專利名稱：身體聲音的非侵入式分析的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對(duì)身體流體流動(dòng)的聲音進(jìn)行分析的方法、設(shè)備和系統(tǒng)。在一些諸如人類身體的身體的若干器官中，流體流動(dòng)具有與眾不同的聲音特性， 并且了解那些聲音特性給醫(yī)師建立診斷提供了重要信息。例如，洶涌的血液流經(jīng)狹窄或者異常功能瓣膜造成心臟雜音或者異常的心臟聲
曰°
背景技術(shù)：
幾種現(xiàn)有技術(shù)允許采集來自身體各個(gè)位置的聲音，并且對(duì)它們進(jìn)行分析。例如，在 專利文獻(xiàn)US 6，699，204-B1中就是這樣。然而，現(xiàn)有技術(shù)集中在對(duì)聲音起源的位置進(jìn)行識(shí)別，但是未能對(duì)其它重要的與眾 不同的特性進(jìn)行分析。更精確地說，重要的聲音特性是聲音的輻射(radiation)。為了說明，主動(dòng)脈縮窄 的雜音將源于右邊胸骨上的第二間隙中，并且可以輻射到頸動(dòng)脈。二尖瓣脫垂的雜音可以 輻射到左腋窩內(nèi)?，F(xiàn)今，醫(yī)師必須通過使用聽診器手工聽診對(duì)聲音輻射進(jìn)行識(shí)別。對(duì)聲音輻射進(jìn)行 識(shí)別是耗時(shí)的、不留醫(yī)療記錄的、并且本質(zhì)上取決于醫(yī)師的能力和技巧。因此，存在對(duì)將允許對(duì)身體流體流動(dòng)的聲音進(jìn)行更好分析的技術(shù)的需求。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決該問題，本發(fā)明涉及如在權(quán)利要求1中所陳述的、用于對(duì)身體流體流動(dòng) 的聲音進(jìn)行分析的方法，該方法包括同時(shí)從身體的各個(gè)位置采集聲音并且確定流體流動(dòng)的 特性，其中，確定特性包括對(duì)每個(gè)采集時(shí)刻所采集聲音的最大聲音強(qiáng)度點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別，確定所 采集聲音的源位置，并且確定所采集聲音的聲音輻射模式(pattern)。本發(fā)明還涉及如在權(quán)利要求8中所陳述的、用于對(duì)身體流體流動(dòng)的聲音進(jìn)行分析 的設(shè)備，該設(shè)備包括用于對(duì)與同時(shí)從身體的各個(gè)位置所采集的聲音相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收 的輸入單元，以及用于確定流體流動(dòng)特性的分析單元，其中，所述分析單元包括用于對(duì)每個(gè) 采集時(shí)刻的最大聲音強(qiáng)度點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別的模塊，用于確定所采集聲音的源位置的模塊，以及 用于確定所采集聲音的聲音輻射模式的模塊。本發(fā)明還涉及執(zhí)行所述方法的計(jì)算機(jī)程序，并且涉及包括所述設(shè)備的系統(tǒng)。本發(fā)明提供了對(duì)身體流體流動(dòng)的特性并且特別是聲音輻射模式進(jìn)行比現(xiàn)存解決 方法更詳細(xì)分析的非侵入式解決方案。


在閱讀了下列僅通過非限制性例子的方式所給出的、并且參考附圖所提供的描述 的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的那些以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，其中
圖1代表本發(fā)明過程的大體流程圖；以及圖2代表本發(fā)明系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式示例的實(shí)施例涉及從人類身體的整個(gè)胸部區(qū)域采集聲學(xué)心臟信號(hào)，也就是說，涉 及胸部聲音的分析。現(xiàn)在將參考圖1描述本發(fā)明的方法。通過放置在身體特定受監(jiān)控區(qū)域上的適合的傳感器陣列同時(shí)采集2身體流動(dòng)的 聲音開始該方法。對(duì)于每個(gè)采集時(shí)刻，記錄每個(gè)傳感器的聲音級(jí)別。處理步驟4跟隨在采集之后，在處理步驟4期間，為了提供對(duì)應(yīng)于所采集聲音的數(shù) 字信號(hào)，對(duì)所采集的信號(hào)進(jìn)行變換。在所描述的示例中，處理步驟的輸出是涉及對(duì)于每個(gè)傳 感器并且對(duì)于每個(gè)采集時(shí)刻所采集聲音特性的表格。對(duì)身體流體流動(dòng)的聲音信號(hào)的采集和處理是一項(xiàng)有大量文件證明的技術(shù)，并且將 不詳細(xì)描述。該方法還包括對(duì)每個(gè)采集時(shí)刻的最大聲音強(qiáng)度的位置進(jìn)行識(shí)別6。因此，通過傳感 器陣列，對(duì)于每個(gè)采集時(shí)刻獲得最大強(qiáng)度點(diǎn)(PMI)的位置的映射。有利地，該方法包括校準(zhǔn)8，在該校準(zhǔn)8期間限定了輻射流動(dòng)周期和身體區(qū)域。更精確地，在諸如對(duì)于血液流動(dòng)的某些情況下，身體流體流動(dòng)呈現(xiàn)周期模式。在校 準(zhǔn)期間通過對(duì)若干采集時(shí)刻進(jìn)行分析并且對(duì)所述周期進(jìn)行識(shí)別對(duì)其進(jìn)行檢測。類似地，可以通過考慮PMI的重新分配對(duì)若干采集時(shí)刻進(jìn)行分析來定義身體區(qū) 域。在所描述的心臟聲音監(jiān)控的示例中，定義了 4個(gè)主要采集區(qū)域，即大動(dòng)脈區(qū)域、肺部區(qū) 域、二尖瓣區(qū)域和三尖瓣區(qū)域。該方法還包括確定10聲音源的位置。通過對(duì)若干采集時(shí)刻進(jìn)行處理執(zhí)行該源位 置確定，并且將若干PMI中最大值的位置確定為源位置。有利地，為每個(gè)身體區(qū)域確定源位置。從實(shí)用的觀點(diǎn)看，在所描述的實(shí)施例中，通過使用應(yīng)用到PMI、并且在若干采集時(shí) 刻上收斂的環(huán)分類算法同時(shí)執(zhí)行源位置的校準(zhǔn)和確定。該過程還包括創(chuàng)建12具有源位置和最大強(qiáng)度點(diǎn)的即時(shí)聲音記錄。在所描述的實(shí)施例中，將該記錄形成為數(shù)字圖像，數(shù)字圖像也被稱為快照或幀，其 圖形地表示聲音的源位置和最大強(qiáng)度點(diǎn)。有利地，諸如頻率、幅度、持續(xù)時(shí)間等的其它聲音 特性也是該圖像的部分。該方法還包括確定14對(duì)于所采集的聲音的輻射模式。在所描述的實(shí)施例中，這通 過在連續(xù)圖像之間應(yīng)用跟蹤算法來執(zhí)行。每幅圖像包括聲音強(qiáng)度的分布，處理器使用應(yīng)用 到與每個(gè)源相關(guān)的PMI的圖像跟蹤算法計(jì)算該源的聲音如何輻射以及輻射到何處。有利地，使用探索法來細(xì)化并且引導(dǎo)跟蹤系統(tǒng)以確定所采集聲音的輻射模式，在 探索法中聲學(xué)信號(hào)通常以特定模式輻射。使用參考輻射模式改進(jìn)該確定。在該階段，本發(fā)明的過程能夠提供源位置和最大聲音強(qiáng)度點(diǎn)的即時(shí)視圖以及在幾 個(gè)連續(xù)圖像上所跟蹤到的輻射模式。在所描述的實(shí)施例中，將那些要素通過顯示屏以圖形 提供給醫(yī)師。
在所描述的實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括將所采集的聲音和所確定的輻射模式 與參考進(jìn)行比較16，以試圖將所采集的聲音和輻射模式匹配到現(xiàn)有條件。例如，比較系統(tǒng)的 輸出是識(shí)別所采集聲音的特性和參考之間的匹配的相關(guān)百分比。該比較允許通過將其位置、定時(shí)、持續(xù)時(shí)間和其它特性與現(xiàn)有參考比較來對(duì)輻射 的病原進(jìn)行分類。該比較給醫(yī)師提供了對(duì)診斷有幫助的洞察，并且在判決過程中輔助醫(yī)師或者操作 員。此外，所獲得的信息不取決于操作員或醫(yī)師的技巧或能力，并且可以對(duì)所獲得的信息進(jìn) 行記錄用于稍候使用。因此，本發(fā)明描述了用于對(duì)身體流體流動(dòng)的輻射模式進(jìn)行分析并且為醫(yī)療狀況的 診斷提供幫助的非侵入式方法。參考圖2，現(xiàn)在描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)。該系統(tǒng)首先包括傳感器組件18，在示例中，其包括設(shè)置在可充氣可穿戴背心上的 聲音傳感器陣列。該可充氣背心還包括未呈現(xiàn)出的多個(gè)壓力模塊。使用那些壓力模塊將相 似的壓力施加在整個(gè)可充氣背心的每個(gè)傳感器，并且朝著人類身體胸部的方向壓傳感器。例如，傳感器是麥克風(fēng)或者壓電傳感器。對(duì)傳感器的分布進(jìn)行布置，使得整個(gè)胸部 區(qū)域得以最佳覆蓋。該傳感器組件18執(zhí)行如之前參考圖1所描述的對(duì)來自身體流體流動(dòng)聲音的同時(shí) 采集2。該傳感器組件18連接到分析裝置20，在該例子中，該分析裝置20是專用設(shè)備。在 另一個(gè)實(shí)施例中，可以將該分析裝置實(shí)現(xiàn)為另一個(gè)電子裝置(諸如計(jì)算機(jī))中的軟件和硬 件的混合。分析裝置20首先包括具有適當(dāng)放大器、帶通濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入級(jí)22。當(dāng) 然，該輸入級(jí)22適配于在傳感器組件18中使用的實(shí)際傳感器。如參考圖1所描述的，該輸 入級(jí)22執(zhí)行處理步驟4。隨后，通過處理器24對(duì)與所采集聲音相對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析。如參考圖1的步驟6所描述的，該處理器24首先包括用于確定最大聲音強(qiáng)度點(diǎn)或 PMI的單元26。該處理器24還包括用于確定所采集聲音的源位置的單元28。如參考圖1 所指示的，在所描述的實(shí)施例中，通過源位置的收斂確定10來執(zhí)行校準(zhǔn)8。因此，如參考圖 1所描述的，單元28執(zhí)行步驟8和10。將單元28和26的輸出提供給圖像確定單元30。如參考步驟12所描述的，該圖像 確定單元30將刻畫聲音的源位置和最大聲音強(qiáng)度點(diǎn)的特征的數(shù)字圖像提供給輻射模式確 定單元32。該輻射模式確定單元32通過在若干幀上跟蹤對(duì)于每個(gè)源位置的最大聲音強(qiáng)度 點(diǎn)執(zhí)行確定步驟14。有利地，該處理器24還包括模式比較單元34，該模式比較單元34用于執(zhí)行比較步 驟16，如參考圖1所描述的。最后，在所描述的示例中，該處理器24還包括用于控制顯示屏40并且將幀、輻射 模式和比較單元的結(jié)果顯示給醫(yī)師或操作者的顯示接口 36。一般而言，還將該處理器24連接到用于存儲(chǔ)所采集的聲音、圖像數(shù)據(jù)、輻射模式 以及任何其它最后或中間結(jié)果的存儲(chǔ)器單元42。當(dāng)然，可以實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的許多其它實(shí)施例，并且傳感器、輸入級(jí)、處理單元、存儲(chǔ)器和顯示器可以散布在若干裝置上或者被組合。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器是數(shù)字無線傳感器，其連接到運(yùn)行軟件程序、并且使用計(jì) 算機(jī)屏幕和存儲(chǔ)器單元的無線計(jì)算機(jī)。在這樣的實(shí)施例中，通過包括由計(jì)算機(jī)的處理器所執(zhí)行的指令的計(jì)算機(jī)程序執(zhí)行 上述方法。在計(jì)算機(jī)軟件介質(zhì)上形成該程序。在另一個(gè)實(shí)施例中，傳感器通過諸如因特網(wǎng)的電信網(wǎng)絡(luò)將它們的數(shù)據(jù)發(fā)送到處理 器，以允許遠(yuǎn)程監(jiān)控。當(dāng)然，本發(fā)明可以用于除了人類身體之外的其它身體以及除了血液流之外的其它 流體流動(dòng)。
權(quán)利要求
一種用于對(duì)身體流體流動(dòng)的聲音進(jìn)行分析的方法，包括從身體各個(gè)位置同時(shí)采集(2)聲音，并且確定所述流體流動(dòng)的特性，其中，確定特性包括 對(duì)于每個(gè)采集時(shí)刻，對(duì)所采集聲音的最大聲音強(qiáng)度點(diǎn)(PMI)進(jìn)行識(shí)別(6)； 確定(10)所采集聲音的源位置；并且 確定(12、14)所采集聲音的聲音輻射模式。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定(6)所采集聲音的源位置包括對(duì)若干采集時(shí)刻 進(jìn)行分析，并且確定若干最大聲音強(qiáng)度點(diǎn)的最大值作為所述源位置。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括基于所述最大聲音強(qiáng)度點(diǎn)的周期性和重新分配定 義(8)聲音采集周期和/或區(qū)域。
4.如權(quán)利要求1至3中的任何一項(xiàng)所述的方法，其中，確定所述輻射模式包括-創(chuàng)建(12)對(duì)于每個(gè)采集時(shí)刻所述最大聲音強(qiáng)度點(diǎn)的數(shù)字圖像；以及-在若干連續(xù)圖像上對(duì)所述最大聲音強(qiáng)度點(diǎn)進(jìn)行跟蹤(14)，以獲得所述輻射模式。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，對(duì)所述最大聲音強(qiáng)度點(diǎn)進(jìn)行跟蹤還包括通過使用 參考輻射模式細(xì)化所述輻射模式。
6.如權(quán)利要求1至5中的任何一項(xiàng)所述的方法，還包括將所確定的流體流動(dòng)特性與現(xiàn) 有參考進(jìn)行比較(16)，并且提供所采集聲音的所述特性與所述現(xiàn)有參考的匹配可能性。
7.如權(quán)利要求1至6中的任何一項(xiàng)所述的方法，其中，所述身體流體流動(dòng)是人類心臟血 液流動(dòng)。
8.一種用于對(duì)身體流體流動(dòng)的聲音進(jìn)行分析的設(shè)備，包括用于接收與從身體各個(gè) 位置同時(shí)采集的聲音相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)的輸入單元，以及用于確定流體流動(dòng)特性的分析單元 (24)，其中，所述分析單元包括-用于對(duì)于每個(gè)采集時(shí)刻對(duì)所述最大聲音強(qiáng)度點(diǎn)(PMI)進(jìn)行識(shí)別的模塊(26)；-用于確定所采集聲音的源位置的模塊(28)；以及-用于確定所采集聲音的聲音輻射模式的模塊(30，32)。
9.一種用于對(duì)身體流體流動(dòng)的聲音進(jìn)行分析的系統(tǒng)，其包括如權(quán)利要求8所述的設(shè)備 以及適于在身體各個(gè)位置同時(shí)采集聲音的傳感器組件(18)。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述傳感器組件包括安裝在用于人類身體的可充 氣可穿戴背心上的聲音傳感器，所述傳感器連接到適合于向每個(gè)傳感器施加相同壓力的壓 力調(diào)整模塊。
11.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括一系列指令，當(dāng)將所述指令被加載到用于對(duì)身體流體流 動(dòng)的聲音進(jìn)行分析的設(shè)備的存儲(chǔ)器中時(shí)，所述指令使所述設(shè)備執(zhí)行如權(quán)利要求1至7中的 任何一項(xiàng)所述的方法的步驟。
全文摘要
用于對(duì)身體流體流動(dòng)的聲音進(jìn)行分析的本方法包括從身體各個(gè)位置同時(shí)采集(2)聲音；對(duì)于每個(gè)采集時(shí)刻識(shí)別(6)所采集聲音的最大聲音強(qiáng)度點(diǎn)(PMI)；確定(10)所采集聲音的源位置；并且確定(12、14)所采集聲音的聲音輻射模式。本發(fā)明還涉及對(duì)應(yīng)的設(shè)備、系統(tǒng)和程序。
文檔編號(hào)A61B7/04GK101959462SQ200980107388
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月4日
發(fā)明者A·賈殷, J·韋帕, K·T·拉賈馬尼, N·布薩 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司