[发明专利]一种心震图检测中运动伪迹噪声消除装置和方法

说明书

本发明公开了一种心震图检测中运动伪迹噪声消除装置和方法。所述装置包括：心震信号采集模块、噪声采集模块、数据处理模块，所述心震信号采集模块包括至少一个心震信号传感器，用于获取带有运动伪迹噪声的原始心震信号；所述噪声采集模块包括至少一个辅助传感器，用于获取胸腔指定点位的加速度状态，作为噪声数据；所述数据处理模块包括差分降噪单元，通过将原始心震信号减去噪声数据的差分降噪处理，得到去噪后的心震信号。利用本装置可在心震信号采集的预处理过程中从原始心震信号中除去运动伪迹噪声，实现了从数据的源头获取纯净的数据，达到降低心震图使用要求，提高其实用性的目的。

技术领域

本发明涉及心震图检测，尤其涉及一种心震图检测中运动伪迹噪声消除装置和方法，可应用于心脏搏动的机械震动信号检测领域，包括但不限于健康监测、医疗和实验室研究等。

背景技术

心震信号属于人体生物信号，是由人体发出的不稳定的低频微弱信号。可用心震图（Seismocardiography，SCG）表示心脏搏动对胸壁造成冲击而产生的局部震动。1961年Bozhenko首次观察到SCG，1991年Salermo和Zanetti首次将其应用于临床研究。该技术易与心冲击描记图（Ballistocardiography，BCG）的技术混淆。心震信号对干扰十分敏感，在测量同时还存在着其它信号的噪声背景，如呼吸带来的胸口运动、人自由活动带来的全身性运动等。这种噪声背景的信号强度大于心震信号强度，因此心震信号的信噪比通常极低。

心震信号的检测、采集和预处理方式具有其特殊性，目前的预处理方式是使用滤波器过滤除去心震信号频带外的噪声信号。然而由于运动所带来的噪声是全波段的，因此滤波器的过滤结果并非纯净的心震信号。不纯净的信号在心震信号的数据分析中会产生负面影响，最直观的影响就是对心震的特征分析的准确率降低。通常这种通过滤波的提取方式需要被采集的对象主观保持身体静止，因此应用场景严格受限。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，本发明提出一种心震图检测中运动伪迹噪声消除装置，减少心震图使用的局限性，提高实用性。

本发明的另一目的是提供一种相应的心震图检测中运动伪迹噪声消除方法。

技术方案：第一方面，一种心震图检测中运动伪迹噪声消除装置，包括：心震信号采集模块、噪声采集模块、数据处理模块，所述数据处理模块分别与心震信号采集模块和噪声采集模块相连，所述心震信号采集模块包括至少一个心震信号传感器，用于获取带有运动伪迹噪声的原始心震信号；所述噪声采集模块包括至少一个辅助传感器，用于获取胸腔指定点位的加速度状态，作为噪声数据；所述数据处理模块包括差分降噪单元，通过将原始心震信号减去噪声数据的差分降噪处理，得到去噪后的心震信号。

进一步地，所述心震信号传感器布置的位置相对于所述辅助传感器更靠近心脏，且心震信号传感器与辅助传感器相距5厘米以上。

进一步地，所述数据处理模块还包括按位置加权处理单元，所述按位置加权处理单元根据辅助传感器的位置、数量，将辅助传感器相对于心震信号传感器放置位置的距离作为权值，对每个辅助传感器采集的加速度数据进行加权平均计算，计算值作为噪声数据；所述差分降噪单元在保证计算后的噪声数据和原始心震信号数据的采样单位以及零点一致的情况下，通过将原始心震信号减去噪声数据的差分降噪方法达到去除运动伪迹的目的。

进一步地，所述心震信号传感器和所述辅助传感器为加速度传感器、速度传感器、位置传感器、压力传感器中的任一种。

第二方面，一种心震图检测中运动伪迹噪声消除方法，包括以下步骤：

利用心震信号传感器获取带有运动伪迹噪声的原始心震信号；

根据刚体运动模型，利用辅助传感器获取胸腔指定点位的加速度状态，进行相应处理后作为噪声数据；

将原始心震信号减去噪声数据，去除运动伪迹噪声。