專(zhuān)利名稱(chēng)：一種數(shù)字對(duì)數(shù)整流振幅提取濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字對(duì)數(shù)整流振幅提取濾波器，適用于醫(yī)用數(shù)字信號(hào)處理的數(shù)字濾波器，適用于研究開(kāi)發(fā)和醫(yī)療儀器。屬于CFM濾波器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
多年來(lái)，腦損傷一直是新生兒期死亡和致殘的最主要原因。2004年衛(wèi)生部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，新生兒死因構(gòu)成中窒息及其并發(fā)癥占26.5%，列居首位。另外，早產(chǎn)兒腦損傷(包括顱內(nèi)出血和腦室周白質(zhì)軟化)也是造成兒童腦癱和智力低下的重要原因。因此新生兒腦損傷的早期診斷研究，并適時(shí)地在全國(guó)范圍內(nèi)進(jìn)行新生兒腦損傷篩查，對(duì)提高我國(guó)的人口與健康水平有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)對(duì)新生兒腦損傷的早期發(fā)現(xiàn)和篩查具有極其重要的作用，數(shù)字式振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)有別于傳統(tǒng)的腦電，其機(jī)理并不在于具體某一時(shí)刻的腦電圖波形，而在于長(zhǎng)時(shí)間的變化趨勢(shì)。自從國(guó)外提出振幅整合腦電這一新的信號(hào)處理方法以來(lái)，美歐等國(guó)都加強(qiáng)對(duì)這一醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究，國(guó)內(nèi)的振幅整合腦電圖的起步較晚，本發(fā)明申請(qǐng)人之一復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院的邵肖梅教授等率先在20世紀(jì)90年代末開(kāi)始對(duì)新生兒的振幅整合腦電進(jìn)行研究。所開(kāi)展的全國(guó)多中心臨床研究結(jié)果顯示，具有24小時(shí)連續(xù)多方位監(jiān)護(hù)的振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)在新生兒腦損傷診斷中具有很好的效果。該研究是目前世界上3個(gè)樣本量最大的臨床多中心研究之一，也是唯一一個(gè)代表亞洲人群特征的研究。
振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)，主要采樣體表腦電信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后，提取信號(hào)的振幅變化，進(jìn)行記錄。具有安全、方便、準(zhǔn)確、不易受干擾等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過(guò)放大、采樣、CFM補(bǔ)償濾波以后，對(duì)信號(hào)作振幅提取、半對(duì)數(shù)化壓縮才能獲得振幅整合腦電波形用于診斷。振幅提取算法的魯棒性、抗干擾能力、適應(yīng)性在很大程度上影響了振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀器的性能。由于體表腦電信號(hào)極其微弱，在放大采集過(guò)程中易引入較大的噪聲；另外由于新生兒的肢體運(yùn)動(dòng)等行為難以控制，在采樣過(guò)程中也很容易引入漂移、肌電等多種干擾。傳統(tǒng)的整流模塊由二極管、電容或其等效電路構(gòu)成，對(duì)5-250微伏的信號(hào)放大后采用模擬整流模塊可以提取振幅信號(hào)。但模擬整流模塊有溫度漂移大、易受干擾的缺點(diǎn)，所以絕大多數(shù)腦電圖機(jī)均要求在屏蔽機(jī)房?jī)?nèi)使用，要求受試者放松、處于睡眠或半睡眠狀態(tài)。如果采用模擬整流技術(shù)，電路的規(guī)模很大，成本高、可靠性差，模擬整流技術(shù)的應(yīng)用多受的局限性很大。所以必須摒棄傳統(tǒng)的整流模塊以及模擬整流模塊的整流方法，擬提供一種數(shù)字對(duì)數(shù)新的整流振幅提取的濾波器，以滿(mǎn)足新生兒使用的要求，從而引導(dǎo)出本申請(qǐng)的構(gòu)思。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)字對(duì)數(shù)整流振幅提取濾波器，也即本發(fā)明描述了一種可以用于振幅整合腦電波形提取的數(shù)字濾波器。在主要針對(duì)新生兒這一特殊群體的患者來(lái)說(shuō)，其狀態(tài)不易控制，再加上24小時(shí)連續(xù)監(jiān)護(hù)的要求，要求能脫離屏蔽機(jī)房，并能在普通環(huán)境下使用，數(shù)字對(duì)數(shù)整流振幅提取濾波器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，患者體表的腦電信號(hào)，通過(guò)采集和補(bǔ)償后獲得的信號(hào)x(n)通過(guò)本發(fā)明所描述的數(shù)字對(duì)數(shù)整流振幅提取濾波器，可以獲得振幅整合信號(hào)y(n)。獲得的過(guò)程如下:
y(n) = XCj( Z + J=O i=-fi/4
式中:y(n)為數(shù)字整流后的振幅整合信號(hào)
X (n)為經(jīng)過(guò)CFM補(bǔ)償濾波后的信號(hào)
Cj為校正參數(shù)
fs為x(n)的采樣頻率
f0為y(n)的采樣頻率
cKi)為一種理想電容的單位沖擊響應(yīng)
y(n)經(jīng)過(guò)f0重采樣后得到振幅整合信號(hào)，經(jīng)過(guò)不完全對(duì)數(shù)處理獲得振幅整合腦電信號(hào)
z (n) = a log[y (n) ] y (n) > 5 U V
z (n) = a y (n)y (n) ^ 5 U V
在信號(hào)的變化幅值大，振幅提取分辨率高的場(chǎng)合，數(shù)字對(duì)數(shù)整流振幅提取算法都能取得很好的效果，適用于醫(yī)用數(shù)字信號(hào)處理的數(shù)字濾波器，尤其適用于新生兒使用的要求。


圖1為本發(fā)明提供的對(duì)數(shù)數(shù)字整流示意圖。
圖2為本發(fā)明所述的濾波算法的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
數(shù)字對(duì)數(shù)整流振幅提取濾波器在各種儀器中都可以應(yīng)用。下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，應(yīng)清楚，以下只是對(duì)本發(fā)明的一個(gè)說(shuō)明，而不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限定。
如圖1所示本發(fā)明提供的數(shù)字對(duì)數(shù)整流振幅提取的步驟是體表腦電信號(hào)，通過(guò)采集和補(bǔ)償后獲得的信號(hào)x(n)通過(guò)所述的數(shù)字對(duì)數(shù)整流振幅提取的濾波器，獲得振幅整合輸出信號(hào)y (n)。
又如圖2是 對(duì)振幅整合輸出信號(hào)濾波算法結(jié)構(gòu)的示意圖。
以振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)為例，fs和f0均取400Hz，d(i)取海明窗函數(shù)，對(duì)經(jīng)過(guò)采樣、補(bǔ)償后的體表腦電信號(hào)進(jìn)行振幅提取就能獲得半對(duì)數(shù)化的振幅整合腦電信號(hào)。當(dāng)然，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和臨床驗(yàn)證合適的調(diào)整d(i)和C(j)曲線(xiàn)能實(shí)現(xiàn)更好的振幅提取效果，本發(fā)明所述的濾波器在臨床應(yīng)用中取得了很好的效果。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字對(duì)數(shù)整流振幅提取濾波器，其特征在于體表腦電信號(hào)，通過(guò)采集和補(bǔ)償后獲得的信號(hào)X (n)通過(guò)所述的數(shù)字對(duì)數(shù)整流振幅提取濾波器，獲得振幅整合輸出信號(hào)y(n)。
2.按權(quán)利要求1所述的濾波器，其特征在于所述的振幅整合輸出信號(hào)y(n)為:
3.按權(quán)利要求2所述的濾波器，其特征在于所述的y(n)經(jīng)過(guò)f0重采樣后得到振幅整合信號(hào)，經(jīng)過(guò)不完全對(duì)數(shù)處理獲得振幅整合腦電信號(hào)z (n)表示為:a)z(n)= a log[y(n)] y (n) ≥ 5 u V, b)z (n) = a y (n)y (n) ≤ 5 U V。
4.按權(quán)利要求2所述的濾波器，其特征在于fs和f0取400Hz，d(i)為海明窗函數(shù)時(shí)，經(jīng)采樣和補(bǔ)償后的體表腦信號(hào)進(jìn)行振幅提取獲得半對(duì)數(shù)化的振幅整合腦電信號(hào)。
5.按權(quán)利要求2所述的濾波器，其特征在于調(diào)整d(i)和Cj曲線(xiàn)獲得更好的振幅提取效果。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)字對(duì)數(shù)整流振幅提取的濾波器，其特征在于體表腦電信號(hào)，通過(guò)采集和補(bǔ)償后獲得的信號(hào)x(n)通過(guò)所述的數(shù)字對(duì)數(shù)整流振幅提取的濾波器，獲得振幅整合輸出信號(hào)y(n)。所述的振幅整合輸出信號(hào)y(n)為式中y(n)為數(shù)字整流后的振幅整合信號(hào)、x(n)為經(jīng)過(guò)CFM補(bǔ)償濾波后的信號(hào)、Cj為校正參數(shù)、fs為x(n)的采樣頻率、f0為y(n)的采樣頻率、d(i)為一種理想電容的單位沖擊響應(yīng)。fs和f0取400Hz，d(i)為海明窗函數(shù)時(shí)，經(jīng)采樣和補(bǔ)償后的體表腦信號(hào)進(jìn)行振幅提取獲得半對(duì)數(shù)化的振幅整合腦電信號(hào)。在信號(hào)的變化幅值大，振幅提取分辨率高的場(chǎng)合，本發(fā)明提供的數(shù)字對(duì)數(shù)整流振幅均能取得良好的效果，適用于醫(yī)用數(shù)字信號(hào)處理的數(shù)字濾波器。
文檔編號(hào)A61B5/0476GK103187949SQ20111045823
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者邵肖梅, 鄭豪杰, 虞強(qiáng), 王志中, 周文浩, 程國(guó)強(qiáng) 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院, 上海麗捷儀器設(shè)備有限公司, 鄭豪杰