[发明专利]一种结合心音的超声频谱包络峰识别的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多普勒超声频谱的分析和计算方法，包括了多普勒频谱的自动包络、在心音指导下的准确有效包络峰的识别和提取、有效峰的心功能参数的计算，属于医学信号与图像处理技术领域。

背景技术

超声多普勒心排量检测技术是监测心输出量的无创方法，这种方法与已有技术(Swan-Ganz导管、PiCCO连续心排量监测)相比，具有直观、准确、无创、灵敏及重复性好等特点。采用相关技术的现有设备包括心功能彩超、黑白超、小型便携超声检测设备等。

超声多普勒心排量检测技术实时地以动态图像显示心排量的变化，具有直观的效果。并且超声多普勒是一项无创检测技术，对人体副作用很小。超声多普勒检测技术已比较成熟，准确度得到国际广泛认可。其灵敏度也相当高，可观察到药物作用对心排量的变化。

心音信号是人体最重要的生理信号之一，它含有关于心脏各个部分如心房、心室及各个瓣膜功能状态的大量的生理病理信息，在评价心血管系统功能和疾病方面具有重要的实用价值。心音还可以用来做信号同步，例如国内外部分动脉硬化检测仪加入了心音信号，给人体四肢脉搏信号作参考。心音信号无论是自身的多项参数还是为超声心功能信号作同步都具有重要意义。

目前还没有一种方法将心音信号与超声多普勒心排量检测技术结合进行分析和计算的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种将心音信号与超声多普勒心排量检测技术结合来识别超声频谱包络峰的方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种结合心音的超声频谱包络峰识别的方法，其特征在于，步骤为：

步骤1、结合心音的超声多普勒频谱分析：

步骤1.1、在超声探头采集信号的同时采集心音信号，对于实时信号，每次从超声硬件模块得到一段新的IQ信号超声数据，在计算机中计算多普勒频谱，过程是先对IQ信号做傅立叶变换，然后计算幅值，得到一维的频谱数组；

步骤1.2、对频谱数组做包络计算，得到当前频谱数组的包络点，为了时间域上包络的连贯性，需将当前频谱数组的包络点结合时间域上前5个包络点做平滑处理，得到新的平滑包络点；

步骤1.3、在处理超声数据的同时处理心音数据，在频域上使用起始频率约为180Hz的布莱克曼窗高通滤波器将采集到的心音数据做滤波，得到心音波形；

步骤1.4、对通过步骤1.2得到的至少50个平滑包络点作为一个点集做波峰识别，通过值比较先找到点集中的最大值点，若最大值点前的所有点使用最小二乘法直线拟合后所得直线斜率大于1，最大值后的点使用最小二乘直线拟合所得直线斜率大于-1，则认为识别到波峰，如未识别到波峰则返回步骤1.2计算下一个时间域上的频谱数组的平滑包络点的点集，如识别到波峰，则进入下一步；

步骤1.5、对步骤1.4识别到的超声频谱的波峰和步骤1.3得到的心音波形的波峰做时间差计算，采用峰起点做时间差计算，或采用峰顶点做时间差计算，若最终得到的时间差小于0.2ms范围，则认为该识别到的超声频谱的波峰是有效峰，否则认为是伪峰；

步骤2、计算参数

步骤2.1、计算血液流速：公式为：

v=fd·c2f·cosθ;]]>

其中，c是超声在人体中的声速，fd是超声发射频率和接收频率的频移，f是发射频率，θ为探头与血管的角度；

步骤2.2、计算心搏距离：心搏距离由步骤1.5得到的超声频谱的有效峰的积分面积(速度时间积分)得到，公式为：