[發(fā)明專利]便攜式超聲多普勒胎兒心率監(jiān)護(hù)儀及其控制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110390938.5
• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN102499717A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王明全;鮑喜榮;佘黎煌;李大宇;張石;朱萬里;王鴻雁;鐘華
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: A61B8/02
• 分類號: A61B8/02
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 李運(yùn)萍

1.一種便攜式超聲多普勒胎兒心率監(jiān)護(hù)儀，其特征在于包括超聲波發(fā)射接收單元、胎兒心率信號提取單元及胎兒心率信號處理單元；所述超聲波發(fā)射接收單元的輸出端與胎兒心率信號提取單元的輸入端相連接，所述胎兒心率信號提取單元的輸出端與胎兒心率信號處理單元的輸入端相連接；

所述超聲波發(fā)射接收單元由超聲探頭驅(qū)動信號產(chǎn)生模塊、超聲探頭及選頻放大電路組成，所述超聲探頭驅(qū)動信號產(chǎn)生模塊由正弦信號發(fā)生電路和超聲探頭驅(qū)動電路組成；所述正弦信號發(fā)生電路的輸出端一路經(jīng)超聲探頭驅(qū)動電路與超聲探頭相連接，另一路與胎兒心率信號提取單元的同步解調(diào)電路的輸入端相連接，所述超聲探頭經(jīng)選頻放大電路與所述胎兒心率信號提取單元的輸入端相連接；

所述胎兒心率信號提取單元由同步解調(diào)電路、信號預(yù)處理電路、增益放大電路、全波整流電路、二階濾波電路及信號調(diào)理電路組成；所述同步解調(diào)電路的輸入端分別與所述超聲波發(fā)射接收單元的選頻放大電路和正弦信號發(fā)生電路的輸出端相連接，同步解調(diào)電路的輸出端依次經(jīng)信號預(yù)處理電路、增益放大電路、全波整流電路、二階濾波電路與所述信號調(diào)理電路的輸入端相連接，所述信號調(diào)理電路的輸出端與所述胎兒心率信號處理單元的輸入端相連接；

所述胎兒心率信號處理單元包括數(shù)字信號處理器、存儲器、鍵盤、喇叭及液晶屏，所述數(shù)字信號處理器內(nèi)置的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端與所述胎兒心率信號提取單元的信號調(diào)理電路的輸出端相連接，所述數(shù)字信號處理器的輸出端分別與液晶屏、喇叭、鍵盤及存儲器相連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式超聲多普勒胎兒心率監(jiān)護(hù)儀，其特征在于所述胎兒心率信號處理單元還包括SD卡、USB接口及串行接口，所述數(shù)字信號處理器的輸出端分別與SD卡、USB接口及串行接口相連接。

3.權(quán)利要求1所述的便攜式超聲多普勒胎兒心率監(jiān)護(hù)儀的控制方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一：采用基于最大熵原理的小波包混合節(jié)點閾值去噪的方法對胎兒心率信號提取單元提取到的胎兒心率信號進(jìn)行數(shù)字濾波；

步驟二：采用廣義核相關(guān)算法對經(jīng)步驟一處理后的胎兒心率信號進(jìn)行心率檢測。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的便攜式超聲多普勒胎兒心率監(jiān)護(hù)儀的控制方法，其特征在于步驟一中所述的基于最大熵原理的小波包混合節(jié)點閾值去噪的方法，具體包括如下步驟：

步驟A：根據(jù)小波包基函數(shù)的緊支撐性、正則性、消失矩、正交性原則選取原始采集到的胎兒心率信號的小波包基函數(shù)，確定小波包變換的分解層數(shù)；

步驟B：利用Mallat塔式方法對胎兒心率回波信號進(jìn)行小波包變換，從而得到不同分解層數(shù)的高頻系數(shù)分量和低頻系數(shù)分量；

步驟C：計算最大分解層數(shù)上第j個節(jié)點的小波包閾值，j∈[1，2，Λ，32]，將第j個節(jié)點的數(shù)據(jù)點等分成N等份，計算每一份的熵；選取熵值最大的一份數(shù)據(jù)的中值作為該節(jié)點數(shù)據(jù)的噪聲標(biāo)準(zhǔn)差，記為ζ_j；將ζ_j帶入閾值求解公式中，其中，N_j為第j個節(jié)點的數(shù)據(jù)的個數(shù)，thr_j為閾值；當(dāng)j大于16時，取當(dāng)j小于或等于16時，取其中，σ為第1層分解系數(shù)高頻分量的中值；

步驟D：利用步驟C中計算出來的閾值處理最大層分解的小波包系數(shù)，并進(jìn)行小波包閾值去噪；

步驟E：對經(jīng)過步驟D處理的最大層分解的小波包系數(shù)進(jìn)行重構(gòu)，以實現(xiàn)有效胎兒心率信號的提取。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的便攜式超聲多普勒胎兒心率監(jiān)護(hù)儀的控制方法，其特征在于步驟二中所述的廣義核相關(guān)算法，具體包括如下步驟：

步驟A：將經(jīng)步驟一處理后的胎兒心率信號數(shù)據(jù)帶入廣義核相關(guān)函數(shù)R^x(τ)=1NΣn=0N-1-τ(xt1*xt1+τ+xt1+1*xt1+1+τ+1)4]]>中，計算廣義核相關(guān)系數(shù)廣義自相關(guān)函數(shù)近似為式中，t_n，t_n+τ分別為兩個不同的數(shù)據(jù)時刻，τ為時間間隔，N為胎兒心率信號數(shù)據(jù)的長度，κ(·)為一可微分函數(shù)，表示t_n，t_n+τ二者的相關(guān)程度；利用多項式核算法的思想，4維多項式空間上的可微分函數(shù)κ(x,z)=(xt1*xt1+τ+xt1+1*xt1+1+τ+1)4,]]>其中，x=[xt1,xt1+1],]]>z=[xt1+τ,xt1+1+τ],]]>分別為時刻t₁，t₁+1對應(yīng)的胎兒心率信號數(shù)據(jù)值，分別為時刻t₁+τ，t₁+1+τ對應(yīng)的胎兒心率信號數(shù)據(jù)值；將κ(x，z)代入廣義自相關(guān)函數(shù)中，得到廣義核相關(guān)函數(shù)R^x(τ)=1NΣn=0N-1-τ(xt1*xt1+τ+xt1+1*xt1+1+τ+1)4;]]>

步驟B：找到步驟A中計算所得廣義核相關(guān)系數(shù)中的首個極值點的位置，記為M；

步驟C：將步驟B所得的極值位置M帶入胎兒心率計算公式中，即可得到胎兒心率，式中，F(xiàn)_fetal為胎兒心率，單位：次/分鐘，f_s為胎兒心率信號的采樣率。