基于多分区肠鸣音监测的肠道动力量化评估方法及系统与流程

本发明涉及生理声学信号监测，特别涉及一种基于多分区肠鸣音监测的肠道动力量化评估方法及系统。

背景技术：

1、肠道运动过程中产生的体表声学信息可用于反映肠道活动状态。现有肠鸣音监测多采用人工听取或单点声学采集方式，采集结果容易受贴附位置、监测时长和使用环境影响，难以连续反映不同腹部区域内肠鸣音活动的分布情况，也不利于形成可比较的量化结果。

2、在实际监测环境中，腹部体表声学信号幅值较弱，环境声、佩戴摩擦以及体动干扰容易与肠鸣音信号混叠。若仅对单路信号进行能量判断，容易出现肠鸣音漏检、噪声误检以及同一声响在不同采集位置重复计数的问题，影响肠鸣音监测结果的稳定性和客观性。

3、因此，如何在体表无创采集条件下，提高肠鸣音信号的抗干扰能力，建立不同采集位置之间的时间一致性和事件对应关系，并获得能够表征肠鸣音发生区域及活动强度的量化参数，成为肠道活动声学监测技术中需要解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有肠鸣音监测中单点采集难以反映腹部不同区域的肠鸣音活动分布、环境声和佩戴摩擦容易干扰体表声学信号、同一声响在不同采集位置容易重复计数的问题，本发明提供一种基于多分区肠鸣音监测的肠道动力量化评估方法及系统，用于在体表采集条件下获取不同腹部分区的声学信号，并结合参考信号进行噪声抵消、事件关联和发生区域确定，从而得到能够表征肠鸣音活动强弱和区域分布的肠道动力量化参数。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种基于多分区肠鸣音监测的肠道动力量化评估方法，包括：

4、s101，通过分设于不同腹部分区的多个腹部接触声学头采集多路分区混合声信号，通过参考噪声采集通道采集参考信号，由中心采集器同步接收并写入时间戳；

5、s102，根据参考信号估计并抵消分区混合声信号中的噪声，得到分区肠鸣音信号；

6、s103，检测分区肠鸣音信号中的候选肠鸣音事件，跨通道关联候选肠鸣音事件，按关联结果合并或保留候选肠鸣音事件，得到肠鸣音事件；

7、s104，根据关联结果、肠鸣音事件的声学特征及对应腹部分区确定发生区域；

8、s105，按照发生区域统计肠鸣音事件，得到肠道动力量化参数。

9、进一步地，多个腹部接触声学头分别贴附于上腹、中腹和下腹中的至少两个腹部分区；参考信号包括环境噪声参考麦克风采集的环境噪声信号和三轴运动传感器采集的运动参考信号。

10、进一步地，同步接收并写入时间戳包括：多个腹部接触声学头经柔性差分线接入中心采集器的多通道音频adc并共用采样时钟；多通道音频adc的输出端、环境噪声参考麦克风和三轴运动传感器分别接入中心采集器的主控；主控为各信号写入时间戳，得到带时间戳的分区混合声信号和参考信号。

11、进一步地，噪声的抵消包括：将参考信号和分区混合声信号同步分帧；采用当前滤波参数，根据参考信号帧估计分区混合声信号帧中的噪声，得到噪声估计帧；将分区混合声信号帧减去噪声估计帧，得到当前分区肠鸣音信号帧；根据参考信号帧和当前分区肠鸣音信号帧确定下一滤波参数；将下一滤波参数用于后一同步信号帧，逐帧进行噪声估计、相减和滤波参数确定，得到分区肠鸣音信号。

12、进一步地，下一滤波参数按照以下方式确定：计算参考信号帧与同步的分区混合声信号帧的互相关函数幅值的最大值；最大值不低于相关阈值时，按照最小均方准则，根据参考信号帧和当前分区肠鸣音信号帧更新当前滤波参数；最大值低于相关阈值时保持当前滤波参数；将更新或保持的当前滤波参数作为下一滤波参数。

13、进一步地，肠鸣音事件的检测和跨通道关联包括：根据短时能量或肠鸣音频带能量占比筛选候选信号帧，将连续的候选信号帧合并为候选肠鸣音事件；计算不同腹部分区的候选肠鸣音事件的发生时间差和频谱相似度，合并时间差不超过时间阈值且频谱相似度不低于相似度阈值的候选肠鸣音事件，保留其余候选肠鸣音事件，得到肠鸣音事件。

14、进一步地，发生区域的确定包括：对于经合并得到的肠鸣音事件，根据肠鸣音事件在不同腹部分区的对应信号确定到达时间差、信号能量差和频谱特征，并分别对腹部分区排序；各项排序的首位分区相同时，将首位分区确定为发生区域；各项排序的首位分区不同时，根据各项排序结果确定发生区域；对于经保留得到的肠鸣音事件，将肠鸣音事件所在信号通道对应的腹部分区确定为发生区域。

15、进一步地，腹部分区的排序以及根据各项排序结果确定发生区域包括：根据互相关函数峰值的时延确定到达先后，根据声能积分确定能量高低，根据肠鸣音频带能量占比确定频谱特征；按照到达由早至晚、能量由高至低和肠鸣音频带能量占比由高至低赋予秩次；将各腹部分区在各项排序中的秩次相加，并将秩次之和最小的一个或多个腹部分区确定为发生区域。

16、进一步地，肠道动力量化参数的得到包括：根据通道脱落状态和运动伪影确定各腹部分区的有效监测时段；对同一肠鸣音事件在每个发生区域保留一次计数；按照有效监测时段计算各发生区域的事件率、持续时间占比和平均声能中的至少一种，得到肠道动力量化参数。

17、第二方面，本发明还提供一种基于多分区肠鸣音监测的肠道动力量化评估系统，包括多个腹部接触声学头、参考噪声采集通道和中心采集器，中心采集器设有噪声抵消模块、事件检测模块、事件关联模块、区域确定模块和参数生成模块；多个腹部接触声学头用于分别贴附于不同腹部分区并采集多路分区混合声信号；参考噪声采集通道用于采集参考信号；中心采集器分别连接多个腹部接触声学头和参考噪声采集通道，用于同步接收各信号并写入时间戳；噪声抵消模块用于根据参考信号估计并抵消分区混合声信号中的噪声，得到分区肠鸣音信号；事件检测模块用于检测分区肠鸣音信号中的候选肠鸣音事件；事件关联模块用于跨通道关联候选肠鸣音事件，并按关联结果合并或保留候选肠鸣音事件，得到肠鸣音事件；区域确定模块用于根据关联结果、肠鸣音事件的声学特征及对应腹部分区确定发生区域；参数生成模块用于按照发生区域统计肠鸣音事件，得到肠道动力量化参数。

18、本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

19、通过分设于不同腹部分区的多个腹部接触声学头同步采集分区混合声信号，并由中心采集器写入时间戳，使不同腹部分区的肠鸣音活动能够在同一时间基准下进行比较，有利于反映腹部不同区域内肠鸣音活动的分布情况。

20、通过参考噪声采集通道同步采集参考信号，并根据参考信号估计和抵消分区混合声信号中的噪声，有利于降低环境声、佩戴摩擦以及体动干扰对分区肠鸣音信号的影响，提高体表声学监测结果的稳定性。

21、通过检测候选肠鸣音事件并进行跨通道关联，将相互关联的候选肠鸣音事件合并，将其余候选肠鸣音事件保留，有利于减少同一声响在不同采集位置重复计数，同时保留单个腹部分区内出现的局部声学事件。

22、通过结合关联结果、声学特征和对应腹部分区确定发生区域，并按照发生区域统计肠鸣音事件，能够生成事件率、持续时间占比和平均声能等肠道动力量化参数，有利于形成可比较的肠鸣音活动强弱和区域分布结果。