用于确定胎儿心率的设备和方法技术

本发明专利技术涉及根据超声多普勒回波信号确定胎儿心率。不是使用同步解调从载波信号中提取多普勒信号，而是使用正交解调，其允许区分收缩移动与舒张移动。这种速度检测能够用于剪裁信号的不想要的部分(心脏收缩活动或心脏舒张活动)。具体地，二元符号信号(15')可以用于剪裁不想要的信号片段，得到经处理的参考信号(10')，所述经处理的参考信号仅具有一种心脏活动的信号部分。另一方面涉及根据具有不同深度范围的至少两个信道确定第一心率和第二心率，并且基于所述胎儿心率或母体心率的外部信息来选择所述第一心率和所述第二心率中的一个。

Equipment and methods used to determine fetal heart rate

The invention relates to determining fetal heart rate according to ultrasonic Doppler echo signal. Instead of using synchronous demodulation to extract Doppler signals from carrier signals, quadrature demodulation is used, which allows to distinguish between contraction and diastolic movement. This speed test can be used to tailor the unwanted part of the signal (systolic activity or cardiac diastolic activity). Specifically, the two element symbol signal (15') can be used to cut off the unwanted signal fragment and obtain a processed reference signal (10'), the processed reference signal only has a signal part of the heart activity. On the other hand, the first heart rate and second heart rate are determined according to at least two channels with different depths of depth, and one of the first heart rate and the second heart rate is selected based on the external information of the fetal heart rate or the mother heart rate.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定胎儿心率的设备和方法
本专利技术涉及用于根据超声多普勒回波信号确定胎儿心率的处理设备、用于确定胎儿心率的系统、根据超声多普勒回波信号确定胎儿心率的方法以及用于根据超声多普勒回波信号确定胎儿心率的软件产品。
技术介绍
根据W.Mansor等人的文章“SimulationoftheGenerationandProcessingofDopplerUltrasoundFetalHeartSignalstoobtainDirectionalMotionInformation”(Proceedingsofthe28thIEEEEMBSAnnualInternationalConference，纽约，美国，2006年8月30日至9月3日，第1383-1386页)，在使用多普勒超声信号进行胎儿心脏监测中，通常从非方向信号中提取心脏信息。结果，常常不能清楚地观察到心脏事件中的一些事件，这可能导致对瓣膜和壁的运动的不正确的检测。针对这篇文章，模拟方向信号来调查它们对心脏事件的增强，并且因此提供关于心脏活动的更为清楚的信息。首先，利用对前向运动和反向运动进行编码的信号来模拟胎儿多普勒超声信号，然后使用导频来获得胎儿多普勒超声信号。模拟结果显示该模型具有产生逼真的多普勒超声信号的能力并且导频能够被使用在混合过程中以产生方向信号，这允许清楚且准确地区分模拟的心脏事件。WO89/09027A1公开了一种胎儿心率计数系统，所述系统包括换能器元件，所述换能器元件用于在胎儿处于子宫中时将超声信号发射到胎儿心脏中并且用于接收因胎儿心脏动作而移位的返回的多普勒信号频率。处理所述返回的多普勒信号以产生前向心脏移动多普勒信号、反向心脏移动多普勒信号以及完整的多普勒信号，从这些多普勒信号中的每种多普勒信号中获得胎儿心率数据。然后，根据这三种经处理的多普勒信号来产生复合胎儿心率数据，所述复合胎儿心率数据比从任何一种信号单独得到的数据更为准确和完整。根据S.A.Shakespeare等人的文章“TheinformationcontentofDopplerultrasoundsignalsfromthefetalheart”(Med.Biol.Eng.Comput.，2001年，第39卷，第619-626页)，如果基于这种技术监测胎儿心率(FHR)的性能得以改进，那么了解来自胎儿心脏的多普勒信号的内容是重要的。出于这种原因，构建了仪器装备来使得能够同时收集多普勒音频信号和经腹胎儿ECG(用于信号配准)，其中，以20分钟左右的平均长度做出总共22次记录。这些数据显示多普勒音频数据的瞬态性质在能在心跳节拍的基础上观察到的信号内容上具有广泛的变化。短时傅立叶分析使得多普勒信号的内容能够被链接到六种心脏事件：四种瓣膜运动和两种壁运动，其中，较高的频率分量与两种壁运动相关联。这种不同的频率分量与关于能够从多普勒信号中分辨的移动方向的信息一起提供了对这六种事件(其不可能都在同一心脏周期内对多普勒信号做出贡献)进行辨别的潜在手段。对100次记录的分析显示出壁收缩生成最主要的信号，其中，能在所有记录中识别出心房收缩，并且能在95％的记录中识别出心室壁收缩(尽管其幅度仅大于心房信号的幅度的30％左右)。瓣膜运动(其幅度在心房壁信号的幅度的15％至25％之间)在75％的记录中可见。这些结果表明了可以区分对多普勒信号做出贡献的六种事件的手段，从而提供了应当使得能够对基于多普勒超声的FHR监测器的当前性能进行改进的信息。电子胎儿监测器或心分娩力描记(CTG)设备用于对未出生人类和怀孕的母体的通常超过一个的生理参数进行测量和可视化。这些监测器通常包括：基本单元，其包括热敏打印机和显示单元；以及多个传感器元件，其用于测量生命参数(例如，母体的子宫活动和胎儿的心跳)。基本上有两种方法用于电子胎儿心跳监测，包括外部或间接方法以及内部或直接方法。外部或间接的方法采用被放置在孕妇腹部的外部换能器。通常，超声多普勒(US)换能器被用于这一类别，其中，高频声波反映胎心的机械动作。内部或直接方法使用螺旋电极来转换从未出生儿的呈现部分获得的胎儿心电图。只有当呈现部分可访问且可识别时，才能使用这种方法。这两种方法(外部方法和内部方法)都有其特定的优点和缺点，而超声多普勒由于其应用简单且无创，故是在世界范围内的首选方法。对于(进一步)改进现有方法以便允许一致且可靠地确定特别是胎儿心率是感兴趣的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供用于一致且可靠地确定胎儿心率的技术。在本专利技术的第一方面中，提出了一种用于根据超声多普勒回波信号确定胎儿心率的处理设备，包括：参考解调单元，其被布置为使用用于生成所述回波信号的超声信号的载波频率作为解调频率来解调所述回波信号，由此提供参考解调信号；相移解调单元，其被布置为使用与所述参考解调单元相比移位了90度的解调频率来解调所述回波信号，由此提供相移解调信号；比较单元，其被布置为将所述参考解调信号与所述相移解调信号进行比较，以获得关于所述参考解调信号和所述相移解调信号的对应的各个信号点之间的时间关系的信息；以及处理单元，其被布置为处理关于所述时间关系的所述信息，以确定指示所述回波信号的对应于第一方向上的移动的第一部分和所述回波信号的对应于第二方向上的移动的第二部分的定时信息，所述第二方向与所述第一方向相反，其中，所述处理单元还被布置为在确定所述胎儿心率的过程中使用所述定时信息。在本专利技术的第二方面中，提出了一种用于确定胎儿心率的系统，包括：超声多普勒设备，其被布置为发射超声信号并检测超声多普勒回波信号；根据第一方面所述的处理设备，其被耦合到用于接收检测到的超声多普勒回波信号的所述超声多普勒设备。在本专利技术的第三方面中，提出了一种用于根据超声多普勒回波信号确定胎儿心率的方法，所述方法包括：参考解调步骤，即，使用用于生成所述回波信号的超声信号的载波频率作为解调频率来解调所述回波信号，由此提供参考解调信号；相移解调步骤，即，使用与所述参考解调步骤相比移位了90度的解调频率来解调所述回波信号，由此提供相移解调信号；比较步骤，即，将所述参考解调信号与所述相移解调信号进行比较，以获得关于所述参考解调信号和所述相移解调信号的对应的各个信号点之间的时间关系的信息；以及处理步骤，即，处理关于所述时间关系的所述信息，以确定指示所述回波信号的对应于第一方向上的移动的第一部分和所述回波信号的对应于第二方向上的移动的第二部分的定时信息，所述第二方向与所述第一方向相反，其中，所述处理步骤包括在确定所述胎儿心率的过程中使用所述定时信息。在采用使用超声的多普勒效应的背景下，进入的多普勒信号(即，回波)通常是借助于同步解调从载波中提取的。这种方法相当简单，并且不需要很高的技术工作量。在本专利技术的这些方面的背景下，专利技术人认识到，这种方法具有一个重要的缺点，由于解调是以与载波相同的频率完成的，因此多普勒频移的方向信息(分别为符号)被不可挽回地丢失。如果将这种技术应用于心跳检测，则不再可能区分收缩性心脏活动与舒张性心脏活动。两种活动在时间图中显现为两个峰值。在正常状况下，心脏收缩动作与心脏舒张动作之间的时间t1显著低于随后的心脏动作的舒张与收缩之间的时间t2(参见例如图2)。输入信号示出两个活动峰值，一个表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于根据超声多普勒回波信号确定胎儿心率的处理设备(100、100')，包括：参考解调单元(101、101')，其被布置为使用用于生成所述回波信号的超声信号的载波频率作为解调频率来解调所述回波信号，由此提供参考解调信号，相移解调单元(102、102')，其被布置为使用与所述参考解调单元相比移位了90度的解调频率来解调所述回波信号，由此提供相移解调信号，比较单元(103)，其被布置为将所述参考解调信号与所述相移解调信号进行比较，以获得关于所述参考解调信号和所述相移解调信号的对应的各个信号点之间的时间关系的信息，以及处理单元(104)，其被布置为处理关于所述时间关系的所述信息，以确定指示所述回波信号的对应于第一方向上的移动的第一部分和所述回波信号的对应于第二方向上的移动的第二部分的定时信息，所述第二方向与所述第一方向相反，其中，所述处理单元(104)还被布置为在确定所述胎儿心率的过程中使用所述定时信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.15 EP 15185290.21.一种用于根据超声多普勒回波信号确定胎儿心率的处理设备(100、100')，包括：参考解调单元(101、101')，其被布置为使用用于生成所述回波信号的超声信号的载波频率作为解调频率来解调所述回波信号，由此提供参考解调信号，相移解调单元(102、102')，其被布置为使用与所述参考解调单元相比移位了90度的解调频率来解调所述回波信号，由此提供相移解调信号，比较单元(103)，其被布置为将所述参考解调信号与所述相移解调信号进行比较，以获得关于所述参考解调信号和所述相移解调信号的对应的各个信号点之间的时间关系的信息，以及处理单元(104)，其被布置为处理关于所述时间关系的所述信息，以确定指示所述回波信号的对应于第一方向上的移动的第一部分和所述回波信号的对应于第二方向上的移动的第二部分的定时信息，所述第二方向与所述第一方向相反，其中，所述处理单元(104)还被布置为在确定所述胎儿心率的过程中使用所述定时信息。2.根据权利要求1所述的处理设备(100)，其中，所述处理单元(104)被布置为基于所述定时信息来选择性地剪裁通过解调所述回波信号而获得的解调信号的部分，以获得剪裁解调信号，其中，所述处理单元还被布置为借助于自相关而使用所述剪裁解调信号来确定所述胎儿心率。3.根据权利要求2所述的处理设备(100)，其中，所述处理单元(104)还被布置为通过使所述参考解调信号经受自相关来确定未剪切心率，并且通过使所述剪裁解调信号经受自相关来确定剪切心率，其中，所述处理单元(104)还包括选择部分(106)，所述选择部分被布置为通过选择所述未剪切心率和所述剪切心率中的一个来确定所述胎儿心率。4.根据权利要求1所述的处理设备(100)，其中，所述处理单元(104)被布置为使所述定时信息经受自相关，以获得所述胎儿心率。5.根据权利要求1所述的处理设备(101、101')，其中，所述超声多普勒回波信号包括至少两个信道，所述至少两个信道包括针对第一深度或第一深度范围获得的第一信道以及针对不同于所述第一深度或第一深度范围的第二深度或第二深度范围获得的第二信道，其中，所述处理单元(104)包括第一处理部分和第二处理部分，所述第一处理部分(105)被布置为根据所述回波信号的所述第一信道确定第一心率，并且所述第二处理部分(105')被布置为根据所述回波信号的所述第二信道确定第二心率，其中，所述处理单元(104)还包括：输入部分(107)，其被布置为接收关于要被确定的所述胎儿心率和/或除了要被确定的所述胎儿心率以外的心率的外部信息，以及选取部分(108)，其被布置为基于所述外部信息来选择所确定的第一心率和所确定的第二心率中的一个作为要被确定的所述胎儿心率。6.根据权利要求5所述的处理设备(100')，包括：第一解调单元(101')，其被布置为使用第一信道选择信息并使用基于用于生成所述回波信号的所述超声信号的所述载波频率的第一输入频率作为所述解调频率来解调所述回波信号，由此提供第一解调信号，以及第二解调单元(102')，其被布置为使用第二信道选择信息并使用基于用于生成所述回波信号的所述超声信号的所述载波频率的第二输入频率作为所述解调频率来解调所述回波信号，由此提供第二解调信号，其中，所述处理设备(100')被布置为选择性地以信道模式和相移模式中的一个进行操作，其中，在所述信道模式中，所述第一信道选择信息指示所述第一信道，所述第二信道信息指示所述第二信道，并且所述第一输入频率与所述第二输入频率是相同的，并且其中，在所述相移模式中，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·沃尔施拉格，H·拜廷格尔，H·盖维茨，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL