[發明專利]一種心震圖檢測中運動偽跡噪聲消除裝置和方法

在審

• 申請號: 202010972736.0
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112263245A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 馬千里;高昊;朱思清
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11;A61B5/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李淑靜

本發明公開了一種心震圖檢測中運動偽跡噪聲消除裝置和方法。所述裝置包括：心震信號采集模塊、噪聲采集模塊、數據處理模塊，所述心震信號采集模塊包括至少一個心震信號傳感器，用于獲取帶有運動偽跡噪聲的原始心震信號；所述噪聲采集模塊包括至少一個輔助傳感器，用于獲取胸腔指定點位的加速度狀態，作為噪聲數據；所述數據處理模塊包括差分降噪單元，通過將原始心震信號減去噪聲數據的差分降噪處理，得到去噪后的心震信號。利用本裝置可在心震信號采集的預處理過程中從原始心震信號中除去運動偽跡噪聲，實現了從數據的源頭獲取純凈的數據，達到降低心震圖使用要求，提高其實用性的目的。

技術領域

本發明涉及心震圖檢測，尤其涉及一種心震圖檢測中運動偽跡噪聲消除裝置和方法，可應用于心臟搏動的機械震動信號檢測領域，包括但不限于健康監測、醫療和實驗室研究等。

背景技術

心震信號屬于人體生物信號，是由人體發出的不穩定的低頻微弱信號。可用心震圖（Seismocardiography，SCG）表示心臟搏動對胸壁造成沖擊而產生的局部震動。1961年Bozhenko首次觀察到SCG，1991年Salermo和Zanetti首次將其應用于臨床研究。該技術易與心沖擊描記圖（Ballistocardiography，BCG）的技術混淆。心震信號對干擾十分敏感，在測量同時還存在著其它信號的噪聲背景，如呼吸帶來的胸口運動、人自由活動帶來的全身性運動等。這種噪聲背景的信號強度大于心震信號強度，因此心震信號的信噪比通常極低。

心震信號的檢測、采集和預處理方式具有其特殊性，目前的預處理方式是使用濾波器過濾除去心震信號頻帶外的噪聲信號。然而由于運動所帶來的噪聲是全波段的，因此濾波器的過濾結果并非純凈的心震信號。不純凈的信號在心震信號的數據分析中會產生負面影響，最直觀的影響就是對心震的特征分析的準確率降低。通常這種通過濾波的提取方式需要被采集的對象主觀保持身體靜止，因此應用場景嚴格受限。

發明內容

發明目的：針對現有技術的不足，本發明提出一種心震圖檢測中運動偽跡噪聲消除裝置，減少心震圖使用的局限性，提高實用性。

本發明的另一目的是提供一種相應的心震圖檢測中運動偽跡噪聲消除方法。

技術方案：第一方面，一種心震圖檢測中運動偽跡噪聲消除裝置，包括：心震信號采集模塊、噪聲采集模塊、數據處理模塊，所述數據處理模塊分別與心震信號采集模塊和噪聲采集模塊相連，所述心震信號采集模塊包括至少一個心震信號傳感器，用于獲取帶有運動偽跡噪聲的原始心震信號；所述噪聲采集模塊包括至少一個輔助傳感器，用于獲取胸腔指定點位的加速度狀態，作為噪聲數據；所述數據處理模塊包括差分降噪單元，通過將原始心震信號減去噪聲數據的差分降噪處理，得到去噪后的心震信號。

進一步地，所述心震信號傳感器布置的位置相對于所述輔助傳感器更靠近心臟，且心震信號傳感器與輔助傳感器相距5厘米以上。

進一步地，所述數據處理模塊還包括按位置加權處理單元，所述按位置加權處理單元根據輔助傳感器的位置、數量，將輔助傳感器相對于心震信號傳感器放置位置的距離作為權值，對每個輔助傳感器采集的加速度數據進行加權平均計算，計算值作為噪聲數據；所述差分降噪單元在保證計算后的噪聲數據和原始心震信號數據的采樣單位以及零點一致的情況下，通過將原始心震信號減去噪聲數據的差分降噪方法達到去除運動偽跡的目的。

進一步地，所述心震信號傳感器和所述輔助傳感器為加速度傳感器、速度傳感器、位置傳感器、壓力傳感器中的任一種。

第二方面，一種心震圖檢測中運動偽跡噪聲消除方法，包括以下步驟：

利用心震信號傳感器獲取帶有運動偽跡噪聲的原始心震信號；

根據剛體運動模型，利用輔助傳感器獲取胸腔指定點位的加速度狀態，進行相應處理后作為噪聲數據；

將原始心震信號減去噪聲數據，去除運動偽跡噪聲。