抑制心震图中的峰的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种心震图系统，所述心震图系统包括：加速度计，其适于获得来自用户的加速度计数据；以及带通滤波器，其适于对所述加速度计数据进行滤波。所述系统还包括：包络滤波器，其适于抑制经带通滤波的加速度计数据中的S2峰，其中，所述包络滤波器包括：低通滤波器；以及梳状滤波器，其中，所述梳状滤波器的延迟基于左心室射血时间(LVET)进行调谐。

The system and method of suppressing the peak in the seismocardiogram

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】抑制心震图中的峰的系统和方法
本专利技术涉及信号处理领域，并且更具体地涉及心震图中的峰抑制领域。
技术介绍
呼吸信号和心脏信号及其对应的速率是用于监测患者的状况的基本生命体征。具体地，心率是用于病房中的患者监测器的最重要的生命体征之一。通常，生命信号是通过被附接到患者的传感器电极来生成的。然而，由于患者通常需要在病房中待很长时间，因此在对电极和电缆的长时间使用中，电极和电缆的附接可能会变得碍事且令人不舒服。响应于此，用于监测患者的呼吸信号和心脏信号的不显眼的测量技术变得越来越流行。例如，电池供电的三轴加速度计可以被附接到患者的身体。在这种情况下，加速度计可以生成心震图以确定心率。通过使用心冲击描记(BCG)技术来测量由心脏的机械活动所引起的振动始于20世纪初，其中，血液传输会使人的重心发生小变化，能够通过测量弹簧床的小位移来测量这种小变化。如图1所示，通过使用现代的加速度计100，可以直接在患者的皮肤上测量心脏或血液传输的振动。一种被称为心震描记法的技术可测量患者的心震图(SCG)。用于获得心震图信号的平均曲线的典型分析方法是使用ECG测量结果的R峰来分割加速度计数据，如图2所示。为方便起见，典型的SCG波能够通过两个主要振荡来表征：即，S1峰和S2峰，它们分别表示主动脉瓣的打开和关闭。换句话说，S1峰与收缩期收缩有关，而S2峰与收缩期末期有关。为了从心震图信号中获得心率，需要检测和识别S1峰。通常，心震图系统将包括用于评估信号质量的分类器。例如，如果信号将包含大量移动伪影，则分类器可将该信号分类为不良信号。在一些情况下，特别是在儿科患者中，除了S1峰以外，还可能检测到S2峰。这会引起以下两种情况之一：当间歇性地检测到S2峰时，分类器将S2峰识别为伪影，在这种情况下，将信号分类为不良信号并且无法获得心率；或者，当始终检测到S2峰时，系统检测到的心率测量结果是真实频率的两倍。因此，需要一种无需大量额外硬件就能更可靠地确定心震图内的心率的方法。文献WO2016/134936公开了一种用于处理用于监测对象的生命体征的加速度计信号的处理设备。文献SEDONGMIN等公开了一种基于涉及频率滤波、能量检测和间隔调节的算法的针对心音的第一特征和第二特征的方法。文献CHAUDHURIANANDEEP等公开了一种用于在噪声环境和去噪环境中检测S1心音和S2心音的方法。
技术实现思路
本专利技术由权利要求来限定。根据本专利技术的一个方面的示例，提供了一种用于获得心震图信号的心震图系统，所述心震图系统包括：加速度计，其适于获得来自用户的加速度计数据；带通滤波器，其适于对所述加速度计数据进行滤波；以及包络滤波器，其适于抑制经带通滤波的加速度计数据中的S2峰，其中，所述包络滤波器包括：低通滤波器；以及梳状滤波器，其中，所述梳状滤波器的延迟基于左心室射血时间(LVET)进行调谐，其中，所述梳状滤波器的所述延迟通过第一调谐参数Mcur进行自适应调谐，所述自适应调谐包括：将具有所述第一调谐参数Mcur的第一原型梳状滤波器应用于所述加速度计数据，其中，所述第一原型梳状滤波器的输出包括所述包络滤波器的输出；将具有第二调谐参数Mprev的第二原型梳状滤波器应用于所述加速度计数据；将具有第三调谐参数Mforw的第三原型梳状滤波器应用于所述加速度计数据；将所述第二原型梳状滤波器的功率输出与所述第三原型梳状滤波器的功率输出进行比较；并且基于所述比较来更改所述第一调谐参数。该系统通过低通滤波器与梳状滤波器的组合来抑制心震图中的S2峰。梳状滤波器在这样的假设下操作：LVET基本上是恒定的，该LVET对应于单个心动周期中S1峰与S2峰之间的时间差。梳状滤波器的输入信号会延迟LVET时间，该延迟的输入信号随后被从输入信号中减去，通过使用该梳状滤波器，在S2峰的时刻对信号进行负调节，从而抑制S2峰。梳状滤波器具有延迟的输入信号，该延迟的输入信号随后被从输入信号中减去，通过使用该梳妆滤波器，可以获得在频域中以规则的频率间隔隔开的一系列陷波。另外，带通滤波器可以从加速度计数据中移除噪声和移动伪影，从而进一步提高心震图的准确性。通过自适应地调谐梳状滤波器中的LVET延迟，该系统可以适于更准确地抑制个体患者的S2峰，从而提高心震图的准确性。在另外的实施例中，所述低通滤波器包括积分器滤波器。在一些设计中，所述加速度计数据包括：x轴分量；y轴分量；以及z轴分量，其中，所述x轴分量、所述y轴分量和所述z轴分量彼此正交。对于被附接到患者的皮肤的加速度计，通常，加速度计数据将在法向于皮肤表面的方向上最强。这可以根据加速度计的取向和患者的取向而变化，这意味着通过考虑加速度计数据的所有三个轴，可以记录三个正交方向上的振动，从而提高最终的心震图的准确性。在一些实施例中，所述带通滤波器具有5Hz至50Hz的频率范围，例如，10Hz至40Hz的频率范围。以这种方式，可以消除与患者的呼吸或因重力产生的加速度有关的加速度计数据(其通常小于5Hz)以及与噪声和移动有关的其他伪影，同时保留与患者的心率有关的数据。在实施例中，所述积分器滤波器包括泄漏积分器。以这种方式，接近直流频率的信号将被衰减，该信号通常包含任何残留的噪声或伪影。在一种布置中，所述梳状滤波器包括前向梳状滤波器。前向梳状滤波器或后向梳状滤波器是指信号在与自身的非延迟版本求和之前被延迟的方向。在前向梳状滤波器中，输入信号被延迟并随后被相加或相减到输入信号，而在后向梳状滤波器中，输出信号被延迟并随后被相加或相减到输入信号。在一些布置中，所述系统还包括整流单元，所述整流单元适于计算所述经带通滤波的加速度计数据的绝对值。在实施例中，所述系统还包括峰检测器，所述峰检测器适于检测经包络滤波的加速度计数据中的峰。以这种方式，该系统可以识别S1峰频率，然后可以将S1峰频率用于计算患者的生命体征(例如，心率)。在另外的实施例中，所述系统还包括分类器，所述分类器适于对检测到峰的加速度计数据进行分类。以这种方式，系统可以评估加速度计数据的质量，以确定该系统是否包含大量噪声或大量伪影。如果信号确实包含噪声或伪影，则分类器会将加速度计数据分类为不良数据，表明它可能不会产生可靠的信息(例如，生命体征)。根据本专利技术的一个方面的示例，提供了一种用于抑制心震图中的S2峰的方法，所述方法包括：获得加速度计数据；将带通滤波器应用于所述加速度计数据；将包络滤波器应用于所述加速度计数据，从而抑制所述加速度计数据中的所述S2峰，其中，对所述包络滤波器的所述应用包括：应用低通滤波器；并且应用梳状滤波器，其中，所述梳状滤波器的延迟基于左心室射血时间(LVET)进行调谐，其中，所述梳状滤波器的所述延迟通过第一调谐参数Mcur进行自适应调谐，所述自适应调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于获得心震图信号的心震图系统(200)，包括：/n加速度计(100)，其适于获得来自用户的加速度计数据；/n带通滤波器(310)，其适于对所述加速度计数据进行滤波；以及/n包络滤波器(350)，其适于抑制经带通滤波的加速度计数据中的S2峰，其中，所述包络滤波器包括：/n低通滤波器(360)；以及/n梳状滤波器(370)，其中，所述梳状滤波器的延迟基于左心室射血时间(LVET)进行调谐，其中，所述梳状滤波器的所述延迟通过第一调谐参数M

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170530 EP 17173347.01.一种用于获得心震图信号的心震图系统(200)，包括：
加速度计(100)，其适于获得来自用户的加速度计数据；
带通滤波器(310)，其适于对所述加速度计数据进行滤波；以及
包络滤波器(350)，其适于抑制经带通滤波的加速度计数据中的S2峰，其中，所述包络滤波器包括：
低通滤波器(360)；以及
梳状滤波器(370)，其中，所述梳状滤波器的延迟基于左心室射血时间(LVET)进行调谐，其中，所述梳状滤波器的所述延迟通过第一调谐参数Mcur进行自适应调谐，所述自适应调谐包括：
将具有所述第一调谐参数Mcur的第一原型梳状滤波器应用于所述加速度计数据，其中，所述第一原型梳状滤波器的输出包括所述包络滤波器的输出；
将具有第二调谐参数Mprev的第二原型梳状滤波器应用于所述加速度计数据；
将具有第三调谐参数Mforw的第三原型梳状滤波器应用于所述加速度计数据；
将所述第二原型梳状滤波器的功率输出与所述第三原型梳状滤波器的功率输出进行比较；并且
基于所述比较来更改所述第一调谐参数。


2.如任一前述权利要求所述的系统，其中，所述低通滤波器(360)包括积分器滤波器。


3.如权利要求2所述的系统，其中，所述积分器滤波器包括泄漏积分器。


4.如任一前述权利要求所述的系统，其中，所述加速度计数据包括：
x轴分量；
y轴分量；以及
z轴分量，其中，所述x轴分量、所述y轴分量和所述z轴分量彼此正交。


5.如任一前述权利要求所述的系统，其中，所述带通滤波器(310)具有5Hz至50Hz的频率范围，例如，10Hz至40Hz的频率范围。


6.如任一前述权利要求所述的系统，其中，所述梳状滤波器(370)包括前向梳状滤波器。


7.如任一前述权利要求所述的系统，其中，所述系统还包括整流单元(320)，所述整流单元适于计算所述经带通滤波的加速度计数据的绝对值。


8.如任一前述权利要求所述的系统，其中，所述系统还包括峰检测器(220)，所述峰检测器适于检测经包络滤波的加速度计数据中的峰。


9.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·M·M·德克斯，T·G·埃姆里希，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL