方式展示经变换的声音。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，显示存储在存储器中的胎儿心率值，向它们分配另外的数据，处理、归档以及本地或远程地存储所述胎儿心率值。6.一种用于实施根据权利要求1至5中任一项所述的方法的设备，包括声传感器(10)、可编程放大器和滤波器单元(20)以及自相关单元(30)，所述声传感器适于放置在母亲腹壁上并且适于将胎儿心脏功能的声信号转换为电信号，所述可编程放大器和滤波器单元包括：连接到所述声传感器(10)的可编程模拟放大器(22)，连接到所述模拟放大器(22)的输出端的模拟滤波器(23)，连接到所述模拟滤波器(23)的输出端的A/D转换器(24)，连接到所述A/D转换器(24)的输出端的数字滤波器(25)，以及连接到所述数字滤波器(25)的输出端的中间存储器(26)，以及所述自相关单元具有延迟电路(31)、乘法器电路(33)和积分器(35)，其中，所述乘法器电路(33)的输入端中的一个输入端与所述延迟电路(31)的输入端互连并且连接到所述可编程放大器和滤波器单元(20)的输出端，所述延迟电路(31)的输出端连接到所述乘法器电路(33)的另一输入端，并且所述乘法器电路(33)的输出端连接到所述积分器(35)的输入端，其中所述自相关单元(30)的输出端由所述积分器(35)的输出端构成，所述设备还包括：连接到所述自相关单元的输出端的模糊专家系...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊姆雷·鲍尔托什，伊姆雷·尤哈斯，亚诺什·卡尔迪，尚多尔·谢雷什，伊什特万·塞凯伊，米科洛什·托罗克，
申请(专利权)人：培它沃莫诺克商业管理有限公司，
类型：发明
国别省市：匈牙利,HU