[發(fā)明專利]一種基于RLS自適應(yīng)濾波器的胃電慢波信號檢測裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910248570.1
• 申請日: 2009-12-18
• 公開（公告）號: CN102100554A
• 公開（公告）日: 2011-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 繆磊;秦書嘉;董再勵;楊春敏
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院沈陽自動化研究所
• 主分類號: A61B5/04
• 分類號: A61B5/04
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 俞魯江

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種胃電信號處理的裝置，具體的說是為獲得可以進行醫(yī)學(xué)診斷的胃電慢波信號處理的裝置。

背景技術(shù)

胃病是一種常見、多發(fā)、難根治性疾病。隨著醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)的進展，胃病診斷已經(jīng)不是難事。從鋇餐、內(nèi)窺鏡、胃液分析到活體組織檢查再到C14色譜診斷，器質(zhì)性胃病容易被發(fā)現(xiàn)。但是對于功能性胃病，卻無濟于事，上述方法會給病人帶來一定的痛苦、損傷，并有傳染疾病的危險。作為一種、安全、無創(chuàng)、無痛苦的胃腸動力診斷方法，即通過體表貼測量電極是消化道生理檢測、診斷的無創(chuàng)檢測方法。

胃電信號十分微弱，變化十分緩慢，因此通過體表電極的觀測胃電難度很大，有另一方面，對胃電圖的臨床意義認識不足，目前無論在胃電檢測手段、分析方法及有效性方面都需要很大的提高。

胃電信號是一種典型的微弱信號，體表胃電幅度為幾百微伏到幾毫伏量級，正常人胃電信號慢波成分頻率極低，帶寬為0.02-0.3Hz；體表采集到的信號又包含了各種干擾，如心電、呼吸信號、抖動等，部分干擾的幅度還可能遠大于胃電信號。測量過程中會引入大量的強背景噪聲，其中又以心電、呼吸偽跡最難去除。

自適應(yīng)濾波器可以不必事先給定信號及噪聲的自相關(guān)函數(shù)，它可以利用前一時刻已獲得的濾波器參數(shù)自動地調(diào)節(jié)現(xiàn)時刻的濾波器參數(shù)使得濾波器輸出和未知的輸入之間的均方誤差最小化或者(加權(quán))最小二乘誤差最小化，從而它可以實現(xiàn)最優(yōu)濾波。

自適應(yīng)濾波器的算法有很多，有RLS(遞歸最小二乘法)和LMS(最小均方算法)等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對胃電中的慢波信號，通過自適應(yīng)信號處理方法，完成對慢波信號的觀測。

本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)w表測量電極獲取信號的自適應(yīng)濾波處理裝置，去除心電、呼吸信號、抖動等帶來的測量影響，完成對胃電慢波信號的觀測。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開一種基于遞歸最小二乘RLS(Recursiveleastsquares)自適應(yīng)濾波器的胃電慢波信號檢測裝置，包括硬件部分1和軟件處理部分2，所述硬件部分1包括體表測量電極、模擬信號放大器11、A/D轉(zhuǎn)換卡12和數(shù)字運算設(shè)備13；所述體表電極用于信號采集，所述體表電極通過導(dǎo)聯(lián)和模擬信號放大器11相連，所述模擬信號放大器11將體表微弱的胃電信號放大；所述模擬信號放大器11通過導(dǎo)線和A/D轉(zhuǎn)換卡12相連，所述A/D轉(zhuǎn)換卡12將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；所述A/D轉(zhuǎn)換卡12通過數(shù)據(jù)線和數(shù)字運算設(shè)備13相連，所述數(shù)字運算設(shè)備13將數(shù)字信號進行信號處理；

所述軟件部分2包括數(shù)字預(yù)處理模塊21、噪聲估計模塊22、RLS自適應(yīng)濾波模塊23及顯示、存儲等設(shè)備，其中所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊21包括數(shù)據(jù)重采樣模塊211和數(shù)字帶通/低通濾波模塊212；所述噪聲估計模塊22包括數(shù)據(jù)主頻查找模塊221和數(shù)字帶阻濾波模塊222；所述數(shù)據(jù)重采樣模塊211和數(shù)字帶通/低通濾波模塊212將數(shù)字運算設(shè)備13輸出的數(shù)字信號進行預(yù)處理；所述的預(yù)處理結(jié)果一部分依次通過數(shù)據(jù)主頻查找模塊221和數(shù)字帶阻濾波模塊222，得到噪聲估計；最后所述預(yù)處理結(jié)果以及所述噪聲估計輸入RLS自適應(yīng)濾波模塊，由RLS自適應(yīng)濾波模塊輸出數(shù)據(jù)到顯示、存儲等設(shè)備。

所述數(shù)據(jù)重采樣模塊211包括數(shù)據(jù)輸入端，重采樣運算，數(shù)據(jù)輸出端三個部分，這三個部分依次連接。數(shù)據(jù)輸入端輸入為采樣率Fs的數(shù)據(jù)，經(jīng)過重采樣運算，數(shù)據(jù)輸出端輸出為采樣率fs的數(shù)據(jù)，其中有條件Fs＞fs，并且fs約為1-10Hz。

所述數(shù)字帶通/低通濾波模塊212包括數(shù)字信號輸入端，數(shù)字濾波，數(shù)字信號輸出端三個部分，這三個部分依次連接。數(shù)字信號輸入端輸入一串數(shù)字信號，經(jīng)過通帶約0.01-0.5Hz數(shù)字帶通或者截止頻率約0.5Hz數(shù)字低通濾波，數(shù)字信號輸出端輸出為濾波后的數(shù)字信號。

所述數(shù)據(jù)主頻查找模塊221包括數(shù)字信號輸入端，功率譜分析，主峰位置查找，輸出端四個部分，這四個部分依次連接。數(shù)字信號輸入端輸入一串數(shù)字信號，經(jīng)過功率譜分析，主峰位置查找后，從輸出端輸出主峰對應(yīng)主頻值。