[发明专利]一种胎心音信号包络的取得方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及医疗设备领域，更具体地说，涉及一种胎心音信号包络的取得方法及装置。

背景技术

胎心率是临床判断胎儿健康状况的一项重要指标，由于时域运算具有较好的实时性，目前临床一般从时域进行胎心率计算。胎心音信号是一种快速变化的非平稳信号，其信号波动复杂多变，而胎心包络信号较胎心音信号更加简洁，变化相对缓慢，且同样蕴含着丰富的生理信息。在临床实践中常常利用对采集得到的胎心包络信号进行一系列的处理后计算获得胎心率值，因此，该包络信号的好坏直接关系到胎心率计算的准确性。目前，胎心音信号的包络提取一般采用硬件通过整流电路和积分器的方式获取原始信号包络。但是，这种方式得到的信号对原始胎心音信号的取得要求较高，抗干扰能力较差，效果也不是太理想。也有一些研究采用软件包络提取方法，在现有技术中，通常采用香农能量包络和希尔伯特包络提取方法。虽然软件包络提取方法具有许多优点，但是，香农能量包络方法有益于凸显原始信号中的中等强度幅值部分和抑制高强度和低强度成分，但对于中等强度的干扰信号同样会被增强，不利于胎心率计算。而希尔伯特包络方法将信号细节包络和主成分包络同时提取处理，有利于分析信号的瞬时频率，但抗干扰能力降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述抗干扰能力较低、信号周期特性易被掩盖的缺陷，提供一种抗干扰能力较强、且能够凸显信号周期特性的一种胎心音信号包络的取得方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种胎心音信号包络的取得方法，包括如下步骤：

A）采集胎心音信号并对其进行预处理；

B）由所述预处理后的胎心音信号中取得模板信号，使用该模板信号对所述预处理后的胎心音信号进行取得其最大信噪比波形的匹配滤波；

C）对所述匹配滤波后的胎心音信号中按照相邻两个时刻内该信号的斜率变化进行非线性峰值增强，得到通过上述处理后的胎心音信号包络。

更进一步地，所述步骤C）中，按照E(n)＝x²(n)-x(n+1)*x(n-1)方式非线性增强所述匹配滤波后的胎心音信号中第n点的强度；其中，x(n)是所述匹配滤波后的胎心音信号中第n点的信号强度，x(n+1)是所述匹配滤波后的胎心音信号中第n+1点的信号强度，x(n-1)是所述匹配滤波后的胎心音信号中第n-1点的信号强度。

更进一步地，所述步骤B）中进一步包括：

B1）对预处理后的胎心音信号进行处理，得到其AR功率谱；

B2）以最大频率为中心进行前后搜索，确定所述胎心音信号的主频率边界；

B3）选择所述主频率边界内的信号频率边界谱进行快速傅里叶逆变换，得到胎心模板信号；

B4）采用所述胎心模板信号计算匹配滤波器的脉冲响应，得到匹配滤波系数；以所述得到的匹配滤波系数为初始值，并按照最小二乘自适应法对所述匹配滤波系数进行自适应调节；

B5）使用经过自适应调节的匹配滤波系数对所述胎心音信号进行滤波。

更进一步地，在所述步骤B2）中进一步包括：

B21）对得到的AR功率谱进行最大峰值的检测和归一化处理，并在归一化功率大于第一设定值的范围内计算归一化AR功率谱密度（即NAR-PSD，Normalized AR Power Spectrum Density）的面积；

B22）将所述归一化AR功率谱密度曲线与阈值线交叉点之间的频带定义为ΔF，将阈值线以设定步长向信号强度为零方向移动，同时以该最大峰值频率为中心向前、后搜索，当ΔF内的面积为所述归一化AR功率谱密度面积的70%-95%时，提取该功率谱边界为主频率边界。

更进一步地，所述步骤B4）中进一步包括：

B41）所述匹配滤波系数的初始值进行前向和后向预测误差，按时间更新方式迭代并分别得到所述前向预测误差系数和后向预测误差系数；

B42）分别使用所述前向预测误差系数和后向预测误差系数按照阶次迭代得到前向预测反射系数和后向预测反射系数；

B43）根据所述前向预测反射系数和后向预测反射系数与滤波器系数估计间的推导关系更新滤波器系数。

更进一步地，所述步骤B1）中进一步包括：

B11）选择最新得到的一段胎心音信号作为已知参数，分别得到其前向预测误差值和后向预测误差值，使用所述前向、后向预测误差值估计反射系数和预测误差值，从而得到预测误差滤波器的系数；