一种用于消除干扰的心力监测系统与方法与流程

本发明涉及心力分析技术领域，更具体地说，涉及一种用于消除干扰的心力监测系统与方法。

背景技术：

心力储备指心输出量能随机体代谢需要而增长的能力。心力储备与正常人及心脏病患者的生存几率和预期死亡率有很大的相关性。一般认为，心功储备包括心率储备和心肌收缩力储备，反映心脏功能对代谢需要的适应能力。它受多种因素的影响，如当机体进行激烈的运动时，由于交感肾上腺系统的活动增强，主要通过动用心率储备和收缩期储备使心输出量增强。目前关于运动对心率的影响的研究相当深入。但由于研究方法的限制，运动对心肌收缩力影响的研究还较少见。随着科学技术的发展进步，特别是微型传感器、计算机多媒体技术及统计软件技术的发展，使这一研究成为了可能。

目前，关于心脏功能的评估手段和方法，心电图检查是心脏变时性和变传导性的最佳监测方法，但不能用来监测心脏的变力性。心导管检查测定心功能虽客观、量化，但属于有创伤检查；超声心动图能通过对心腔直径从舒张期到收缩期的变化程度和速度以及射血分数的测算来评估心肌的功能状态，但敏感性较差；放射性核素心血池显影的敏感性、特异性都高，但检查费用昂贵，难以推广。

心音是心肌的收缩、瓣膜的启闭以及血液流动冲击瓣膜和血管壁的机械震动，传递到胸壁而产生的。若用换能器将这些机械震动转换成电信号记录下来，便得到心音图。传统的心音图仪完全没有量化分析功能，在心音的存储、处理上存在着较大的局限性，故临床应用较少。近年来，由于心音信号处理的极富挑战性和吸引力，同时，数字技术特别是多媒体技术为解决这些问题预示了美好的前景，国内外学者利用计算机技术对心音量化分析进行了新的探索。

心音信号是非平稳信号，由于各种干扰的存在，常规方法采集到的心音信号质量较差，因此在进行分析之前要对心音信号进行处理，消除其包含的各种噪声，现有心音监测技术，采用单个传感器测量心音数据，测试时要求被测者保持相对静止，不能有任何抖动，对测试者要求也较高，比如音信传感器的放置位置，以上因素对心音监测都会造成影响。采用单心音传感器测量心音信号时，心音信号与干扰信号同时被采集进入，而且干扰信号无规律，带有不确定性，因此如果通过后端软件滤波把干扰信号消除掉有很大难度。

在动态实时监视心力时，被测者状态不确定，如果被测者身体姿态稍微有变化，干扰随时都会进入传感器，因此单传感器更无法满足要求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于消除干扰的心力监测系统与方法，可以实现对非听诊区域的干扰信号排除，以得到真实的心音信号。

为实现上述目的，本发明提供一种用于消除干扰的心力监测系统，设于听诊区域用以检测处于听诊区域内的心音信号的心音信号传感器；

设于非听诊区域用以检测处于非听诊区域内的干扰信号的干扰信号传感器；

与所述心音信号传感器和所述干扰信号传感器相连、用以同时采集处于听诊区域内的心音信号和处于非听诊区域内的干扰信号的数据采集装置；

与所述数据采集装置相连、用以传送处于听诊区域内的心音信号和处于非听诊区域内的干扰信号的数据传送装置；

与所述数据传送装置相连、用以接收经所述数据传送装置传输的处于听诊区域内的心音信号和处于非听诊区域内的干扰信号、并将处于非听诊区域内的干扰信号从处于听诊区域内的心音信号中去除、得到真实的心音信号的所述中央处理器。

优选的，所述中央处理器包括：

与所述数据传送装置相连、用以接收处于听诊区域内的心音信号以及处于非听诊区域内的干扰信号并进行信号调理的信号调理装置；

与所述信号调理装置相连、用以将调理后的处于非听诊区域内的干扰信号从调理后的处于听诊区域内的心音信号中去除、得到真实的心音信号的计算装置；

与所述计算装置相连、用以对真实的心音信号进行模数转换的转换装置；

与所述转换装置相连、用以输出经模数转换后的真实的心音信号的输出装置。

优选的，所述输出装置连接有用以显示真实的心音信号的显示器。

优选的，所述输出装置连接有用以将真实的心音信号传送至移动端的传输装置。

优选的，还包括与所述中央处理器相连、用以对真实的心音信号进行存储的存储装置。

优选的，还包括与所述中央处理器相连、用以对真实的心音信号进行数据处理的数据处理装置。

一种用于消除干扰的心力监测方法，包括：检测并同步采集处于听诊区域内的心音信号以及处于非听诊区域内的干扰信号；

将处于听诊区域内的心音信号和处于非听诊区域内的干扰信号传输至中央处理器；

将处于非听诊区域内的干扰信号从处于听诊区域内的心音信号中去除，得到真实的心音信号。

优选的，所述将处于非听诊区域内的干扰信号从处于听诊区域内的心音信号中去除，得到真实的心音信号的步骤包括：

将处于听诊区域内的心音信号以及处于非听诊区域内的干扰信号并进行信号调理；

将调理后的处于非听诊区域内的干扰信号从调理后的处于听诊区域内的心音信号中去除，得到真实的心音信号；

将真实的心音信号进行模数转换；

将模数转换后的真实的心音信号输出。

优选的，还包括：

显示真实的心音信号；和/或，

将真实的心音信号传送至移动端；和/或，

对真实的心音信号进行存储；和/或，

对真实的心音信号进行数据处理。

本发明提供的系统进行心音检测时，位于听诊区的心音传感器进行心音信号的检测，检测到的信号为夹杂干扰信号的心音信号。而干扰信号传感器，因其设在非听诊区，检测不到心音信号，只用于检测心音信号以外的干扰信号。这样，将心音信号和干扰信号进行了初步的分离。然后，依次经过数据采集装置进行心音信号和干扰信号的数据采集，以及采集数据的传输，将心音信号和干扰信号的数据传输给中央处理器。最后，由中央处理器经过分析和计算，将干扰信号进一步的分离过滤，从而得到不包含干扰信号的、真实的心音信号，为临床诊断提供准确有效的依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种消除干扰的心力监测系统的结构示意图；

图2为图1中中央处理器的内部结构示意图；

图3为本发明所提供的用于消除干扰信号的心力监测方法的流程图；

图4为处于听诊区域内的心音信号的信号图；

图5为处于非听诊区域内的干扰信号的信号图；

图6为经过本发明实施例所提供的用于消除干扰的心力监测方法处理后所得到真实的心音信号。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明实施例所提供的消除干扰的心力监测系统的结构示意图。其中，心音信号传感器1设置在听诊区域。通常，人体心脏瓣膜共有五个听诊区：位于搏动最强点的心尖区、位于胸骨左侧第二肋间的肺动脉瓣区，位于胸骨右侧第二肋间的主动脉瓣区、位于胸骨左侧第三、四肋间的主动脉瓣第二听诊区，以及位于胸骨下端左侧的三尖瓣区。这五个区域将心脏主要的部位全覆盖，设置在五个听诊区的传感器可以采集和检测心脏的心音信号。当然，根据实际需要，听诊区还可以位于人体的其他部位，本发明不再赘述。

听诊区外的区域即为非听诊区，非听诊区域内的声音信号来源于心音之外的信号，例如外界振动、声音所产生的信号，本发明中称其为干扰信号。非听诊区设置有干扰信号传感器2，采集干扰信号。本发明中，干扰信号传感器可以包括第一干扰信号传感器21、……第n干扰信号传感器2n。与听诊区的心音传感器1以及干扰信号传感器2共同连接的是数据采集装置3，采集心音传感器中的心音信号和干扰信号传感器中的干扰信号。

首先，心音传感器1和干扰信号传感器2分别检测位于听诊区和非听诊区内的心音信号和干扰信号，将检测到的心音信号以及干扰信号一同发给数据采集装置3；

然后，数据采集装置3进行心音传感器1和干扰信号传感器2中数据的采集，并将心音数据和干扰数据传递给与其相连的数据传送装置4，由数据传送装置4将心音数据和干扰数据传递给与之相连的中央处理器5；

最后，中央处理器5通过对比心音信号通道的数据与干扰信号通道的数据，获取第一个信号的帧，从而判断当前信号是否为干扰信号，并将干扰信号的频谱做运算，实现对干扰信号的消除。

需要说明的是，心音信号传感器1与干扰信号传感器2均可以采用现有技术中的心音传感器，用以分别检测处于听诊区域的心音信号以及处于非听诊区域中的环境干扰信号。当然，心音信号传感器1与干扰信号传感器2还可以为现有技术中的其他类型的传感器，本文不再赘述。

图2为本发明中央处理器的内部结构框图，具体包括：调理装置51、计算装置52、转换装置53，以及输出装置54，各个装置间依次串联连接。

调理装置51：用于根据信号频谱进行信号特征分析和处理，来获取每一个信号的帧，从而判断当前信号是否为干扰信号，并确定当前信号的特征参数，例如心音信号的幅值参数和时限参数；

计算装置52，用于将判断为干扰信号的频谱与设定的抑制参数相乘，从而实现对干扰信号的消除；

转换装置53，用于将计算处理后的信号转换成心音信号，传送给输出装置54；

输出装置54，用于将获得的排除干扰信号后真实的心音信号输出。

请参考图4、图5和图6。中央处理器5将图4所示的夹杂干扰信号的心音信号(如图5所示)去除，将得到全部的心音信号(如图6所示)。由图4和图5可知，由于不可避免地受到如噪声等外界环境的影响，以及检查者接受检查时的姿势甚至是检查者自身情绪等因素的影响，听诊区域内的心音信号通常都夹杂着干扰信号。位于听诊区域的心音传感器1，检测到的信号是夹杂干扰信号的心音信号。由于位于非听诊区域，干扰传感器2接收到的信号仅为干扰信号。由于干扰信号无规律，且带有不确定性，因此，需要将夹杂在心音信号中的干扰信号过滤出来，得到完全的心音信号，才能真实有效地反映检查者的心力情况，为医疗机构提供有效的临床指导。

需要说明的是，在处理上，三个信号的单位坐标要统一。也即，在处理过程中，图4与图5中横轴(可以为时间轴)应对应，以便得到真实的心音数据，如图6所示。

基于上述实施例，在本实施例中与中央处理器5相连的、位于中央处理器5之后还可以设置显示器6、传输装置7、存储装置8、数据处理装置8其中的一种或多种设备，各设备与中央处理器5串联。

其中，

显示器6：用于显示过滤掉干扰信号后的心音信号；

传输装置7：可以为无线、usb传输，将分析过程中的所有数据都发送给电脑、手机等终端设备，以实现终端设备对心音的监控，增加用户体验；

存储装置8：用于存储心音分析过程中产生的所有数据，以便对后续的分析提供数据支持；

数据处理装置9：可将检查者的心音数据进行处理，得到反映诸如冠心病、心肌炎等其它疾病的数据。

需要说明的是，数据采集装置3和数据传送装置4均是通道分离的装置，同时采集数据并传输到中央处理器5。此外，上述各装置之间的连接关系可以为电连接、导线连接、信号线连接及其它可以实现其功能的连接方式。

本发明还公开了一种消除干扰的心力监测方法，同样能实现上述技术效果。

请参见图3，本发明还提供一种消除干扰的心力监测方法，包括：

s100、检测并同步采集处于听诊区域内的心音信号以及处于非听诊区域内的干扰信号；

s200、将处于听诊区域内的心音信号和处于非听诊区域内的干扰信号传输至中央处理器5；

s300、将处于非听诊区域内的干扰信号从处于听诊区域内的心音信号中去除，得到真实的心音信号。

步骤s300中所述将干扰信号从听诊区域内的心音信号中去除，包括：

根据信号频谱进行信号特征分析处理，获取每一个信号的帧，并根据信号的帧，判断当前信号是否为干扰信号；

确定所述心音信号的幅值参数、时限参数等特征参数；

将判断为干扰信号的频谱与设定的抑制参数相乘，消除干扰信号。

通过以上具体实施方式的介绍可知，本发明所提供的一种消除干扰的心力监测系统，通过在非听诊区设置干扰信号传感器2，监测心音信号之外的干扰信号，以及通过设置中央处理器5，对干扰信号进行调整并转换成心音信号，从而将心音信号中的干扰信号消除，从而得到真实的心音信号。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的用于消除干扰的心力监测系统与方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。