專利名稱：用于分析心血管音的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)裝置和方法，更具體地，涉及用于分析體音的這種裝置和方法。
背景技術(shù)：
體音通常由內(nèi)科醫(yī)生在診斷各種疾病時(shí)使用。內(nèi)科醫(yī)生可以將聽診器放置在病人的胸部或背部，并監(jiān)測病人的呼吸和心音，以檢測偶發(fā)(異常或意外)肺音或心音。偶發(fā)肺音或心音的識(shí)別和分類往往提供了與肺部異?；蛐呐K異常相關(guān)的重要信息。
還已知下述的方法將一個(gè)或更多個(gè)麥克風(fēng)固定在對象的胸部或背部上，并記錄肺音。美國專利No.6,139,505公開了一種系統(tǒng)，其中將多個(gè)麥克風(fēng)設(shè)置在病人的胸部周圍。在屏幕上顯示吸氣和呼氣過程中這些麥克風(fēng)的記錄信息，或者將其打印在紙上。然后由內(nèi)科醫(yī)生對這些記錄信息進(jìn)行視覺檢查，以檢測病人的肺部疾病。Kompis等人(Chest，120(4)，2001)公開了一種系統(tǒng)，其中將M個(gè)麥克風(fēng)設(shè)置在病人的胸部上，并記錄肺音。這些記錄信息生成M個(gè)線性方程，使用最小二乘擬合對這些線性方程進(jìn)行求解。將該系統(tǒng)的解用于確定在這些記錄信息中檢測到的聲源在肺部中的位置。
美國專利5,285,788公開了一種超聲波組織成像系統(tǒng)，其具有聲學(xué)換能器；以及成像裝置，用于產(chǎn)生組織的圖像。該系統(tǒng)還包括多普勒成像裝置，用于產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)組織的掃描聲學(xué)圖像，該掃描聲學(xué)圖像疊加地顯示在該超聲波圖像上。

發(fā)明內(nèi)容
在以下的說明書和權(quán)利要求書中，兩者都明確地說明了，當(dāng)可計(jì)算或可測量變量相互成比例時(shí)，可以認(rèn)為這兩個(gè)變量相互等效。
在本發(fā)明的實(shí)施例之一中，本發(fā)明提供了一種用于記錄和分析在心血管系統(tǒng)中產(chǎn)生的心血管音的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括多個(gè)(N個(gè))換能器(麥克風(fēng))，其被設(shè)置為安裝在個(gè)體的胸腔范圍內(nèi)的個(gè)體的背部或胸部的基本平面區(qū)域R上。通過在該平面區(qū)域R中限定的二維坐標(biāo)系中的二維位置矢量x＝(x1，x2)來表示該區(qū)域R中的位置。第i(i＝1到N)換能器固定在該區(qū)域R中的位置xi處，并生成表示人體內(nèi)到達(dá)xi處的壓力波的信號(hào)(在此，由P(xi，t)表示)。
這些換能器通常嵌入在一基體中，這使得可以容易地將它們貼在個(gè)體的皮膚上。該基體通常為背心或外衣的形式，以容易地將其設(shè)置在個(gè)體的胸腔上?？梢岳斫?，可以針對不同大小的個(gè)體、不同的年齡、性別等，使用不同的基體。
通過信號(hào)處理電路對該N個(gè)信號(hào)P(xi，t)進(jìn)行處理。根據(jù)本發(fā)明，對這些信號(hào)進(jìn)行濾波，以去除這些信號(hào)中的不是由心血管音產(chǎn)生的一個(gè)或更多個(gè)分量(例如，呼吸道信號(hào))。心血管音通常在6到45Hz的范圍內(nèi)，而呼吸道音通常在100到400Hz的范圍內(nèi)。因此，可以通過對信號(hào)進(jìn)行濾波(例如，利用使15到45Hz之間的信號(hào)通過的帶通濾波器)，來從這些信號(hào)中去除呼吸道音。
可以對該N個(gè)經(jīng)濾波的信號(hào)(在此也由P(xi，t)表示)進(jìn)行處理，以診斷該個(gè)體的心血管系統(tǒng)的狀態(tài)。這可以通過自動(dòng)鑒別診斷來進(jìn)行，其中將該處理的結(jié)果與預(yù)先存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的已知為表示人體區(qū)域中的各種疾病的函數(shù)或參數(shù)進(jìn)行比較。
還可以對經(jīng)濾波的信號(hào)進(jìn)行處理，以生成該個(gè)體的心血管系統(tǒng)的圖像。如以下示例中所示，例如使用灰度級(jí)在顯示裝置上顯示該處理的結(jié)果。在該圖像中，可以觀察到心臟的解剖特征，例如心房、心室、瓣膜(pestal wall)。與對通過諸如X射線(閃爍掃描法)或超聲波成像(超聲波心動(dòng)描記法)的其它成像方法獲得的圖像的分析相似，可以視覺地或自動(dòng)地對該圖像進(jìn)行分析，以檢測心血管系統(tǒng)中的疾病。
可以在該圖像中識(shí)別所顯示圖像中的心臟或心血管系統(tǒng)的被懷疑包括病理狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域，并且可以通過多種方式進(jìn)行該操作，例如，通過不同的顏色、通過不同的圖案、通過書面文本、以及許多其它方式。術(shù)語“病理狀態(tài)”是指相對于心血管系統(tǒng)的正常、健康狀態(tài)的任何偏差。這包括心雜音和其它血液動(dòng)力學(xué)的不規(guī)則性、心包積液、血管以及心血管系統(tǒng)中包含病變的其它空間變窄等。
此外，可以將時(shí)間間隔分為多個(gè)子間隔，并且分別對各個(gè)子間隔進(jìn)行處理。然后可以確定對于這些子間隔中的每一個(gè)的心血管系統(tǒng)圖像，并將其依次顯示在顯示裝置上。這生成了表示心血管系統(tǒng)在該時(shí)間間隔內(nèi)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)變化的影片。這使得能夠觀察心臟的不同部分在心跳過程中的收縮和舒張。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，該處理包括根據(jù)該N個(gè)信號(hào)確定由心血管音在從t1到t2的時(shí)間間隔內(nèi)在區(qū)域R中的至少一個(gè)位置x處產(chǎn)生的平均聲能，在此由 表示。術(shù)語某一位置處的“聲能”在此是指表示該位置處的壓力和質(zhì)量傳播速度的乘積或者近似該乘積的參數(shù)。
在一個(gè)實(shí)施例中，使用以下數(shù)學(xué)表達(dá)式，在該多個(gè)麥克風(fēng)之一的位置處獲得從t1到t2的時(shí)間間隔內(nèi)的平均聲能P~(xi,t1,t2)=∫t1t2P2(xi,t)dt---(1)]]>其中xi為麥克風(fēng)的位置。
在一更優(yōu)選的實(shí)施例中，該處理包括例如使用方程(1)獲得在多個(gè)麥克風(fēng)位置xi處的從t1到t2的時(shí)間間隔內(nèi)的平均聲能 并隨后使用任何已知的插值方法，通過對 進(jìn)行插值來計(jì)算其它位置x處的 在最優(yōu)選的實(shí)施例中，使用以下數(shù)學(xué)表達(dá)式執(zhí)行該插值，以獲得表面R中的位置x＝(x1，x2)處的平均聲能 P~(x,t1,t2)=Σi=1NP~(xi,t1,t2)g(x,xi,σ)---(2)]]>其中，g(x，xi，σ)為滿足以下條件的核函數(shù)▿2g=∂g∂σ···(3)]]>
并且其中xi=(xi1,xi2)]]>為第i麥克風(fēng)的位置，而σ為可選擇的參數(shù)。
例如，可以使用以下的核函數(shù)g(x,xi,σ)=Exp-((x1+xi1σ)22σ)·Exp-((x2-xi2σ)22σ)---(5)]]>可選地，該系統(tǒng)可以包括顯示裝置，用于顯示函數(shù) 如以下示例中所示，例如可以使用灰度級(jí)在該顯示器上顯示函數(shù) 函數(shù) 的二維圖像表示產(chǎn)生了心血管系統(tǒng)的圖像。在該圖像中，可以觀察到心臟的解剖特征，例如心房、心室、瓣膜。與對通過諸如X射線(閃爍掃描法)或超聲波成像(超聲波心動(dòng)描記法)的其它成像方法獲得的圖像的分析相似，可以對該圖像進(jìn)行分析，以檢測心血管系統(tǒng)中的疾病。
可以在該圖像中識(shí)別所顯示圖像中的心臟或心血管系統(tǒng)的被懷疑包括病理狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域，并且可以通過多種方式進(jìn)行該操作，例如，通過不同的顏色、通過不同的圖案、通過書面文本、以及許多其它方式。術(shù)語“病理狀態(tài)”是指相對于心血管系統(tǒng)的正常、健康狀態(tài)的任何偏差。這包括心雜音和其它血液動(dòng)力學(xué)的不規(guī)則性、心包積液、血管以及心血管系統(tǒng)中包含病變的其它空間變窄等。
此外，可以將時(shí)間間隔分為多個(gè)子間隔，并且對于這些子間隔中的兩個(gè)或更多個(gè)來確定區(qū)域R中的平均聲能 然后可以確定這些子間隔中的每一個(gè)的 的圖像，并且將其依次顯示在顯示裝置上。這生成了表示身體區(qū)域中的聲能在該時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生的動(dòng)態(tài)變化的影片。例如，可以將換能器設(shè)置在個(gè)體的胸部或背部上，并且對于一次或更多次心跳范圍內(nèi)的多個(gè)子間隔，根據(jù)本發(fā)明確定平均聲能 對于這些子間隔中的每一個(gè)都可以獲得圖像，并依次對其進(jìn)行顯示，以生成表示心臟在心跳期間的聲能變化的影片。這使得能夠觀察心臟的不同部分在心跳過程中的收縮和舒張。
還可以對信號(hào)P(xi，t)進(jìn)行另外的分析，以檢測異常的心音。
本發(fā)明還提供了一種機(jī)器可讀的程序存儲(chǔ)裝置，其實(shí)際上包含有可由機(jī)器執(zhí)行的指令程序，以執(zhí)行下述的方法步驟對于至少一個(gè)時(shí)間間隔，使用涉及表示身體表面上的位置xi處的壓力波的至少一個(gè)信號(hào)P(xi，t)，來確定由心血管音產(chǎn)生的平均聲能函數(shù) 本發(fā)明還提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)中包含有計(jì)算機(jī)可讀程序代碼，用于對個(gè)體的心血管系統(tǒng)的至少一部分中的聲音進(jìn)行分析，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括計(jì)算機(jī)可讀程序代碼，用于使該計(jì)算機(jī)在至少一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)，確定由心血管系統(tǒng)的該部分產(chǎn)生的聲能函數(shù) 通過涉及表示身體表面上的位置xi處的壓力波的至少一個(gè)信號(hào)P(xi，t)的算法來確定 因此，本發(fā)明提供了一種系統(tǒng)，用于對源自個(gè)體的心血管系統(tǒng)的至少一部分的聲音進(jìn)行分析，該系統(tǒng)包括(1)N個(gè)換能器，其中N為整數(shù)，每一個(gè)換能器都被設(shè)置為固定在該個(gè)體的胸腔范圍內(nèi)的表面上，對于i＝1到N，第i換能器固定在位置xi處，并產(chǎn)生表示位置xi處的壓力波的初始信號(hào)P(xi，t)；以及(2)處理器，其被構(gòu)造用來接收信號(hào)P(xi，t)，并對信號(hào)P(xi，t)進(jìn)行濾波，以產(chǎn)生經(jīng)濾波的信號(hào)，其中已去除了信號(hào)P(xi，t)中的不是由心血管音產(chǎn)生的至少一個(gè)分量。
因此，本發(fā)明還提供了一種系統(tǒng)，用于對源自個(gè)體的心血管系統(tǒng)的至少一部分的聲音進(jìn)行分析，該系統(tǒng)包括(1)N個(gè)換能器，其中N為整數(shù)，每一個(gè)換能器都被設(shè)置為固定在該個(gè)體的胸腔范圍內(nèi)的表面上，對于i＝1到N，第i換能器固定在位置xi處，并產(chǎn)生表示位置xi處的壓力波的初始信號(hào)P(xi，t)；以及(2)處理器，其被構(gòu)造用來接收信號(hào)P(xi，t)，并根據(jù)該信號(hào)產(chǎn)生該心血管系統(tǒng)的至少一部分的圖像。
因此，本發(fā)明還提供了一種方法，用于對源自個(gè)體的心血管系統(tǒng)的至少一部分的聲音進(jìn)行分析，該方法包括(1)將N個(gè)換能器固定在該個(gè)體的胸腔范圍內(nèi)的表面上，其中N為整數(shù)，對于i＝1到N，第i換能器固定在位置xi處，并生成表示位置xi處的壓力波的初始信號(hào)P(xi，t)；以及(2)對信號(hào)P(xi，t)進(jìn)行處理，以生成經(jīng)濾波的信號(hào)，其中已去除了信號(hào)P(xi，t)中的不是由心血管音產(chǎn)生的至少一個(gè)分量。
因此，本發(fā)明還提供了一種方法，用于對源自個(gè)體的心血管系統(tǒng)的至少一部分的聲音進(jìn)行分析，該方法包括(1)將N個(gè)換能器固定在該個(gè)體的胸腔范圍內(nèi)的表面上，其中N為整數(shù)，對于i＝1到N，第i換能器固定在位置xi處，并生成表示位置xi處的壓力波的初始信號(hào)P(xi，t)；以及(2)對信號(hào)P(xi，t)進(jìn)行處理，以根據(jù)該信號(hào)生成心血管系統(tǒng)的至少一部分的圖像。
因此，本發(fā)明還提供了一種機(jī)器可讀的程序存儲(chǔ)裝置，其實(shí)際上包含有可由機(jī)器執(zhí)行的指令程序，以執(zhí)行下述的方法步驟，該方法步驟用于對源自個(gè)體的心血管系統(tǒng)的至少一部分的聲音進(jìn)行分析，其包括對N個(gè)初始信號(hào)P(xi，t)進(jìn)行處理(其中，N為整數(shù)，對于i＝1到N，該初始信號(hào)表示位置xi處的壓力波)，以生成經(jīng)濾波的信號(hào)，其中已去除了信號(hào)P(xi，t)中的不是由心血管音產(chǎn)生的至少一個(gè)分量。
因此，本發(fā)明還提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)中包含有計(jì)算機(jī)可讀程序代碼，用于對源自個(gè)體的心血管系統(tǒng)的至少一部分的聲音進(jìn)行分析，包括對N個(gè)初始信號(hào)P(xi，t)進(jìn)行處理(其中N為整數(shù)，對于i＝1到N，該初始信號(hào)表示位置xi處的壓力波)，以生成經(jīng)濾波的信號(hào)，其中已去除了信號(hào)P(xi，t)中的不是由心血管音產(chǎn)生的至少一個(gè)分量。


為了理解本發(fā)明，并了解在實(shí)際中如何實(shí)施本發(fā)明，下面將參照附圖，僅通過非限制性示例來描述優(yōu)選實(shí)施例，在附圖中圖1表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于獲得和分析心血管音的系統(tǒng)；圖2是表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于執(zhí)行對心血管音進(jìn)行分析的方法的流程圖；圖3表示在個(gè)體的背部上用于分析心血管音的換能器的位置；
圖4表示健康個(gè)體的心臟在一次心跳過程中的影片的連續(xù)幀；圖5表示個(gè)體的心臟和肺部在一次呼吸循環(huán)過程中的影片的連續(xù)幀。
具體實(shí)施例方式
圖1表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于對個(gè)體的身體的三維區(qū)域中的體音進(jìn)行分析的系統(tǒng)(通常由100表示)。將多個(gè)(N個(gè))聲換能器105(示出了其中的四個(gè))設(shè)置在個(gè)體110的胸部或背部皮膚的平面區(qū)域上。換能器105可以是任何類型的聲換能器，例如麥克風(fēng)或多普勒頻移檢測器?？梢酝ㄟ^現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何方式將換能器105設(shè)置在對象上，例如使用粘合劑、吸附或者緊固帶。每一個(gè)換能器105都產(chǎn)生表示到達(dá)該換能器的壓力波的模擬電壓信號(hào)115。通過多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器120對這些模擬信號(hào)115進(jìn)行數(shù)字化。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)P(xi，t)125表示在時(shí)刻t第i換能器(i＝1到N)的位置xi處的壓力波。將數(shù)據(jù)信號(hào)125輸入到存儲(chǔ)器130。通過處理器135對輸入到存儲(chǔ)器130中的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問，該處理器135被構(gòu)造用來對數(shù)據(jù)信號(hào)125進(jìn)行處理。可以通過濾去具有該身體區(qū)域中的體音范圍之外的頻率的分量(例如，由于個(gè)體的移動(dòng)而產(chǎn)生的振動(dòng))，來對信號(hào)125進(jìn)行去噪。還可以對各個(gè)信號(hào)125進(jìn)行帶通濾波，以僅對心血管音范圍內(nèi)的信號(hào)中的分量進(jìn)行分析。可以將該信號(hào)分為多個(gè)頻段，并分別對各個(gè)頻段進(jìn)行分析。
使用諸如計(jì)算機(jī)鍵盤140或鼠標(biāo)145的輸入設(shè)備來輸入與該檢查有關(guān)的相關(guān)信息，例如個(gè)體110的個(gè)人詳細(xì)信息。還可以使用輸入設(shè)備140來輸入時(shí)刻t1和t2的值。另選地，可以在由處理器135進(jìn)行的信號(hào)P(xi，t)的呼吸期分析中自動(dòng)地確定時(shí)刻t1和t2。處理器135在涉及信號(hào)P(xi，t)中的至少一個(gè)的計(jì)算中，確定在區(qū)域R中的至少一個(gè)位置x處，從t1到t2的時(shí)間間隔期間的平均聲能 將該平均聲能存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器130中，并且可以在諸如CRT屏幕的顯示裝置150上顯示該平均聲能，以由內(nèi)科醫(yī)生進(jìn)行診斷。
處理器135還可以通過將函數(shù) 與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的已知為表示身體區(qū)域中的各種疾病的函數(shù)進(jìn)行比較，來執(zhí)行自動(dòng)鑒別診斷。
圖2是表示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的執(zhí)行本發(fā)明的方法的流程圖。在步驟200中，從設(shè)置在身體表面上的區(qū)域R中的預(yù)定位置xi(i＝1到N)處的N個(gè)換能器獲得信號(hào)P(xi，t)。在步驟205中，使用輸入設(shè)備140或145將t1和t2的值輸入給處理器135，或者由該處理器確定t1和t2的值。在步驟210中，確定區(qū)域R中的至少一個(gè)位置x在時(shí)間間隔t1到t2內(nèi)的平均聲能 在步驟220中，對于至少一個(gè)x值，在顯示器150上顯示該平均聲能。在步驟230中，確定是否要確定另一時(shí)間間隔內(nèi)的函數(shù) 如果是，則處理返回到步驟205。如果不是，則處理結(jié)束。
還應(yīng)該理解，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可以是被適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)。同樣地，本發(fā)明可以是可由計(jì)算機(jī)讀取以執(zhí)行本發(fā)明的方法的計(jì)算機(jī)程序。本發(fā)明還可以是機(jī)器可讀存儲(chǔ)器，其實(shí)際上包含有可由機(jī)器執(zhí)行的指令程序，以執(zhí)行本發(fā)明的方法。
示例使用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法對個(gè)體的心血管音進(jìn)行分析。
示例1圖3表示在個(gè)體的一次心跳期間信號(hào)的記錄信息。在該個(gè)體的背部限定二維坐標(biāo)系。如圖3中所示，將48個(gè)換能器設(shè)置在該個(gè)體背部的胸腔范圍內(nèi)由圓圈300表示的位置處。曲線305表示肺部的假定輪廓，而曲線306表示心臟的假設(shè)輪廓?？梢钥闯觯@些換能器被設(shè)置為規(guī)則的直角點(diǎn)陣，其中在這些換能器之間沿水平和垂直方向具有2.5cm的間隔。然后在一次心跳期間記錄各個(gè)換能器的信號(hào)P(xi，t)。使用6-45Hz帶通濾波器對各個(gè)信號(hào)進(jìn)行濾波，以去除呼吸道音。將該心跳分為0.1秒的持續(xù)時(shí)間的多個(gè)間隔，并且對于每一個(gè)間隔，使用具有方程(5)的σ＝36個(gè)像素的核函數(shù)g的上述方程(1)和(2)來獲得 圖4表示通過灰度級(jí)明暗處理來表示所獲得的函數(shù) 而獲得的圖像。在顯示裝置150上快速連續(xù)地顯示這些圖像，以產(chǎn)生心臟在心跳期間的影片?？梢詫υ撚捌M(jìn)行分析，以確定心臟功能的基本參數(shù)的值，例如左心室舒張末期(LVED)容積、左心室收縮末期(LVES)容積、右心室舒張末期(RVED)容積、右心室收縮末期(RVES)容積、左心房舒張末期(LAED)直徑、右心房舒張末期(LAES)直徑、室間隔膜的壁厚(收縮和舒張)、以及可以根據(jù)這些參數(shù)獲得的參數(shù)，例如左心室每搏輸出量、左心室心輸出量、射血分?jǐn)?shù)、左心室縮短分?jǐn)?shù)、室間隔膜肥厚。還可以對該影片進(jìn)行分析，以檢測諸如心功能障礙和心律失常的心臟缺陷。
示例2在包括大約5次心跳的一次呼吸循環(huán)中，如示例1中所述從各個(gè)換能器獲得信號(hào)P(xi，t)，并隨后對其進(jìn)行記錄。將每一個(gè)信號(hào)分為不同頻段的兩個(gè)子信號(hào)P1(xi，t)和P2(xi，t)。通過使用6-40Hz帶通濾波器進(jìn)行濾波來獲得子信號(hào)P1(xi，t)。通過使用100-150Hz帶通濾波器進(jìn)行濾波來獲得子信號(hào)P2(xi，t)。子信號(hào)P1(xi，t)主要包括心音，而子信號(hào)P2(xi，t)主要包括肺音。通過本發(fā)明的方法對子信號(hào)P1(xi，t)進(jìn)行分析，并如在申請人于2003年1月9日提交的未決美國專利申請10/338,742中所公開的，對子信號(hào)P2(xi，t)進(jìn)行分析。將信號(hào)P2(xi，t)分為0.25秒持續(xù)時(shí)間的多個(gè)間隔，而將信號(hào)P1(xi，t)分為0.1秒持續(xù)時(shí)間的多個(gè)間隔。對于每一個(gè)間隔，使用具有方程(5)的σ＝36個(gè)像素的核函數(shù)g的上述方程(1)和(2)，分別根據(jù)P1(xi，t)和P2(xi，t)來獲得函數(shù) 和 優(yōu)選地，對于各個(gè)函數(shù)使用不同的顏色，通過強(qiáng)度明暗處理在顯示裝置上同時(shí)顯示這兩個(gè)函數(shù)。圖5表示通過灰度級(jí)明暗處理來同時(shí)表示所獲得的函數(shù) 和 而獲得的圖像?？梢栽陲@示裝置150上快速連續(xù)地顯示這些圖像，以產(chǎn)生心臟在心跳期間的影片?？梢詫υ撚捌M(jìn)行分析，以確定心臟功能的參數(shù)值，例如心輸出量和射血分?jǐn)?shù)。還可以對該影片進(jìn)行分析，以檢測諸如心功能障礙和心律失常的心臟缺陷。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，用于對源自個(gè)體的心血管系統(tǒng)的至少一部分的聲音進(jìn)行分析，該系統(tǒng)包括(1)N個(gè)換能器，其中N為整數(shù)，每一個(gè)換能器都被設(shè)置為固定在所述個(gè)體的胸腔范圍內(nèi)的表面上，對于i＝1到N，第i換能器被固定在位置xi處，并生成表示該位置xi處的壓力波的初始信號(hào)P(xi，t)；以及(2)處理器，其被構(gòu)造用來接收所述信號(hào)P(xi，t)，并對所述信號(hào)P(xi，t)進(jìn)行濾波，以生成經(jīng)濾波的信號(hào)，其中已去除了所述信號(hào)P(xi，t)中的不是由心血管音產(chǎn)生的至少一個(gè)分量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中去除了呼吸道音。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過使15到45Hz之間的信號(hào)通過的帶通濾波器對所述初始信號(hào)進(jìn)行濾波。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器還被構(gòu)造用來根據(jù)所述經(jīng)濾波的信號(hào)中的至少一個(gè)來生成所述心血管系統(tǒng)的所述至少一部分的圖像。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器被構(gòu)造用來生成所述心血管系統(tǒng)的所述至少一部分在多個(gè)時(shí)刻或多個(gè)連續(xù)時(shí)間間隔的圖像，并在顯示裝置上連續(xù)顯示這些圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括二維顯示裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器還被構(gòu)造用來在顯示裝置上顯示所述心血管系統(tǒng)的所述至少一部分的圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器還被構(gòu)造用來確定在從第一時(shí)刻t1到第二時(shí)刻t2的時(shí)間間隔內(nèi)由所述心血管系統(tǒng)在至少一個(gè)位置x處產(chǎn)生的平均聲能 是通過涉及所處理信號(hào)中的至少一個(gè)的算法來確定的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器還被構(gòu)造用來將所述平均聲能 與一個(gè)或更多個(gè)預(yù)定的函數(shù) 進(jìn)行比較，并且確定這些函數(shù) 當(dāng)中與 最相似的函數(shù)
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器還被構(gòu)造用來根據(jù)所確定的函數(shù)進(jìn)行診斷。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，使用以下數(shù)學(xué)表達(dá)式來確定從t1到t2的時(shí)間間隔內(nèi)在換能器的位置xi處的平均聲能 P~(xi,t1,t2)=∫t1t2P2(xi,t)dt.]]>
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中通過包括以下步驟的算法來確定在一個(gè)或更多個(gè)位置x處的函數(shù) (1)確定從t1到t2的時(shí)間間隔內(nèi)在多個(gè)換能器位置xi處的平均聲能 以及(2)通過對所確定的 進(jìn)行插值，來確定至少一個(gè)位置x處的平均聲能
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，使用以下數(shù)學(xué)表達(dá)式來確定從t1到t2的時(shí)間間隔內(nèi)在換能器的多個(gè)位置xi處的平均聲能 P~(xi,t1,t2)=∫t1t2P2(xi,t)dt.]]>
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，使用以下數(shù)學(xué)表達(dá)式通過對所確定的 進(jìn)行插值來確定至少一個(gè)位置x處的平均聲能P~(x,t1,t2)=Σi=1NP~(xi,t1,t2)g(x,xi,σ)]]>其中，g(x，xi，σ)為滿足以下條件的核函數(shù)▿2g=∂g∂σ]]> 大約等于1。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，g(x，xi，σ)為核函數(shù)g(x,xi,σ)=Exp-((x1-xi1σ)22σ)·Exp-((x2-xi2σ)22σ).]]>
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器還被構(gòu)造用來在顯示裝置上顯示所述平均聲能
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述處理器被構(gòu)造用來確定多個(gè)連續(xù)時(shí)間間隔內(nèi)的平均聲能，每一個(gè)平均聲能都是使用涉及所述信號(hào)P(xi，t)中的至少一個(gè)的算法來確定的。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述處理器被構(gòu)造用來在顯示裝置上依次顯示各個(gè)所確定的平均聲能的表示。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述處理器被構(gòu)造用來確定多個(gè)連續(xù)時(shí)間間隔內(nèi)的平均聲能，每一個(gè)平均聲能都是使用涉及所述信號(hào)P(xi，t)中的至少一個(gè)的算法來確定的。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器被構(gòu)造用來(1)對于一個(gè)或更多個(gè)頻段中的每一個(gè)，在該頻段內(nèi)對所述信號(hào)P(xi，t)進(jìn)行帶通濾波；以及(2)根據(jù)經(jīng)濾波的信號(hào)中的至少一個(gè)來確定所述頻段的平均聲能函數(shù)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器被構(gòu)造用來在顯示裝置上顯示針對頻段而確定的平均聲能函數(shù)中的一個(gè)或更多個(gè)。
22.一種系統(tǒng)，用于對源自個(gè)體的心血管系統(tǒng)的至少一部分的聲音進(jìn)行分析，該系統(tǒng)包括(1)N個(gè)換能器，其中N為整數(shù)，每一個(gè)換能器都被設(shè)置為固定在所述個(gè)體的胸腔范圍內(nèi)的表面上，對于i＝1到N，第i換能器固定在位置xi處，并生成表示該位置xi處的壓力波的初始信號(hào)P(xi，t)；以及(2)處理器，其被構(gòu)造用來接收所述信號(hào)P(xi，t)，并根據(jù)該信號(hào)生成所述心血管系統(tǒng)的所述至少一部分的圖像。
23.一種方法，用于對源自個(gè)體的心血管系統(tǒng)的至少一部分的聲音進(jìn)行分析，該方法包括(1)將N個(gè)換能器固定在所述個(gè)體的胸部范圍內(nèi)的表面上，其中N為整數(shù)，對于i＝1到N，第i換能器固定在位置xi處，并生成表示該位置xi處的壓力波的初始信號(hào)P(xi，t)；以及(2)對所述信號(hào)P(xi，t)進(jìn)行處理，以生成經(jīng)濾波的信號(hào)，其中已去除了所述信號(hào)P(xi，t)中的不是由心血管音產(chǎn)生的至少一個(gè)分量。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中從所述初始信號(hào)中濾去呼吸道音。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，通過使15到45Hz之間的信號(hào)通過的帶通濾波器對所述初始信號(hào)進(jìn)行濾波。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，還包括根據(jù)經(jīng)濾波的信號(hào)中的至少一個(gè)來生成所述心血管系統(tǒng)的所述至少一部分的圖像。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，還包括生成所述心血管系統(tǒng)的所述至少一部分在多個(gè)時(shí)刻或者在多個(gè)連續(xù)時(shí)間間隔內(nèi)的圖像，并且在顯示裝置上連續(xù)地顯示這些圖像。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，還包括在顯示裝置上顯示所述心血管系統(tǒng)的所述至少一部分的圖像。
29.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，還包括確定在從第一時(shí)刻t1到第二時(shí)刻t2的時(shí)間間隔內(nèi)由所述心血管系統(tǒng)在至少一個(gè)位置x處產(chǎn)生的平均聲能 是通過涉及所處理信號(hào)中的至少一個(gè)的算法來確定的。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，還包括將所述平均聲能 與一個(gè)或更多個(gè)預(yù)定的函數(shù) 進(jìn)行比較，并且確定這些函數(shù) 當(dāng)中與 最相似的函數(shù)
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述處理器還被構(gòu)造用來根據(jù)所確定的函數(shù)進(jìn)行診斷。
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，使用以下數(shù)學(xué)表達(dá)式來確定從t1到t2的時(shí)間間隔內(nèi)在換能器的位置xi處的平均聲能 P~(xi,t1,t2)=∫t1t2P2(xi,t)dt.]]>
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中通過包括以下步驟的算法來確定在一個(gè)或更多個(gè)位置x處的函數(shù) (1)確定從t1到t2的時(shí)間間隔內(nèi)在多個(gè)換能器位置xi處的平均聲能 以及(2)通過對所確定的 進(jìn)行插值，來確定至少一個(gè)位置x處的平均聲能
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，使用以下數(shù)學(xué)表達(dá)式來確定從t1到t2的時(shí)間間隔內(nèi)在換能器的多個(gè)位置xi處的平均聲能 P~(xi,t1,t2)=∫t1t2P2(xi,t)dt.]]>
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，使用以下數(shù)學(xué)表達(dá)式通過對所確定的 進(jìn)行插值來確定在至少一個(gè)位置x處的平均聲能P~(x,t1,t2)=Σi=1NP~(xi,t1,t2)g(x,xi,σ)]]>其中，g(x，xi，σ)為滿足以下條件的核函數(shù)▿2g=∂g∂σ]]> 大約等于1。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中，g(x，xi，σ)為核函數(shù)g(x,xi,σ)=Exp-((x1-xi1σ)22σ)·Exp-((x2-xi2σ)22σ).]]>
37.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，還包括在顯示裝置上顯示所述平均聲能
38.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，還包括確定多個(gè)連續(xù)時(shí)間間隔內(nèi)的平均聲能，每一個(gè)平均聲能都是使用涉及所述信號(hào)P(xi，t)中的至少一個(gè)的算法來確定的。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，還包括在顯示裝置上依次顯示各個(gè)所確定的平均聲能的表示。
40.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，還包括確定多個(gè)連續(xù)時(shí)間間隔內(nèi)的平均聲能，每一個(gè)平均聲能都是使用涉及所述信號(hào)P(xi，t)中的至少一個(gè)的算法來確定的。
41.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，還包括對于一個(gè)或更多個(gè)頻段中的每一個(gè)，(1)在該頻段內(nèi)對所述信號(hào)P(xi，t)進(jìn)行帶通濾波；以及(2)根據(jù)經(jīng)濾波的信號(hào)中的至少一個(gè)來確定所述頻段的平均聲能函數(shù)。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，還包括在顯示裝置上顯示針對頻段而確定的平均聲能函數(shù)中的一個(gè)或更多個(gè)。
43.一種方法，用于對源自個(gè)體的心血管系統(tǒng)的至少一部分的聲音進(jìn)行分析，該方法包括(1)將N個(gè)換能器固定在所述個(gè)體的胸部范圍內(nèi)的表面上，其中N為整數(shù)，對于i＝1到N，第i換能器固定在位置xi處，并生成表示該位置xi處的壓力波的初始信號(hào)P(xi，t)；以及(2)對所述信號(hào)P(xi，t)進(jìn)行處理，以根據(jù)該信號(hào)生成所述心血管系統(tǒng)的至少一部分的圖像。
44.一種處理器，其被構(gòu)造用來接收信號(hào)P(xi，t)，并根據(jù)該信號(hào)生成心血管系統(tǒng)的至少一部分的圖像。
45.根據(jù)權(quán)利要求23所述方法的一種應(yīng)用，用于診斷心血管疾病。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的應(yīng)用，其中從至少包括心律失常和心臟瓣膜疾病的組中選擇所述疾病。
47.一種機(jī)器可讀的程序存儲(chǔ)裝置，其實(shí)際上包含有可由機(jī)器執(zhí)行的指令程序，以執(zhí)行用于對源自個(gè)體的心血管系統(tǒng)的至少一部分的聲音進(jìn)行分析的方法步驟，包括對N個(gè)初始信號(hào)P(xi，t)進(jìn)行處理，以生成經(jīng)濾波的信號(hào)，在該經(jīng)濾波的信號(hào)中已去除了所述信號(hào)P(xi，t)中的不是由心血管音產(chǎn)生的至少一個(gè)分量，其中N為整數(shù)，這些初始信號(hào)表示位置xi處的壓力波，i＝1到N。
48.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)中包含有計(jì)算機(jī)可讀的程序代碼，用于對源自個(gè)體的心血管系統(tǒng)的至少一部分的聲音進(jìn)行分析，包括對N個(gè)初始信號(hào)P(xi，t)進(jìn)行處理，以生成經(jīng)濾波的信號(hào)，在該經(jīng)濾波的信號(hào)中已去除了所述信號(hào)P(xi，t)中的不是由心血管音產(chǎn)生的至少一個(gè)分量，其中N為整數(shù)，這些初始信號(hào)表示位置xi處的壓力波，i＝1到N。
全文摘要
一種用于對源自個(gè)體的心血管系統(tǒng)的至少一部分的聲音進(jìn)行分析的方法和系統(tǒng)。將N個(gè)換能器固定在所述個(gè)體的胸部范圍內(nèi)的表面上，其中N為整數(shù)。對于i＝1到N，第i換能器固定在位置x
文檔編號(hào)A61B5/02GK1819797SQ200480019442
公開日2006年8月16日 申請日期2004年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月2日
發(fā)明者梅厄·博特沃爾, 伊加爾·庫什尼爾 申請人:迪普布雷茲有限公司