专利名称：一种提高多普勒胎心率数据准确性的方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及胎心信号处理领域，具体涉及一种提高多普勒胎心率数据准确性的方法及其装置。
背景技术：
胎心率检测在临床诊断中具有重要的意义，尤其是围产期胎心率的监测，更有助于提高胎儿分娩质量，降低胎儿畸形率和死亡率。胎心率检测大致有分两个阶段，在前期(前28孕周)主要是以胎心多普勒检测为主，在后期(28孕周后)主要是以胎儿监护仪检测为主，两者的主要区别为胎心多普勒是连续超声多普勒，发射功率略大，用于短时间胎心率检查，用于检测的设备一般较轻便、小巧，价格相对便宜；胎儿监护仪是脉冲超声多普勒，发射功率小，用于长时间胎心率检测，用于检查的设备相对体积较大，价格相对较贵。在超声多普勒的胎心率求取中，自相关技术是一个公认使用的成熟方法，它具有能使周期信号得到加强而随机噪声被减弱的特性，在一定程度上可以减少干扰对信号的影响，所以在胎心多普勒和胎儿监护仪上都普遍使用，但是在自相关后面的处理上，两者具有较大的差异，出现这种情况的原因在于胎心多普勒是短时检测，一般情况下少则几秒钟，多则几分钟，所以相对来说，更注重出值的速度，而胎儿监护仪为长时间检测，一般最少为20分钟，多则几小时或十几小时，所以相对来说更注重数值的稳定性。目前，现有技术中胎心多普勒检测和胎儿监护仪检测相对来说后处理都较为复杂，可以使用在胎心多普勒上的处理方法不适合用在胎儿监护仪上，并且胎心多普勒检测的后处理方法需要较多的硬件资源，导致成本太高。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明的目的即在于提供一种实施成本低，硬件资源需求较少且易于实现的提高多普勒胎心率数据准确性的方法。
本发明的目的还在于提供一种应用该提高多普勒胎心率数据准确性方法的装置。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
本发明的一种提高多普勒胎心率数据准确性的方法，包括:
将预处理后的胎心多普勒包络信号进行硬件过零检测处理，输出脉冲波；
根据所述脉冲波求得两个脉冲间的时间间隔，并根据该时间间隔计算出第一胎心率； 将预处理后的胎心多普勒包络信号进行自相关处理，得到自相关结果序列；
对自相关结果序列进行峰值检测，确定第一主峰值，并根据该第一主峰值求得胎心周期，进而计算出第二胎心率，利用第一胎心率对第二胎心率进行修正，得到修正后的第二胎心率；
确定并得到修正后的第二胎心率出现概率最大的心率区间。作为本发明的一种改进，所述将预处理后的胎心多普勒包络信号进行硬件过零检测处理步骤之前还包括预设有效心率区间；所述确定并得到修正后的第二胎心率出现概率最大的心率区间为:通过修正后的第二胎心率对所述预设有效心率区间进行更新，得到修正后的第二胎心率出现概率最大的心率区间。作为本发明的另一种改进，所述利用第一胎心率对第二胎心率进行修正的步骤为:
将第一胎心率与第二胎心率进行对比，判断第二胎心率是否为第一胎心率的有效倍数关系，如果是，将第二胎心率作为修正后的第二胎心率，如果不是，计算第一胎心率哪个倍数值落在修正后的第二胎心率出现概率最大的心率区间上，第一胎心率乘上该倍数值作为修正后的第二胎心率。作为本发明的进一步改进，所述利用第一胎心率对第二胎心率进行修正的步骤为:
将第一胎心率与第二胎心率进行对比，如果两者相差小于预设阈值，将第二胎心率作为修正后的第二胎心率；如果两者相差大于预设阈值，则判断第二胎心率是否为第一胎心率的有效倍数关系，如果是，将第二胎心率作为修正后的第二胎心率，如果不是，计算第一胎心率哪个倍数值落在第二胎心率出现概率最大的心率区间上，第一胎心率乘上该倍数值作为修正后的第二胎心率。作为本发明的更进一步改进，所述预处理后的胎心多普勒包络信号中的预处理为:对胎心多普勒包络信号数据进行去噪、滤波处理；所述将预处理后的胎心多普勒包络信号进行硬件过零检测处理为:判断胎心多普勒包络信号是否超过预设阈值，若超过预设阈值，输出脉冲波，否则输出O。一种应用上述提高多普勒胎心率数据准确性方法的装置，该装置主要包括:
硬件过零检测单元，用于将预处理后的胎心多普勒包络信号进行过零检测，并输出脉
冲波；
脉冲间隔计算单元，与硬件过零检测单元相连接，根据硬件过零检测单元输出的脉冲波，计算两个脉冲间的时间间隔；
第一胎心率计算单元，与脉冲间隔计算单元相连接，根据脉冲间隔计算单元计算的脉冲间的时间间隔，计算出第一胎心率；
自相关处理单元，用于将预处理后的胎心多普勒包络信号进行自相关处理，得到自相关结果序列；
峰值检测单元，与自相关处理单元相连接，根据自相关处理单元输出的自相关结果序列得到第一主峰值；
第二胎心率计算单元，与峰值检测单元相连接，根据峰值检测单元输出的第一主峰值计算出第二胎儿心率；
心率区间概率统计单元，根据预定时长内修正后的第二胎心率数据值进行处理计算，确定修正后的第二胎心率出现概率最大的心率区间；
第二胎心率修正单元，与第一胎心率计算单元、第二胎心率计算单元及心率区间概率统计单元相连接，将第一胎心率与第二胎心率进行对比，获得修正后的第二胎心率；根据修正后的第二胎心率，所述心率区间概率统计单元重新对修正后的第二胎心率数据值进行处理计算，更新修正后的第二胎心率出现概率最大的心率区间。作为本发明的一种 改进，所述装置还包括预处理单元；所述预处理单元对胎心多普勒包络信号进行去噪、滤波处理。作为本发明的进一步改进，所述装置还包括数据采集单元；所述数据采集单元负责采集胎心多普勒包络信号。作为本发明的更进一步改进，所述装置还包括:
胎心率确定单元，所述胎心率确定单元与第二胎心率修正单元连接，用于将修正后的第二胎心率处理为胎心率显示数据；
显示单元，所述显示单元与胎心率确定单元连接，用于将胎心率显示数据进行输出显
示o 本发明提供的一种提高多普勒胎心率数据准确性的方法，通过将预处理后的胎心多普勒包络信号分别进行硬件过零检测处理和自相关处理获得第一胎心率与第二胎心率，并通过第一胎心率对修正后的第二胎心率出现概率最大的心率区间进行更新，通过对修正后的第二胎心率出现概率最大的心率区间的更新，使得测量的取值区间更为准确；使得本发明一种提高多普勒胎心率数据准确性的装置所获得的测量数据更为准确、其统计概率值更高的修正后的第二胎心率出现概率最大的心率区间，可进一步获得更加准确的人体心率数值。本发明通过对监测的中间数据进行调整修正以提高检测的准确性，并且其所需要的硬件资源少，成本低，易于实现。
为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。图1为采集到的胎心多普勒包络信号；
图2为硬件过零检测输出的脉冲波信号；
图3为自相关结果序列；
图4为本发明一种提高多普勒胎心率数据准确性方法的流程 图5为本发明一种提高多普勒胎心率数据准确性方法的具体实施流程 图6为本发明方法中修正后的第二胎心率的一种确定流程 图7为本发明方法中修正后的第二胎心率的另一种确定流程 图8为本发明一种提高多普勒胎心率数据准确性装置的示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。一种提高多普勒胎心率数据准确性的方法，采集和处理的信号是超声回波的胎心多普勒包络信号。如图1所示，为采集到的胎心多普勒包络信号，对该胎心多普勒包络信号进行预处理，主要是对该胎心多普勒包络信号进行去噪、滤波等处理。如图4所示，该方法包括如下步骤:
将预处理后的胎心多普勒包络信号分成两路，一路用于硬件过零检测处理，一路用于自相关处理。、硬件过零检测，将预处理后的胎心多普勒包络信号通过硬件过零检测，输出脉冲波，具体过程为:判断胎心多普勒包络信号是否超过预设阈值，若超过预设阈值，输出脉冲波，否则输出O，如图2所示。、计算脉冲间隔，通过脉冲波求得两个脉冲间的时间间隔。、计算第一胎心率，根据两个脉冲间的时间间隔计算第一胎心率。、自相关处理，将预处理后的胎心多普勒包络信号进行自相关处理，得到自相关结果序列，如图3所示。、峰值检测，对得到的自相关结果序列进行峰值检测，确定第一主峰值；
106、计算第二胎心率，根据自相关结果序列的第一主峰值求得胎心周期，进而折算计
算第二胎心率。、确定并得到修正后的第二胎心率出现概率最大的心率区间。对得到的修正后的第二胎心率数据值进行计算处理，确定修正后的第二胎心率出现概率最大的心率区间，若第一次得到修正后的第二胎心率，则该修正后的第二胎心率数据值数量为一，依次为基础，该修正后的第二胎心率数据值数量逐步增加。所述对修正后的第二胎心率数据值进行计算处理进而确定修正后的第二胎心率出现概率最大的心率区间的方法可以通过分区间统计也可以通过对修正后的第二胎心率数据值分别进行两数值相差比较的方法，判断其差值是否小于预设阈值来确定两数值为同一心率区间内，也可以通过对预定时长内全部的修正后的第二胎心率数据值进行极值判断，求出一最大值与一最小值，计算其他数据值与该最大值与最小值的差值来判断该数据值位于哪个心率区间内，继而求出出现概率最大的心率区间，在本具体实施方式
中，优选使用分区间统计方法求得修正后的第二胎心率出现概率最大的心率区间。通过第一胎心率与第二胎心率进行比较，对第二胎心率进行修正，获得修正后的第二胎心率。最后利用获得的修正后的第二胎心率对修正后的第二胎心率出现概率最大的心率区间进行更新 。为了便于理解，下面以另一个实施例对本发明进行描述，参见图5和图6，具体实施的步骤如下:
200、预设有效心率区间，在有效心率区间30-240BPM范围内，以10BPM为心率区间为例，预设有效的心率区间，可分为10-20BPM，20-30BPM等。将预处理后的胎心多普勒包络信号分成两路，一路用于硬件过零检测处理，一路用于自相关处理。、硬件过零检测。将预处理后的胎心多普勒包络信号通过硬件过零检测，输出脉冲波，具体过程为:判断胎心多普勒包络信号是否超过预设阈值，若超过预设阈值，输出脉冲波，否则输出0，如图2所示。、计算脉冲间隔。通过脉冲波求得两个脉冲间的时间间隔。、计算第一胎心率。根据两个脉冲间的时间间隔计算第一胎心率。、自相关处理。将预处理后的胎心多普勒包络信号进行自相关处理，得到自相关结果序列。如图3所示。、峰值检测。对得到的自相关结果序列进行峰值检测，确定第一主峰值；
206、计算第二胎心率。根据自相关结果序列的第一主峰值求得胎心周期，进而折算计
算第二胎心率。、统计心率区间概率，根据预设的有效心率区间，对最近一段时间内修正后的第二胎心率结果的分布区间，统计心率区间概率。具体就是将最近一段时间内的修正后的第二胎心率结果进行分区间统计，确定出现概率最大的心率区间，比如将IOBPM作为一个心率区间，5次修正后的第二胎心率的计算结果分别为125BPM、125BPM、124BPM、144BPM,145BPM，那么就存在心率区间为120BPM-130BPM和140BPM-150BPM，出现的概率分别为3/5和2/5。出现概率最大的心率区间为120BPM-130BPM，该预设的有效心率区间为预设不变区间，同时该心率区间开始及结束值均在有效胎心范围30-240BPM内。、获得修正后的第二胎心率，如图6所述，获得修正后的第二胎心率的流程图，具体包括:
2081、判断第二胎心率是否为第一胎心率的有效倍数关系，具体为:判断第二胎心率是否为第一胎心率的倍数，且第一胎心率及第二胎心率均是否在有效胎心范围30-240BPM内，如果是，则进入步骤2082，如果否，则进入步骤2083。、将第二胎心率作为修正后的第二胎心率。、根据概率最大的心率区间来确定修正后的第二胎心率。如果第二胎心率不是第一胎心率的有效倍数关系，那么就根据步骤207中出现概率最大的心率区间来对第二胎心率进行修正。修正的方法是:看第一胎心率的哪个倍数落在概率最大的心率区间，第一胎心率乘上那个倍数就是修正后的第二胎心率。根据修正后的第二胎心率，进入步骤207，重新对修正后的第二胎心率 数据值进行分区间统计，更新修正后的第二胎心率出现概率最大的心率区间。如上述207步骤中的举例，若现获得的修正后的第二胎心率数据为148BPM，则修正后的第二胎心率计算结果分别为125BPM、124BPM、144BPM，145BPM, 148BPM,之前第一次获得的修正后的第二胎心率数据值125BPM即被替换掉，那么就存在心率区间为120BPM-130BPM和140BPM-150BPM，出现的概率分别为2/5和3/5。出现概率最大的心率区间即更新为140BPM-150BPM。如图7所示，获得修正后的第二胎心率的另一种流程图，具体包括:
2084、判断第一胎心率与第二胎心率是否一致，即判断两者相差是否小于预设阈值。若两者相差小于预设阈值，进入步骤2088 ;如果两者相差大于预设阈值，则进入步骤2085。、判断第二胎心率是否为第一胎心率的有效倍数关系，具体为:判断第二胎心率是否为第一胎心率的倍数，且第一胎心率及第二胎心率均是否在有效胎心范围30-240BPM内，如果是，则进入步骤2086，如果否，则进入步骤2087。、将第二胎心率作为修正后的第二胎心率。、根据概率最大的心率区间来确定修正后的第二胎心率。如果第一胎心率、第二胎心率相差大于预设阈值且第二胎心率不是第一胎心率的有效倍数关系，那么就根据步骤207中出现概率最大的心率区间来对第二胎心率进行修正。修正的方法是:看第一胎心率的哪个倍数落在概率最大的心率区间，第一胎心率乘上那个倍数就是修正后的第二胎心率。、将第二胎心率作为修正后的第二胎心率。根据修正后的第二胎心率，进入步骤207，重新对修正后的第二胎心率数据值进行分区间统计，更新修正后的第二胎心率出现概率最大的心率区间。如图7所示，本发明一种提高多普勒胎心率数据准确性的装置，其组成架构如下: 数据采集单元301，负责采集需要处理的胎心多普勒包络信号；预处理单元302，与数据采集单元301相连接，主要对数据采集单元301采集到的胎心多普勒包络信号进行去噪、滤波等处理。将预处理单元处理后的胎心多普勒包络信号分成两路:一路送给硬件过零检测单元303，一路送给自相关处理单元306。硬件过零检测单元303，与预处理单元302相连接，用于将预处理单元302处理的胎心多普勒包络信号进行过零检测，并输出脉冲波。脉冲间隔计算单元304，与硬件过零检测单元303相连接，根据硬件过零检测单元303输出的脉冲波，计算两个脉冲的时间间隔。第一胎心率计算单元305，与脉冲间隔计算单元304相连接，根据脉冲间隔计算单元304计算的脉冲间隔，计算出第一胎心率。自相关处理单元306，与预处理单元302相连接，用于将预处理后的胎心多普勒包络信号进行自相关处理，得到自相关结果序列。峰值检测单元307，与自相关处理单元306相连接，根据自相关处理单元306输出的自相关结果序列得到第一主峰值；
第二胎心率计算单元308，与峰值检测单元307相连接，根据峰值检测单元307输出的第一主峰值，计算出第二胎儿心率。心率区间概率统计单元309，根据预定时长内的修正后的第二胎心率数据值进行分区间统计，确定修正后的第二胎心率出现概率最大的心率区间，若为第一次获得修正后的第二胎心率数值。将获得的修正后的第二胎心率作为第一个修正后的第二胎心率数据值进行存储，逐渐增加更新该修正后的第二胎心率数据值。
第二胎心率修正单元310，与第一胎心率计算单元305、第二胎心率计算单元308及心率区间概率统计单元309相连接，根据第一胎心率、第二胎心率及心率区间概率确定修正后的第二胎心率，同时心率区间概率统计单元309根据第二胎心率修正单元310确定的修正后的第二胎心率结果，更新心率区间概率统计单元309的参数。第二胎心率修正单元310主要是将第一胎心率、第二胎心率进行对比，如果两者相差小于预设阈值，那么第二胎心率基本正确，将第二胎心率作为修正后的第二胎心率。如果两者相差大于预设阈值，则判断是否满足倍数关系，如果满足，将第二胎心率作为修正后的第二胎心率。如果两者相差大于预设阈值又不符合倍数关系，那么就根据出现概率最大的心率区间来对第二胎心率结果进行修正。修正的方法是:看第一胎心率的哪个倍数落在概率最大的心率区间，第一胎心率乘上那个倍数就是修正后的第二胎心率。根据获得的修正后的第二胎心率，重新对心率区间概率统计单元309进行分区间统计，更新修正后的第二胎心率出现概率最大的心率区间。胎心率确定单元311，所述胎心率确定单元311与第二胎心率修正单元310连接，用于将修正后的第二胎心率处理为胎心率显示数据；由于第二胎心率修正单元310所获得的修正后的第二胎心率不能直接用于显示输出，本胎心率确定单元311用于将修正后的第二胎心率处理为能用于显示输出的胎心率显示数据。显示单元312,所述显示单元312与胎心率确定单元311连接,用于将胎心率显示数据进行输出显示。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等 同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种提高多普勒胎心率数据准确性的方法，其特征在于，包括: 将预处理后的胎心多普勒包络信号进行硬件过零检测处理，输出脉冲波； 根据所述脉冲波求得两个脉冲间的时间间隔，并根据该时间间隔计算出第一胎心率； 将预处理后的胎心多普勒包络信号进行自相关处理，得到自相关结果序列； 对自相关结果序列进行峰值检测，确定第一主峰值，并根据该第一主峰值求得胎心周期，进而计算出第二胎心率，利用第一胎心率对第二胎心率进行修正，得到修正后的第二胎心率； 确定并得到修正后的第二胎心率出现概率最大的心率区间。
2.根据权利要求1所述的一种提高多普勒胎心率数据准确性的方法，其特征在于，所述将预处理后的胎心多普勒包络信号进行硬件过零检测处理步骤之前还包括预设有效心率区间；所述确定并得到修正后的第二胎心率出现概率最大的心率区间为:通过修正后的第二胎心率对所述预设有效心率区间进行更新，得到修正后的第二胎心率出现概率最大的心率区间。
3.根据权利要求1所述的一种提高多普勒胎心率数据准确性的方法，其特征在于，所述利用第一胎心率对第二胎心率进行修正的步骤为: 将第一胎心率与第二胎心率进行对比，判断第二胎心率是否为第一胎心率的有效倍数关系，如果是，将第二胎心率作为修正后的第二胎心率，如果不是，计算第一胎心率哪个倍数值落在修正后的第二胎心率出现概率最大的心率区间上，第一胎心率乘上该倍数值作为修正后的第二胎心率。
4.根据权利要求1所述的一种提高多普勒胎心率数据准确性的方法，其特征在于，所述利用第一胎心率对第二胎心率进行修正的步骤为: 将第一胎心率与第二胎心率进行对比，如果两者相差小于预设阈值，将第二胎心率作为修正后的第二胎心率；如果两者相差大于预设阈值，则判断第二胎心率是否为第一胎心率的有效倍数关系，如果是，将第二胎心率作为修正后的第二胎心率，如果不是，计算第一胎心率哪个倍数值落在第二胎心率出现概率最大的心率区间上，第一胎心率乘上该倍数值作为修正后的第二胎心率。
5.根据权利要求3或4所述的一种提高多普勒胎心率数据准确性的方法，其特征在于，所述判断第二胎心率是否为第一胎心率的有效倍数关系为:判断第二胎心率是否为第一胎心率的倍数，且第一胎心率及第二胎心率均是否在有效胎心范围30-240BPM内。
6.根据权利要求1所述的一种提高多普勒胎心率数据准确性的方法，其特征在于，所述预处理后的胎心多普勒包络信号中的预处理为:对胎心多普勒包络信号数据进行去噪、滤波处理；所述将预处理后的胎心多普勒包络信号进行硬件过零检测处理为:判断胎心多普勒包络信号是否超过预设阈值，若超过预设阈值，输出脉冲波，否则输出O。
7.一种应用权利要求1所述提高多普勒胎心率数据准确性方法的装置，其特征在于，该装置主要包括: 硬件过零检测单元，用于将预处理后的胎心多普勒包络信号进行过零检测，并输出脉冲波； 脉冲间隔计算单元，与硬件过零检测单元相连接，根据硬件过零检测单元输出的脉冲波，计算两个脉冲间的时间间隔；第一胎心率计算单元，与脉冲间隔计算单元相连接，根据脉冲间隔计算单元计算的脉冲间的时间间隔，计算出第一胎心率； 自相关处理单元，用于将预处理后的胎心多普勒包络信号进行自相关处理，得到自相关结果序列； 峰值检测单元，与自相关处理单元相连接，根据自相关处理单元输出的自相关结果序列得到第一主峰值； 第二胎心率计算单元，与峰值检测单元相连接，根据峰值检测单元输出的第一主峰值计算出第二胎儿心率； 心率区间概率统计单元，根据预定时长内修正后的第二胎心率数据值进行处理计算，确定修正后的第二胎心率出现概率最大的心率区间； 第二胎心率修正单元，与第一胎心率计算单元、第二胎心率计算单元及心率区间概率统计单元相连接，将第一胎心率与第二胎心率进行对比，获得修正后的第二胎心率；根据修正后的第二胎心率，所述心率区间概率统计单元重新对修正后的第二胎心率数据值进行处理计算，更新修正后的第二胎心率出现概率最大的心率区间。
8.根据权利要求7所述的一种提高多普勒胎心率数据准确性的装置，其特征在于，所述装置还包括预处理单元；所述预处理单元对胎心多普勒包络信号进行去噪、滤波处理。
9.根据权利要求7所述的一种提高多普勒胎心率数据准确性的装置，其特征在于，所述装置还包括数据采集单元；所述数据采集单元负责采集胎心多普勒包络信号。
10.根据权利要求7- 9任一项所述的一种提高多普勒胎心率数据准确性的装置，其特征在于，所述装置还包括: 胎心率确定单元，所述胎心率确定单元与第二胎心率修正单元连接，用于将修正后的第二胎心率处理为胎心率显示数据； 显示单元，所述显示单元与胎心率确定单元连接，用于将胎心率显示数据进行输出显/Jn ο
全文摘要
本发明涉及一种提高多普勒胎心率数据准确性的方法及其装置，通过将预处理后的胎心多普勒包络信号分别进行硬件过零检测处理和自相关处理获得第一胎心率与第二胎心率，并通过第一胎心率对修正后的第二胎心率出现概率最大的心率区间进行更新，通过对修正后的第二胎心率出现概率最大的心率区间的更新，使得测量的取值区间更为准确，以获得更为准确、其统计概率值更高的修正后的第二胎心率出现概率最大的心率区间，可进一步获得更加准确的人体心率数值。本发明通过对监测的中间数据进行调整修正以提高检测的准确性，并且其所需要的硬件资源少，成本低，易于实现。
文档编号A61B8/02GK103211624SQ20131011692
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月7日 优先权日2013年4月7日
发明者刘冰 申请人:深圳市理邦精密仪器股份有限公司