專利名稱：一種胎心率基線的自動識別裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及生物醫(yī)學信號處理領域，尤其涉及一種胎心率基線的自動識別裝置以及實現(xiàn)該裝置的方法。
背景技術：
胎心率基線是反應胎兒中樞神經發(fā)育狀態(tài)，預示胎兒宮內安危的重要指標，也是醫(yī)護人員對胎兒監(jiān)護(以下簡稱胎監(jiān))圖進行分析時首個要確定的中間參數。一般認為， 胎心率基線會隨孕周增加而逐漸下降，其正常范圍在110bpnTl60bpm之間?；€過高或過低都應引起重視，必須立即找出異常的原因，判斷這種異常是否具有臨床意義，為采取干預措施提供依據。例如在妊娠期，基線若下降至IOObpm以下，應考慮先天性心臟?。欢诜置淦冢€異常是胎兒窘迫的警戒信號，此時應盡快找出異常原因并采取一定的干預措施解除異常，以保證胎兒的安全。同時，胎心率基線還是醫(yī)護人員確定胎兒其他中間生理參數的基礎，比如加速、減速、變異等，只有在確定胎心率基線的基礎上才能確定這些中間參數。目前臨床上計算胎心率基線的方法主要是平均值法，通過胎監(jiān)模塊獲得10分鐘以上的有效胎心率數據，對數據進行簡單的處理后，計算其平均值，并以此平均值在胎監(jiān)圖上畫出的直線作為胎心率基線。但這種方法只適合用于胎心率曲線比較平穩(wěn)，胎心率基線不出現(xiàn)變化的情況，而實際胎兒由于受胎動、宮縮以及各種外部刺激的影響導致胎心率出現(xiàn)加速、減速等規(guī)律性變化，平均值法不能規(guī)避這些變化對計算結果的影響，造成計算出胎心率基線往往偏離實際值；同時胎心率基線可能會隨胎兒睡醒周期而發(fā)生變化，平均值法由于只在所有數據中求出一個值導致不能識別到胎心率基線的變化。因此，胎兒處于不同的狀態(tài)，胎心率基線也會隨之改變，現(xiàn)有的胎心率基線識別方法即不能規(guī)避胎心率規(guī)律性變化對結果的影響，又不能隨胎兒狀態(tài)的不同而變化，會造成計算出的胎心率基線偏離實際值或無法在胎監(jiān)圖上體現(xiàn)胎心率的規(guī)律性變化?？傊?，平均值法不能處理胎心率數據中出現(xiàn)的干擾數據，導致計算出的胎心率基線是不準確和不穩(wěn)定的。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的胎心率基線識別方法準確性和可變性差的不足， 提出一種胎心率動態(tài)基線的自動識別裝置和方法，從而得到胎心率動態(tài)基線，使胎心率基線能根據胎兒狀態(tài)不同而發(fā)生相應變化。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的 本發(fā)明一種胎心率基線的自動識別裝置，主要包括
胎心率數據采集模塊，胎心率數據預處理模塊，主占優(yōu)峰值選取模塊，動態(tài)基線識別模塊和主控模塊，
所述的胎心率數據采集模塊，與所述的主控模塊連接，用于在預定時長內進行胎心率數據的采集得到胎心率數據序列h’(η)，并將胎心率數據序列h’ (η)發(fā)送到所述的主控模塊；所述的胎心率數據預處理模塊，與所述的主控模塊連接，用于對所述的主控模塊發(fā)送的胎心率數據序列h’ (η)進行數據轉換、錯誤數據處理、有效數據率比較、均值濾波和插值處理，得到預處理后的胎心率數據序列B(m)，并將預處理過程中得到的相應的結果發(fā)送到所述的主控模塊；
所述的主占優(yōu)峰值選取模塊，與所述的主控模塊連接，用于對所述的主控模塊發(fā)送的預處理過程中得到的相應結果進行頻率轉換、分布排序和主占優(yōu)峰值的判斷進而選取主占優(yōu)峰值，并將結果發(fā)送到所述的主控模塊；
所述的動態(tài)基線識別模塊，與所述的主控模塊連接，用于根據所述的主控模塊發(fā)送的預處理后的胎心率數據序列B(m)和主占優(yōu)峰值，求出濾波起始點T，根據濾波起始點T，將所述序列B(m)進行低通濾波和數據還原進而得到動態(tài)基線，并將結果發(fā)送到所述的主控模塊；
所述的主控模塊，與所述的胎心率數據采集模塊、胎心率數據預處理模塊、主占優(yōu)峰值選取模塊、動態(tài)基線識別模塊、顯示與打印模塊連接，用于控制所述的胎心率數據采集模塊、胎心率數據預處理模塊、主占優(yōu)峰值選取模塊、動態(tài)基線識別模塊、顯示與打印模塊的工作。作為本發(fā)明進一步的技術方案，所述的胎心率基線的自動識別裝置還包括，胎心信號采集與處理轉換模塊、采集時長判斷模塊和參數預設模塊和顯示與打印模塊，
所述的胎心信號采集與處理轉換模塊，與所述的胎心率數據采集模塊相連接，用于對超聲探頭接收到的胎心信號進行采集并轉換成胎心率數據，傳送到所述的胎心率數據采集模塊；
所述的采集時長判斷模塊，與所述的胎心率數據采集模塊相連接，用于判斷采集時間是否超過預定時長，若超過預定時長，則向所述的胎心率數據采集模塊發(fā)出超時信號；
所述的參數預設模塊，與所述的采集時長判斷模塊、胎心率數據預處理模塊、主占優(yōu)峰值選取模塊、動態(tài)基線識別模塊相連，用于對所述各個模塊的參數進行預先設定；
所述的顯示與打印模塊，與所述的主控模塊連接，用于根據所述的主控模塊發(fā)送的動態(tài)基線識別結果，在胎監(jiān)圖上進行胎心率基線顯示，并打印出來；
作為本發(fā)明更進一步的技術方案，所述的胎心率數據預處理模塊還進一步包括 數據轉換單元，用于對所述胎心率數據采集模塊采集得到的胎心率數據序列h’ (η)進行轉換得到以脈沖間隔為單位記的胎心率數值新序列Η(η)；
錯誤數據處理單元，用于對所述胎心率數值序列Η(η)根據預設的信號質量判斷標準進行錯誤數據處理得到有效胎心率數據序列V (η)；
比較單元，根據所述的序列V(η)和Η(η)計算出胎心的有效數據率L，并判斷其是否大于預設閾值U,如果L大于預先設定的閾值U,則繼續(xù)進行數據預處理，否則終止數據預處理，重新進行新的胎心率數據的采集；
均值濾波單元，用于對所述的有效胎心率數據序列V (η)進行均值濾波處理得到序列 A(m)，同時建立所述兩個序列V (η)和A(m)的位置映射關系f ；
插值處理單元，對所述序列A(m)中無效數據部分采用線性插值方法進行擬合，得到序列 B(m)。作為本發(fā)明更進一步的技術方案，所述的主占優(yōu)峰值選取模塊還進一步包括頻率分布單元，用于對所述有效胎心率數據序列V (η)求出每個胎心率的頻率，得到頻率分布序列P’ (k)；
排序單元，用于對所述的序列P’ (k)按照胎心率值從小到大的順序進行排序，得到分布序列P(k)；
主占優(yōu)峰值判斷單元，用于判斷所述序列P (k)中是否有滿足大于其前I個頻率值且大于其后J個頻率值的頻率值所對應的胎心率值作為占優(yōu)峰值，如果沒有占優(yōu)峰值，則選取最大頻率所對應的胎心率值作為主占優(yōu)峰值；如果有占優(yōu)峰值，則遍歷占優(yōu)峰值，選取首個使得掃過的面積超過頻率分布總面積S倍的頻率值所對應的胎心率值作為主占優(yōu)峰值，其中I、J、S為預先設定的參數。作為本發(fā)明更進一步的技術方案，所述的動態(tài)基線識別模塊還進一步包括
濾波起點獲取單元，用于根據所述的主占優(yōu)峰值求出濾波起始點T，在所述序列B(m) 的前K個點中選取與所述的主占優(yōu)峰值距離不超過閾值Q且距離所述的主占優(yōu)峰值最近的值，該值即為濾波起始點T，其中K、Q為預先設定的參數；
低通濾波單元，用于根據所述的濾波起始點T，采用低通濾波處理B(m)，得到預動態(tài)基線序列Bl (m)；
基線還原單元，用于根據所述的映射關系f，對所述的預動態(tài)基線序列用復制的方法進行數據還原，得到動態(tài)基線序列B3 (η)。作為本發(fā)明更進一步的技術方案，所述的動態(tài)基線識別模塊還進一步包括
基線校驗單元，用于對所述低通濾波單元得到的預動態(tài)基線序列Bl (m)進行校驗，得到預動態(tài)基線序列B2 (m)，所述的預動態(tài)基線序列B2 (m)通過所述的基線還原單元，得到動態(tài)基線序列。本發(fā)明，一種胎心率基線的自動識別方法，主要包括，
步驟1，預定時長內進行胎心率數據的采集，得到胎心率數據序列h’ (η)； 步驟2，對采集到的胎心率數據序列h’ (η)進行預處理，得到在預處理過程中所對應的相應胎心率數據序列；
步驟3，根據所述預處理過程中所對應的相應胎心率數據序列的頻率分布，選取主占優(yōu)峰值；
步驟4，根據所述的主占優(yōu)峰值，求出濾波起始點，根據所述的濾波起始點將所述的預處理過程中所對應的相應胎心率數據序列進行低通濾波和數據還原，進而得到動態(tài)胎心率
基線；
作為本發(fā)明進一步的技術方案，在所述步驟1之前還包括，對超聲探頭接收到的胎心信號進行采集并轉換成胎心率數據；在所述的步驟4之后還包括，將所述的動態(tài)胎心率基線進行顯示和打印。作為本發(fā)明更進一步的技術方案，所述的步驟2包括
步驟21，對所述的胎心率數據序列h’ (η)進行轉換得到以脈沖間隔為單位記的胎心率數值新序列H (η)；
步驟22，對所述的胎心率數值序列Η(η)根據預設的信號質量判斷標準進行錯誤數據處理得到有效胎心率數據序列V (η)；
步驟23，根據所述的序列V(η)和Η(η)計算出胎心的有效數據率L，并判斷其是否大于預設閾值U，如果L大于預先設定的閾值U，則繼續(xù)進行數據預處理，否則終止數據預處理， 重新回到所述步驟1中進行新的胎心率數據的采集；
步驟M，如果所述L大于預先設定的閾值U，則對所述的有效胎心率數據序列V (η)進行均值濾波處理得到序列A(m)，同時建立所述兩個序列V(η)和A(m)的位置映射關系f ；
步驟25，對所述的序列A(m)中無效數據部分采用線性插值方法進行擬合，得到序列 B(m)。作為本發(fā)明更進一步的技術方案，所述的步驟3包括
步驟31，對所述的預處理過程中所對應的相應胎心率數據序列，即所述的有效胎心率數據序列V(n)，求出每個胎心率的頻率，得到頻率分布p’ (k)；
步驟32，對所述的序列p’ (k)按照胎心率值從小到大的順序進行排序，得到分布序列 P(k)；
步驟33，判斷所述序列P (k)中是否有滿足大于其前I個頻率值且大于其后J個頻率值的頻率值所對應的胎心率值作為占優(yōu)峰值，如果沒有占優(yōu)峰值，則選取最大頻率所對應的胎心率值作為主占優(yōu)峰值；如果有占優(yōu)峰值，則遍歷占優(yōu)峰值，選取首個使得掃過的面積超過頻率分布總面積S倍的頻率值所對應的胎心率值作為主占優(yōu)峰值，其中I、J、S為預先設定的參數。作為本發(fā)明更進一步的技術方案，所述的步驟4包括
步驟41，根據所述的主占優(yōu)峰值求出濾波起始點T，在所述序列B (m)的前K個點中選取與所述主占優(yōu)峰值距離不超過閾值Q且距離主占優(yōu)峰值最近的值，該值即為濾波起始點 T，其中K、Q為預先設定的參數；
步驟42，將所述的序列B (m)、濾波起始點T進行低通濾波，在濾波之前對序列B (m)中的每一個值做判斷，如果與所述主占優(yōu)峰值的絕對差值超過閾值M,則該值不參與濾波；否則進行低通濾波得到預動態(tài)基線序列Bl (m)，其中M為預先設定的參數；
步驟43，根據所述的映射關系f，對所述的預動態(tài)基線序列用復制的方法進行數據還原，得到動態(tài)基線序列B3 (η)。作為本發(fā)明更進一步的技術方案，所述的步驟42進一步包括，先將所述的序列 B(m)正向通過低通濾波器，得到序列BO (m)，然后將序列BO (m)反向通過低通濾波器，得到所述的預動態(tài)基線序列Bl (m)。作為本發(fā)明更進一步的技術方案，所述的步驟42和步驟43之間還包括如下步驟， 對所述的序列Bl (m)進行校驗，將所述的序列Bl (m)與B (m)作差，得到序列C (m)，計算
所述序列C(m)中連續(xù)大于0的個數N，如果個數超過閾值R，則標記C(m)中這N個數據的位置，同理標記C(m)中連續(xù)小于0的個數超過閾值R的位置，將所述標記的位置對應到所述序列B(m)中的數據，將這些位置上的數據替換序列B(m)中對應的數據，同時根據映射關系f求出這些位置對應在所述序列V(n)上的位置，將V(n)上對應位置的數據替換所述步驟3中的序列V(n)中對應的數據，然后再次執(zhí)行所述步驟3和步驟4中的41和42兩步， 得到的序列替換Bl (m)中這些位置上的數據，得到預動態(tài)基線序列B2(m)；如果如上所述的步驟中沒有標記的位置，則預動態(tài)基線序列B2(m)即為Bl(m)，其中R為預先設定的參數。本發(fā)明所提供的技術方案，基于低通濾波的動態(tài)基線自動識別方法，可以有效地濾除胎心率數據中的干擾數據，規(guī)避胎心率的規(guī)律性變化對基線求解的影響，采用本方案，既適合胎兒處于睡眠期，胎心率基線不變化的情況；又適合胎兒處于覺醒期或胎兒躁動時， 胎心率基線可能發(fā)生變化的情況，可以準確地反應胎兒在不同的狀態(tài)下的基線水平及其變化。


為了易于說明，本發(fā)明由下述的較佳實施例及附圖作以詳細描述。圖1是本發(fā)明一種胎心率動態(tài)基線的自動識別方法的一個實施例的流程圖； 圖2是本發(fā)明一種胎心率動態(tài)基線的自動識別方法的另一個實施例的流程圖； 圖3是本發(fā)明一種胎心率動態(tài)基線的自動識別裝置的一個實施例的架構框圖； 圖4是本發(fā)明一種胎心率動態(tài)基線的自動識別裝置的另一個實施例的架構框圖； 圖5是原始采集的胎心率數據；
圖6為經過錯誤數據處理后的胎心率數據效果圖； 圖7為經過插值處理后的胎心率數據效果圖； 圖8為胎心率數據的頻率分布和主占優(yōu)峰值選取效果圖； 圖9為低通濾波處理后的胎心率數據效果圖； 圖10為基線校驗后的胎心率數據效果圖； 圖11為還原后胎心率數據的動態(tài)基線效果圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。用于胎心率動態(tài)基線識別的技術方案實現(xiàn)主要包括上位機和下位機，下位機主要是通過超聲探頭來獲取胎心信號，然后經過硬件濾波處理和自相關算法計算出胎心率；上位機主要是接受來自下位機的數據，然后顯示、存儲胎心率數據、描繪胎心率曲線、對胎心率數據的處理和動態(tài)基線識別、顯示、打印，主要處理方法流程如圖1所示
101.預定時長內進行胎心率數據的采集；
上位機采集η分鐘的胎心率數據，得到胎心率數據序列h’(η)，圖5為上位機采集到的胎心率原始數據。其中，本實施例中設定需要至少采集十分鐘的數據，根據《胎兒電子監(jiān)護學》，一般而言，確定胎心率基線至少需要十分鐘的胎心率數據。102.對采集到的胎心率數據進行預處理；
對胎心率數據序列依次進行數據轉換、錯誤數據處理、有效數據率比較、均值濾波和插值處理，得到不同預處理過程所對應的相應的胎心率數據序列。103.根據預處理后的胎心率數據的頻率分布，選取主占優(yōu)峰值；
對預處理步驟得到的有效胎心率數據序列進行頻率轉換、分布排序和主占優(yōu)峰值的判斷進而選取主占優(yōu)峰值。104.根據預處理后的胎心率數據和主占優(yōu)峰值，得到動態(tài)胎心率基線；
通過根據主占優(yōu)峰值求出濾波起始點，根據濾波起始點和預處理后的胎心率數據進行低通濾波得到預動態(tài)基線序列，并根據映射關系將其還原得到動態(tài)基線序列；此外，還可以在得到預動態(tài)基線序列后通過校驗，使得得到的預動態(tài)基線序列更加精準，并根據映射關系將其還原得到動態(tài)基線序列。105.將動態(tài)胎心率基線進行顯示和打?。?br> 將得到的動態(tài)基線序列送入顯示打印模塊，在胎監(jiān)圖上畫出胎心率基線進行顯示，并可打印出來。本發(fā)明一種胎心率基線的自動識別方法的另一個實施方式，請參見圖2，具體描述如下
100.采集并處理胎心信號得到胎心率數據；
超聲探頭接收到的胎心信號在下位機經過硬件濾波處理和自相關算法計算出胎心率后上傳到上位機，上位機的處理包括對胎心率數據進行顯示、存儲和描繪成胎心率曲線以及相關數據處理等等。其中硬件濾波為了去除采集到的信號受到的頻率干擾而自相關算法是具有能使周期信號得到加強而隨機噪聲被減弱的特性，是計算胎心率的常用技術。101.預定時長內進行胎心率數據的采集；
上位機采集η分鐘的胎心率數據，得到胎心率數據序列h’(η)，圖5為上位機采集到的胎心率原始數據。其中，本實施例中設定需要至少采集十分鐘的數據，根據《胎兒電子監(jiān)護學》，一般而言，確定胎心率基線至少需要十分鐘的胎心率數據。1021.對胎心率數據序列h’ (η)進行轉換得到新序列Η(η)；
對胎心率數據序列h’ (η)進行數據轉換，得到序列Η(η)，從下位機得到的數據是以每分鐘多少跳(bpm，beats per min)為單位記的胎心率值，為了使數據處理更加精確，上位機要將數據轉換為以脈沖間隔(兩次心跳的間隔時間，單位ms)為單位記的胎心率值。1022.對序列H (η)進行錯誤數據處理得到有效胎心率數據序列V (η)；
此步根據預設信號質量判斷標準可以有效的濾除胎心序列中因胎心信號質量差而產生的無效、錯誤數據，剩下的是有效數據。圖6為經過錯誤數據處理后的胎心率數據序列。1023.根據V(n)和H(n)計算出胎心的有效數據率L，并判斷其是否大于預設閾值 U；
根據V(n)和H(n)判斷胎心的有效數據率L，如果L大于預先設定的閾值U，則繼續(xù)進行本發(fā)明求解基線的下一個步驟；否則終止求解基線，并且終止整個流程，放棄此段數據， 重新回到步驟101進行新的胎心率數據的采集。1024.采用均值濾波處理V (η)得到新序列A (m)；
對序列V(n)采用均值濾波器(均值濾波器中可采用特定點數的滑動平均或者特定點數的分段平均等方式)處理，得到序列A (m)，同時建立V — A的位置映射關系f，其中f是一個多對一的映射關系，描述濾波前后的數據序列下標位置的對應關系，本實施例中f(m)等于η除以預設閾值的結果的整數部分。1025.采用線性插值法處理A(m)得到新序列B(m)；
對序列A (m)中無效數據部分采用線性插值方法進行擬合，得到序列B (m)，線性插值是利用兩點成線原理求解直線上其他點的簡單的插值方法。圖7為經過插值處理后的胎心率數據序列。如上的1021、1022、1023、1024、1025步驟為本實施例中對胎心率數據進行預處理
的步驟。
此外，對胎心率數據預處理步驟，并不局限于如上步驟，還可以采用業(yè)界悉知的直接對以每分鐘多少跳(bpm，beats per min)為單位記的胎心率值去除錯誤數據和/或滑動平均和/或插值擬合的方法等等。1031.對序列V(n)求其頻率分布P’ (k)；
對有效胎心率數據序列V(η)求每個胎心率的頻率，得到頻率分布P’(k)。1032.對ρ’ (k)按照胎心率值從小到大的順序進行排序，得到分布序列P (k)； 1033.根據頻率分布求出主占優(yōu)峰值；
判斷p(k)中是否有占優(yōu)峰值，占優(yōu)峰值是指P(k)中滿足大于其前I個頻率值且大于其后J個頻率值的頻率值所對應的胎心率值，如果沒有占優(yōu)峰值，則選取最大頻率所對應的胎心率值作為主占優(yōu)峰值；如果有占優(yōu)峰值，則遍歷占優(yōu)峰值，選取首個使得掃過的面積超過頻率分布總面積S倍的頻率值所對應的胎心率值作為主占優(yōu)峰值(其中I、J和S可根據實際情況進行預先設定)。圖8為胎心率數據的頻率分布和主占優(yōu)峰值選取效果圖，圖中箭頭所指的值即為選取到的主占優(yōu)峰值。此外，對主占優(yōu)峰值的選取方式很多，并不局限于如上步驟，還可以直接根據最大頻率值選取、也可以根據序列P(k)中首個滿足與最大頻率值之比超過設定閾值的頻率值且在其之前的所有頻率值的累加和超過預設閾值的規(guī)則來選取該滿足條件的頻率值所對應的胎心率值作為主占峰值等等。1041.根據主占優(yōu)峰值求出濾波起始點T ；
根據主占優(yōu)峰值求出濾波起始點T，在序列B (m)的前K個點中選取與主占優(yōu)峰值距離不超過閾值Q且距離主占優(yōu)峰值最近的值，該值即為濾波起始點T (其中K、Q可根據實際情況進行預先設定)；
此外，對濾波起始點的選取方式很多，并不局限于如上步驟，還可以直接將主占優(yōu)峰值選取為濾波起始點、也可以選取為序列B(m)中滿足與主占優(yōu)峰值距離不超過設定閾值的所有值的平均值等等。1042.根據濾波起始點T，采用低通濾波處理B (m)，得到預動態(tài)基線序列Bl (m)； 將序列B (m)、濾波起始點T輸入到一個低通濾波器中，相對于胎心率數據，它的基線是
一個低頻信號，需要通過低通濾波得到，在濾波之前要對序列B (m)中的每一個值做判斷， 如果與主占優(yōu)峰值的絕對差值超過閾值M，則該值不能參與濾波；否則要參與濾波計算。采用雙向濾波技術，這樣可以消除相位偏移，先將序列B(m)正向通過低通濾波器，得到序列 BO (m)，然后將序列BO (m)反向通過低通濾波器，通過這一步的濾波可以得到預動態(tài)基線序列Bl(m)。圖9中的基線曲線為經過首次低通濾波處理后得到的預動態(tài)基線序列(其中閾值M可根據實際情況進行預先設定)。到此步驟為止再執(zhí)行如下的1044步驟已經可以實現(xiàn)本發(fā)明對胎心率基線自動的識別，另外，本實施例中還可以增加如下1043步驟進一步校驗和優(yōu)化對胎心率基線的自動識別。1043.對Bl (m)進行校驗，得到預動態(tài)基線序列B2 (m)；
將序列Bl (m)與B(m)作差，得到序列C(m)。計算序列C(m)中連續(xù)大于0的個數N，如果個數超過閾值R，則標記C(m)中這N個數據的位置；同理標記C(m)中連續(xù)小于0的個數超過閾值R的位置(其中R可根據實際情況進行預先設定)；
將如上所述中標記的位置對應到序列B(m)中的數據，將這些位置上的數據替換為序列B(m)，同時根據映射關系f求出這些位置對應在V(n)上的位置，將V(n)上對應位置的數據替換為步驟103中的序列V (η)，然后再次執(zhí)行步驟103和步驟104中的1041和1042兩步，得到的序列替換Bl (m)中這些位置上的數據，得到預動態(tài)基線序列B2(m)；如果如上所述的步驟中沒有標記的位置，則預動態(tài)基線序列B2(m)即為Bl(m)。圖10中的基線曲線為經過校驗后得到的預動態(tài)基線序列。1044.對B2 (m)進行還原，得到動態(tài)基線序列B3 (η)；
根據映射關系f，將序列B2(m)用復制的方法做數據還原，相當于m個數據中的每一個數據復制并總體還原為η個數據，得到能與胎心率序列h’ (η)對應的動態(tài)基線序列Β3(η)。 圖11中的基線曲線為經過還原后得到的動態(tài)基線序列。105.得到動態(tài)基線并進行顯示和打印；
將得到的動態(tài)基線序列Β3(η)送入顯示打印模塊，在胎監(jiān)圖上畫出胎心率基線進行顯示，并可打印出來。本發(fā)明一種胎心率基線的自動識別的裝置，如圖3所示，主要包括
胎心率數據采集模塊301，與主控模塊306連接，用于在預定時長內進行胎心率數據的采集并得到胎心率數據序列h’(η)，并將胎心率數據序列h’ (η)發(fā)送到主控模塊306;
胎心率數據預處理模塊302，與主控模塊306連接，用于對主控模塊發(fā)送的胎心率數據序列h’ (η)依次進行數據轉換、錯誤數據處理、有效數據率比較、均值濾波和插值處理，得到預處理后的胎心率數據序列B (m)，并將預處理過程中得到的相應的結果發(fā)送到主控模塊 306 ；
主占優(yōu)峰值選取模塊303，與主控模塊306連接，用于對主控模塊發(fā)送的預處理過程中得到的結果進行頻率轉換、分布排序和主占優(yōu)峰值的判斷進而選取主占優(yōu)峰值，并將結果發(fā)送到主控模塊306 ；
動態(tài)基線識別模塊304，與主控模塊306連接，用于根據主控模塊306發(fā)送的預處理后的胎心率數據序列B (m)和主占優(yōu)峰值，求出濾波起始點T，根據濾波起始點T，將所述序列 B(m)進行低通濾波和數據還原進而得到動態(tài)基線，并將結果發(fā)送到主控模塊306 ；
顯示與打印模塊305，與主控模塊306連接，用于將主控模塊306發(fā)送的動態(tài)基線識別結果，在胎監(jiān)圖上畫出胎心率基線進行顯示，并可打印出來。主控模塊306，與所述的胎心率數據采集模塊301，胎心率數據預處理模塊302，主占優(yōu)峰值選取模塊303，動態(tài)基線識別模塊304，顯示與打印模塊305連接，用于控制胎心率數據采集模塊301，胎心率數據預處理模塊302，主占優(yōu)峰值選取模塊303，動態(tài)基線識別模塊304，顯示與打印模塊305的工作；
本具體實施方式
中的主控模塊306可以為公知結構的可編程的微處理器件。為了更詳細的了解本發(fā)明，下面以另一個實施例對本發(fā)明一種胎心率基線的自動識別的裝置進行描述，請參看圖4，具體為
所述的一種胎心率基線的自動識別的裝置還包括
胎心信號采集與處理轉換模塊308，與所述的胎心率數據采集模塊301相連接，是一個實現(xiàn)信號采集、處理和轉換的超聲探頭裝置，用于將超聲探頭接收到的胎心信號進行采集并轉換成胎心率數據，本實施例中對采集的胎心信號經過硬件濾波處理和自相關算法計算出胎心率數據，傳送到所述的胎心率數據采集模塊301 ；采集時長判斷模塊309，與所述的胎心率數據采集模塊301相連接，用于判斷采集時間是否超過預定時長，若超過預定時長，則向所述的胎心率數據采集模塊301發(fā)出超時信號； 參數預設模塊307，與所述的采集時長判斷模塊309、胎心率數據預處理模塊302，主占優(yōu)峰值選取模塊303，動態(tài)基線識別模塊304相連，用于對所述各個模塊的參數進行預先設定；
所述的胎心率數據預處理模塊302還進一步包括
數據轉換單元310，用于對所述胎心率數據采集模塊采集得到的胎心率數據序列 h’ (η)進行轉換得到以脈沖間隔為單位記的胎心率數值新序列Η(η)；
錯誤數據處理單元311，用于對胎心率數值序列Η(η)根據預設的信號質量判斷標準進行錯誤數據處理得到有效胎心率數據序列V (η)；
比較單元312，根據V(n)和H(n)計算出胎心的有效數據率L，并判斷其是否大于預設閾值U,如果L大于預先設定的閾值U,則繼續(xù)進行數據預處理；否則終止數據預處理，重新進行新的胎心率數據的采集；
均值濾波單元313，用于對所述的有效胎心率數據序列V(n)進行均值濾波處理得到序列A(m)，同時建立兩個序列的位置映射關系f ；
插值處理單元314，對序列A(m)中無效數據部分采用線性插值方法進行擬合，得到序列 B(m)。所述的主占優(yōu)峰值選取模塊303還進一步包括
頻率分布單元，用于對有效胎心率數據序列V(n)求每個胎心率的頻率，得到頻率分布 P， (k)；
排序單元，用于對P’(k)按照胎心率值從小到大的順序進行排序，得到分布序列P (k)； 主占優(yōu)峰值判斷單元，用于判斷P(k)中是否有滿足大于其前I個頻率值且大于其后 J個頻率值的頻率值所對應的胎心率值作為占優(yōu)峰值，如果沒有占優(yōu)峰值，則選取最大頻率所對應的胎心率值作為主占優(yōu)峰值；如果有占優(yōu)峰值，則遍歷占優(yōu)峰值，選取首個使得掃過的面積超過頻率分布總面積S倍的頻率值所對應的胎心率值作為主占優(yōu)峰值，其中I、J、S 為預先設定的參數。所述的動態(tài)基線識別模塊304還進一步包括
濾波起點獲取單元318，用于根據主占優(yōu)峰值求出濾波起始點T，在所述序列B (m)的前 K個點中選取與主占優(yōu)峰值距離不超過閾值Q且距離主占優(yōu)峰值最近的值，該值即為濾波起始點T，其中K、Q為預先設定的參數；
低通濾波單元319，用于根據濾波起始點T，采用低通濾波處理B (m)，得到預動態(tài)基線序列Bl (m)；
基線校驗單元320，用于對所述低通濾波單元得到的預動態(tài)基線序列Bl (m)進行校驗，得到預動態(tài)基線序列B2 (m)，所述的預動態(tài)基線序列B2 (m)通過所述的基線還原單元， 得到動態(tài)基線序列；
基線還原單元321，用于根據所述的映射關系f，對所述的預動態(tài)基線序列用復制的方法進行數據還原，得到動態(tài)基線序列B3 (η)；
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種胎心率基線的自動識別裝置，其特征在于，包括，胎心率數據采集模塊，胎心率數據預處理模塊，主占優(yōu)峰值選取模塊，動態(tài)基線識別模塊和主控模塊，所述的胎心率數據采集模塊，與所述的主控模塊連接，用于在預定時長內進行胎心率數據的采集，進而得到胎心率數據序列h’ (η)，并將所述的胎心率數據序列h’ (η)發(fā)送到所述的主控模塊；所述的胎心率數據預處理模塊，與所述的主控模塊連接，用于對所述的主控模塊發(fā)送的胎心率數據序列h’ (η)進行預處理，得到預處理后的胎心率數據序列B(m)，并將預處理過程中得到的相應的結果發(fā)送到所述的主控模塊；所述的主占優(yōu)峰值選取模塊，與所述的主控模塊連接，用于根據對所述的主控模塊發(fā)送的預處理過程中得到的相應結果的頻率分布，選取主占優(yōu)峰值，并將結果發(fā)送到所述的主控模塊；所述的動態(tài)基線識別模塊，與所述的主控模塊連接，用于根據所述的主控模塊發(fā)送的主占優(yōu)峰值，求出濾波起始點T，根據濾波起始點T，將所述預處理后的胎心率數據序列 B(m)進行低通濾波和數據還原進而得到動態(tài)胎心率基線，并將結果發(fā)送到所述的主控模塊；所述的主控模塊，與所述的胎心率數據采集模塊、胎心率數據預處理模塊、主占優(yōu)峰值選取模塊、動態(tài)基線識別模塊、顯示與打印模塊連接，用于控制所述的胎心率數據采集模塊、胎心率數據預處理模塊、主占優(yōu)峰值選取模塊、動態(tài)基線識別模塊工作。
2.根據權利要求1所述的一種胎心率基線的自動識別裝置，其特征在于，所述的胎心率基線的自動識別裝置還包括，胎心信號采集與處理轉換模塊、采集時長判斷模塊、參數預設模塊和顯示與打印模塊，所述的胎心信號采集與處理轉換模塊，與所述的胎心率數據采集模塊相連接，用于對超聲探頭接收到的胎心信號進行采集并轉換成胎心率數據，傳送到所述的胎心率數據采集模塊；所述的采集時長判斷模塊，與所述的胎心率數據采集模塊相連接，用于判斷采集時間是否超過預定時長，若超過預定時長，則向所述的胎心率數據采集模塊發(fā)出超時信號；所述的參數預設模塊，與所述的采集時長判斷模塊、胎心率數據預處理模塊、主占優(yōu)峰值選取模塊、動態(tài)基線識別模塊相連，用于對所述各個模塊的參數進行預先設定；所述的顯示與打印模塊，與所述的主控模塊連接，用于根據所述的主控模塊發(fā)送的動態(tài)基線識別結果，在胎監(jiān)圖上進行胎心率基線顯示，并打印出來。
3.根據權利要求1或2所述的一種胎心率基線的自動識別裝置，其特征在于，所述的胎心率數據預處理模塊還進一步包括數據轉換單元，用于對所述胎心率數據采集模塊采集得到的胎心率數據序列h’ (η)進行轉換得到以脈沖間隔為單位記的胎心率數值新序列H (η)；錯誤數據處理單元，用于對所述胎心率數值序列Η(η)根據預設的信號質量判斷標準進行錯誤數據處理得到有效胎心率數據序列V (η)；比較單元，根據所述的序列V(η)和Η(η)計算出胎心的有效數據率L，并判斷其是否大于預設閾值U,如果L大于預先設定的閾值U,則繼續(xù)進行數據預處理，否則終止數據預處理，重新進行新的胎心率數據的采集；均值濾波單元，用于對所述的有效胎心率數據序列V (η)進行均值濾波處理得到序列 A(m)，同時建立所述兩個序列V (η)和A(m)的位置映射關系f ；插值處理單元，對所述序列A (m)中無效數據部分采用線性插值方法進行擬合，得到序列 B(m)。
4.根據權利要求3所述的一種胎心率基線的自動識別裝置，其特征在于，所述的主占優(yōu)峰值選取模塊還進一步包括頻率分布單元，用于對所述有效胎心率數據序列V (η)求出每個胎心率的頻率，得到頻率分布序列P’ (k)；排序單元，用于對所述的序列P’ (k)按照胎心率值從小到大的順序進行排序，得到分布序列P(k)；主占優(yōu)峰值判斷單元，用于判斷所述序列P(k)中是否有滿足大于其前I個頻率值且大于其后J個頻率值的頻率值所對應的胎心率值作為占優(yōu)峰值，如果沒有占優(yōu)峰值，則選取最大頻率所對應的胎心率值作為主占優(yōu)峰值；如果有占優(yōu)峰值，則遍歷占優(yōu)峰值，選取首個使得掃過的面積超過頻率分布總面積S倍的頻率值所對應的胎心率值作為主占優(yōu)峰值，其中I、J、S為預先設定的參數。
5.根據權利要求4所述的一種胎心率基線的自動識別裝置，其特征在于，所述的動態(tài)基線識別模塊還進一步包括濾波起點獲取單元，用于根據所述的主占優(yōu)峰值求出濾波起始點T，在所述序列B(m) 的前K個點中選取與所述的主占優(yōu)峰值距離不超過閾值Q且距離所述的主占優(yōu)峰值最近的值，該值即為濾波起始點T，其中K、Q為預先設定的參數；低通濾波單元，用于根據所述的濾波起始點T，采用低通濾波處理B (m)，得到預動態(tài)基線序列Bl (m)；基線還原單元，用于根據所述的映射關系f，對所述的預動態(tài)基線序列用復制的方法進行數據還原，得到動態(tài)基線序列B3 (η)。
6.根據權利要求5所述的一種胎心率基線的自動識別裝置，其特征在于，所述的動態(tài)基線識別模塊還進一步包括基線校驗單元，用于對所述低通濾波單元得到的預動態(tài)基線序列Bl (m)進行校驗，得到預動態(tài)基線序列B2 (m)，所述的預動態(tài)基線序列B2 (m)通過所述的基線還原單元，得到動態(tài)基線序列。
7.—種胎心率基線的自動識別方法，其特征在于，包括步驟1，預定時長內進行胎心率數據的采集，得到胎心率數據序列h’ (η)；步驟2，對采集到的胎心率數據序列h’ (η)進行預處理，得到在預處理過程中所對應的相應胎心率數據序列；步驟3，根據所述預處理過程中所對應的相應胎心率數據序列的頻率分布，選取主占優(yōu)峰值；步驟4，根據所述的主占優(yōu)峰值，求出濾波起始點，根據所述的濾波起始點將所述的預處理過程中所對應的相應胎心率數據序列進行低通濾波和數據還原，進而得到動態(tài)胎心率基線。
8.根據權利要求7所述的一種胎心率基線的自動識別方法，其特征在于，在所述步驟1之前還包括，對超聲探頭接收到的胎心信號進行采集并轉換成胎心率數據；在所述的步驟 4之后還包括，將所述的動態(tài)胎心率基線進行顯示和打印。
9.根據權利要求7或8所述的一種胎心率基線的自動識別方法，其特征在于，所述的步驟2包括步驟21，對所述的胎心率數據序列h’ (η)進行轉換得到以脈沖間隔為單位記的胎心率數值新序列H (η)；步驟22，對所述的胎心率數值序列Η(η)根據預設的信號質量判斷標準進行錯誤數據處理得到有效胎心率數據序列V (η)；步驟23，根據所述的序列V(η)和Η(η)計算出胎心的有效數據率L，并判斷其是否大于預設閾值U,如果L大于預先設定的閾值U,則繼續(xù)進行數據預處理，否則終止數據預處理， 重新回到所述步驟1中進行新的胎心率數據的采集；步驟Μ，如果所述L大于預先設定的閾值U,則對所述的有效胎心率數據序列V (η)進行均值濾波處理得到序列A(m)，同時建立所述兩個序列V(η)和A(m)的位置映射關系f ；步驟25，對所述的序列A(m)中無效數據部分采用線性插值方法進行擬合，得到序列 B(m)。
10.根據權利要求9所述的一種胎心率基線的自動識別方法，其特征在于，所述的步驟 3包括步驟31，對所述的預處理過程中所對應的相應胎心率數據序列，即所述的有效胎心率數據序列V(n)，求出每個胎心率的頻率，得到頻率分布p’ (k)；步驟32，對所述的序列p’ (k)按照胎心率值從小到大的順序進行排序，得到分布序列 P(k)；步驟33，判斷所述序列P (k)中是否有滿足大于其前I個頻率值且大于其后J個頻率值的頻率值所對應的胎心率值作為占優(yōu)峰值，如果沒有占優(yōu)峰值，則選取最大頻率所對應的胎心率值作為主占優(yōu)峰值；如果有占優(yōu)峰值，則遍歷占優(yōu)峰值，選取首個使得掃過的面積超過頻率分布總面積S倍的頻率值所對應的胎心率值作為主占優(yōu)峰值，其中I、J、S為預先設定的參數。
11.根據權利要求10所述的一種胎心率基線的自動識別方法，其特征在于，所述的步驟4包括步驟41，根據所述的主占優(yōu)峰值求出濾波起始點T，在所述序列B (m)的前K個點中選取與所述主占優(yōu)峰值距離不超過閾值Q且距離主占優(yōu)峰值最近的值，該值即為濾波起始點 T，其中K、Q為預先設定的參數；步驟42，將所述的序列B(m)、濾波起始點T進行低通濾波，在濾波之前對序列B(m)中的每一個值做判斷，如果與所述主占優(yōu)峰值的絕對差值超過閾值M,則該值不參與濾波；否則進行低通濾波得到預動態(tài)基線序列Bl (m)，其中M為預先設定的參數；步驟43，根據所述的映射關系f，對所述的預動態(tài)基線序列用復制的方法進行數據還原，得到動態(tài)基線序列B3 (η)。
12.根據權利要求11所述的一種胎心率基線的自動識別方法，其特征在于，所述的步驟42進一步包括，先將所述的序列B (m)正向通過低通濾波器，得到序列BO (m)，然后將序列 BO (m)反向通過低通濾波器，得到所述的預動態(tài)基線序列Bl (m)。
13.根據權利要求11所述的一種胎心率基線的自動識別方法，其特征在于，所述的步驟42和步驟43之間還包括如下步驟，對所述的序列Bl (m)進行校驗，將所述的序列Bl (m)與B (m)作差，得到序列C (m)，計算所述序列C(m)中連續(xù)大于0的個數N，如果個數超過閾值R，則標記C(m)中這N個數據的位置，同理標記C (m)中連續(xù)小于0的個數超過閾值R的位置，將所述標記的位置對應到所述序列B(m)中的數據，將這些位置上的數據替換為序列B(m)，同時根據映射關系f求出這些位置對應在所述序列V(η)上的位置，將V(n)上對應位置的數據替換為所述步驟3中的序列V (η)，然后再次執(zhí)行所述步驟3和步驟4中的41和42兩步，得到的序列替換Bl (m)中這些位置上的數據，得到預動態(tài)基線序列B2(m)；如果如上所述的步驟中沒有標記的位置， 則預動態(tài)基線序列B2(m)即為Bl (m)，其中R為預先設定的參數。
全文摘要
本發(fā)明涉及生物醫(yī)學信號處理領域，尤其涉及一種胎心率基線的自動識別裝置以及實現(xiàn)該裝置的方法，本發(fā)明包括預定時長內進行胎心率數據的采集，得到胎心率數據序列h’(n)，對采集到的胎心率數據序列h’(n)進行預處理，得到在預處理過程中所對應的相應胎心率數據序列，根據所述預處理過程中所對應的相應胎心率數據序列的頻率分布，選取主占優(yōu)峰值，根據所述預處理過程中所對應的相應胎心率數據序列和主占優(yōu)峰值，進行動態(tài)基線識別，得到動態(tài)基線并進行顯示和打印。本發(fā)明所提供的技術方案可以有效地規(guī)避胎心率的規(guī)律性變化對基線求解的影響，準確地反應胎兒在不同的狀態(tài)下的基線水平及其變化。
文檔編號A61B5/024GK102302363SQ20111017803
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權日2011年6月29日
發(fā)明者曾永華, 陳吳筍, 陳德偉, 饒箭 申請人:深圳市理邦精密儀器股份有限公司