胎儿血氧饱和度信号处理方法、光接收装置和检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种腹外无创胎儿血氧饱和度检测信号处理方法，将接收的多个与胎儿血氧饱和度相关的光信号合成光信号总和，包括步骤A：将接收的与胎儿血氧饱和度相关的多个光信号分别与胎儿心率信号进行相关性分析得到各光信号的相关性系数；步骤B：基于相关性系数得到各光信号对应的加权系数；步骤C：将多个光信号根据各自的加权系数进行叠加得到与胎儿血氧饱和度相关的光信号总和，以提高接收到的与胎儿血氧饱和度相关的光信号强度，去除噪音信号干扰，提高信噪比；本发明专利技术还提供采用本发明专利技术信号处理方法的光接收装置和腹外无创胎儿血氧饱和度检测装置。

Signal Processing Method, Optical Receiving Device and Detecting Device of Fetal Oxygen Saturation

The invention provides a signal processing method for non-invasive fetal oxygen saturation detection outside the abdomen, which synthesizes optical signals related to fetal oxygen saturation into a total of optical signals, including step A: correlation analysis of multiple optical signals related to fetal oxygen saturation with fetal heart rate signals is carried out to obtain each signal. The correlation coefficients of optical signals; Step B: The weighting coefficients corresponding to each optical signal are obtained based on the correlation coefficients; Step C: The optical signals related to fetal oxygen saturation are obtained by superimposing multiple optical signals according to their respective weighting coefficients, so as to increase the intensity of the received optical signals related to fetal oxygen saturation. The invention also provides an optical receiving device adopting the signal processing method of the invention and a non-invasive fetal oxygen saturation detection device outside the abdomen.

【技术实现步骤摘要】
胎儿血氧饱和度信号处理方法、光接收装置和检测装置
本专利技术涉及医疗设备中的血氧饱和度检测
，更具体地说，涉及一种腹外无创胎儿血氧饱和度信号处理方法、光接收装置和腹外无创胎儿血氧饱和度检测装置。
技术介绍
怀孕后期，以及临产和生产阶段，对孕妇和胎儿会是一个危险的时间阶段。如果胎儿脐带变得扭曲处于不利的位置、胎盘过早分离，或者某些孕妇和胎儿的疾病，都有可能导致胎儿血液中含氧量不足，进而引起胎儿脑损伤或死亡。临床医学上用脉搏血氧饱和度(SaO2)这一生理指标来间接监测人体，包括胎儿血液中的含氧量。目前，胎儿心率、心音监护仪已被广泛应用于胎儿生理状态的监护。鉴于胎儿的供氧并非由胎儿自身呼吸取得，而是由母体从胎盘输送，胎儿的血氧饱和度能够更准确反映血液中含氧浓度，从而是一个更直接反映胎儿生命状态的生理指标。检测胎儿的SaO2的临床意义在于，直接反映胎儿的氧合状况，以此确诊胎儿在母体内的生命状态，以减少围产儿的死亡率与新生儿的致残率。2000年有美国公司生产过一种把传感器置放于子宫内来测量胎儿血氧饱和度的仪器，医护人员需要把器械深入孕妇的子宫内，直接从胎儿体表取血来获得胎儿的血氧饱和度指标。这些方法和仪器不适合长时间、连续对胎儿血氧饱和度的检测，更不适用于胎儿的围产期监护。由于目前没有有效的非侵入方式检测胎儿的血氧饱和度的仪器设备，医护人员往往只能依靠胎儿心率监护仪器。而目前广泛应用的胎心监测，虽能敏感检测胎儿的窒息，但其特异性较低、不能提前反映窒息前兆。由于胎心监测的特异性较低，导致医生缺乏对胎儿整体状态的充分认识，比如是否需要实行剖腹产，什么时候开始实行剖腹产，必须在没有充分知识的情况下做出紧急的医疗决策，因而一方面，医生可能错误诊断，贻误采取必要手段的时机；另一方面，医生往往过于谨慎，造成许多不必要的剖腹产手术干预增多，不仅增加手术风险和孕妇分娩并发症，而且随之而来的不必要的高额的医疗费用还增加了社会与家庭的经济负担。本专利专利技术人在中国专利ZL201310182965.2(胎儿血氧饱和度检测系统及方法)中提供了一种以非侵入的方式来监测胎儿脉搏血氧饱和度的检测系统及方法，首次采用置放在孕妇体外的胎儿脉搏血氧饱和度光电传感器，在检测过程中无需任何深入孕妇腹内的操作，无需将光电传感器施加于胎儿的特定部位，从而真正实现了腹外无创胎儿血氧饱和度检测，能够把对胎儿的心率和胎儿的血氧饱和度这两个重要的胎儿生理参数同时提供给医护人员，对胎儿、孕妇和社会具有很高的实用意义。本专利技术是在根据上述专利研发实现具体产品过程中进一步产生的新专利技术。本申请人发现，由于胎儿在母亲子宫内的位置(胎位)存在很大的不确定性，不同孕妇的胎位各不相同，同一孕妇在不同妊娠阶段的胎位变化很大，胎儿在子宫内的姿态也会随时改变，胎儿不同部位的血氧饱和度也不一样，因此，当采用中国专利(ZL201310182965.2)的胎儿SaO2检测系统的光电传感器施加于孕妇腹外的一个特定部位时，其感测到的与胎儿SaO2相关的光电信号存在较大的不确定性，该不确定性直接影响到检测结果的特异性，即当检测结果显示阳性(血氧饱和度偏低)时，胎儿实际的Sa02是正常的。这种情况的后果，可能会导致不必要的人为干预，甚至手术干预，这些干预会引发医疗成本和医疗风险的增大，同时还会增加母婴的痛苦。由此可见，腹外无创胎儿血氧饱和度检测面临的一个现实问题是如何解决胎位的不确定性对检测结果的影响问题，再一个问题就是光的衰减问题，光接收器接收的光信号必须是从孕妇腹外照射到其腹腔内的胎儿，再从胎儿经孕妇腹腔返回到孕妇腹外的特定波长的光，它从发出到接收，需经过很长的光程，而光的衰减与光程的平方成正比。此外，光接收器接收到的与胎儿血氧饱和度相关的光信号，是经胎儿组织、孕妇组织(如皮肤、脂肪、子宫、羊水等)吸收、反射、散射等复杂过程后的极其微弱的光，其微弱程度足以威胁到检测的成功与腹外无创胎儿血氧饱和度检测的实用性。因此，腹外胎儿无创血氧饱和度检测装置必需解决光接收装置收到的与胎儿血流相关的信号强度的问题，以及信号干扰的问题，提高信号强度去除噪音干扰，提高信噪比。为此，要研发成功腹外胎儿无创血氧饱和度检测装置，必须同时解决上述两个难题，于是，发光和光接收器收到与胎儿血流相关的信号强度的问题成为能否解决这两个难题的关键。本申请人在研究中还发现，腹外胎儿无创血氧饱和度监测系统必须有足够功率的光照射在孕妇的腹部，才能保证光接收器接收到有效的与胎儿相关的光信号，然而如果一味增加光源的发光功率，基于目前使用的发光元件(如LED、激光器)，其发光面积都很小，且通常紧贴孕妇的皮肤，使用中存在孕妇皮肤感觉不舒服或被灼伤的可能性。根据国际非离子辐射防护委员会(InternationalCommissionofNob-IonizingRadiationProtection，ICNIRP)2000年发布的文件可知，对波长在400nm至1400nm范围的LED光波，几毫瓦的光功率持续100秒，就能对皮肤造成灼伤。因此，要提高该检测装置的实用性和舒适性，排除局部灼伤的光辐射伤害的风险隐患也是非常必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提高接收到的与胎儿血氧饱和度相关的光信号强度，去除噪音信号干扰，信噪比高的腹外无创胎儿血氧饱和度信号处理方法，以及采用本专利技术腹外无创胎儿血氧饱和度信号处理方法的光接收装置和腹外无创胎儿血氧饱和度检测装置。为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种腹外无创胎儿血氧饱和度检测信号处理方法，将接收的多个与胎儿血氧饱和度相关的光信号合成光信号总和，包括以下步骤：步骤A：将接收的与胎儿血氧饱和度相关的多个光信号分别与胎儿心率信号进行相关性分析得到各光信号的相关性系数；步骤B：基于相关性系数得到各光信号对应的加权系数；步骤C：将多个光信号根据各自的加权系数进行叠加得到与胎儿血氧饱和度相关的光信号总和。进一步的，步骤B包括：如果光信号的相关性系数低于预设的相关性阈值，则加权系数为0；如果相关性系数高于预设的相关性阈值，则根据相关性系数得到加权系数，将多个光信号根据各自的加权系数进行叠加得到光信号总和。进一步的，步骤A包括：将接收的每个与胎儿血氧饱和度相关的光信号在时域与接收的胎儿心率信号进行相关性分析得到各光信号的相关性系数。进一步的，步骤A包括：将接收的每个与胎儿血氧饱和度相关的光信号从时域转到频域得到光信号频谱，同时将接收的胎儿心率信号从时域转到频域得到胎儿频域光功率频谱，将光信号频谱在频域与胎儿频域光功率频谱进行相关性分析得到各光信号的相关性系数。进一步的，步骤A还包括：从光信号频谱中过滤掉胎儿频谱功率以外的信号频谱功率得到滤波光信号频谱，把滤波光信号频谱从频域还原回时域得到滤波光信号作为加权叠加的光信号。进一步的，还包括步骤D：将与胎儿血氧饱和度相关的光信号总和以及采集的孕妇心率、和或孕妇光信号、和或胎儿心率信号进行分析计算得到胎儿的血氧饱和度。本专利技术还提供一种光接收装置，用于腹外无创胎儿血氧饱和度检测装置，包括多个光接收器204，与多个光接收器204连接的信号初级处理器250，信号初级处理器250包括接收胎儿心率信号的接口，初级处理器250通过本专利技术的腹外无创胎儿血氧饱和度检测信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种腹外无创胎儿血氧饱和度检测信号处理方法，其特征在于，将接收的多个与胎儿血氧饱和度相关的光信号合成光信号总和，包括以下步骤：步骤A：将接收的与胎儿血氧饱和度相关的多个光信号分别与胎儿心率信号进行相关性分析得到各光信号的相关性系数；步骤B：基于相关性系数得到各光信号对应的加权系数；步骤C：将多个光信号根据各自的加权系数进行叠加得到与胎儿血氧饱和度相关的光信号总和。

【技术特征摘要】
1.一种腹外无创胎儿血氧饱和度检测信号处理方法，其特征在于，将接收的多个与胎儿血氧饱和度相关的光信号合成光信号总和，包括以下步骤：步骤A：将接收的与胎儿血氧饱和度相关的多个光信号分别与胎儿心率信号进行相关性分析得到各光信号的相关性系数；步骤B：基于相关性系数得到各光信号对应的加权系数；步骤C：将多个光信号根据各自的加权系数进行叠加得到与胎儿血氧饱和度相关的光信号总和。2.根据权利要求1所述的腹外无创胎儿血氧饱和度检测信号处理方法，其特征在于，步骤B包括：如果光信号的相关性系数低于预设的相关性阈值，则加权系数为0；如果相关性系数高于预设的相关性阈值，则根据相关性系数得到加权系数，将多个光信号根据各自的加权系数进行叠加得到光信号总和。3.根据权利要求1所述的腹外无创胎儿血氧饱和度检测信号处理方法，其特征在于，步骤A包括：将接收的每个与胎儿血氧饱和度相关的光信号在时域与接收的胎儿心率信号进行相关性分析得到各光信号的相关性系数。4.根据权利要求1所述的腹外无创胎儿血氧饱和度检测信号处理方法，其特征在于，步骤A包括：将接收的每个与胎儿血氧饱和度相关的光信号从时域转到频域得到光信号频谱，同时将接收的胎儿心率信号从时域转到频域得到胎儿频域光功率频谱，将光信号频谱在频域与胎儿频域光功率频谱进行相关性分析得到各光信号的相关性系数。5.根据权利要求4所述的腹外无创胎儿血氧饱和度检测信号处理方法，其特征在于，步骤A还包括：从光信号频谱中过滤掉胎儿频谱功率以外的信号频谱功率得到滤波光信号频谱，把滤波光信号频谱从频域还原回时域得到滤波光信号作为加权叠加的光信号。6.根据权利要求1-5任一所述的腹外无创胎儿血氧饱和度检测信号处理方法，其特征在于，还包括步骤D：将与胎儿血氧饱和度相关的光信号总和以及采集的孕妇心率、和或孕妇光信号、和或胎儿心率信号进行分析计算得到胎儿的血氧饱和度。7.一种光接收装置，用于腹外无创胎儿血氧饱和度检测装置，其特征在于：包括多个光接收器，与多个光接...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄汶，王义向，
申请(专利权)人：北京维特兴科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11