一種基於a型超聲的排尿監測報警裝置及監測報警方法

2023-11-30 09:49:41

專利名稱：一種基於a型超聲的排尿監測報警裝置及監測報警方法
技術領域：
本發明屬於醫學檢測技術領域，一種基於A型超聲的排尿監測報警裝置及監測報
警方法。
背景技術：
對正常人來說，膀胱充盈到一定程度時時會產生尿意，促使人排尿。而對於某些智力遲緩的患者、脊髓損傷的患者、某些老年人和嬰幼兒來說，這些人或者不會產生尿意，或者由於神經發育等原因無法控制排尿，這其中很多尿失禁病人需要專人護理，護理人員的工作量巨大，通過實時監測膀胱並進行排尿預警裝置，護理人員的工作強度大大減小。除此之外，排尿預警裝置對於因神經原因引起的尿失禁的治療也有促進作用。臨床上常用的一種護理方法是導尿法，即通過膀胱內置入導尿管引流尿液，但該方法具有侵入性，可能導致尿路繼發感染。目前，已公開的幾種檢測膀胱尿量的方法、技術與儀器，如基於影像學運用公式估計尿量的B超檢測法、使用三維體積計算法計算尿量的可攜式尿量檢測儀等，但是這些檢測方法或檢測儀不適用於連續的尿量檢測，也不具備排尿預警功能。而公開的通過計算膀胱尿量來進行排尿預警的方法，需要運用多個超聲探頭或者通過探頭掃描整個膀胱的方式來對計算尿量，系統過於複雜，成本很高。

發明內容
針對現有技術中存在的問題，本發明提出一種基於A型超聲的排尿監測報警裝置及監測報警方法。本發明利用一個角度可調的A型超聲探頭，通過對膀胱上壁位置的實時監測，實現了小型化、便攜與連續監測的功能。而且本發明的信號分析處理較為簡便，有效降低了成本。本發明提出的一種基於A型超聲的排尿監測報警裝置，主要包括一個角度可調的 A型超聲探頭、A型超聲發射接收模塊、超聲信號處理模塊和報警模塊。所述的A型超聲發射接收模塊包括脈衝信號發生器、超聲發射接收控制模塊和信號濾波放大電路。所述的超聲信號處理模塊包括信號分析處理模塊和A/D數據採集電路。所述的A型超聲探頭、脈衝信號發生器、超聲發射接收控制模塊、信號濾波放大電路、A/D數據採集電路和報警模塊順次相連。所述的信號分析處理模塊通過DSP信號處理晶片來實現，信號分析處理模塊9接收A/D數據採樣電路傳來的數位訊號，對信號進行濾波和包絡提取處理，通過檢測超聲信號中是否含有膀胱上壁信息以確定膀胱是否達到充盈，當膀胱未達到充盈時，檢測超聲信號中不含有膀胱上壁信號，即超聲傳播方向上沒有膀胱上壁信息，超聲回波信號中不會出現表徵膀胱上壁的波峰，即可確定患者膀胱未充盈，不需報警。當膀胱達到充盈時，檢測超聲信號中含有膀胱上壁信號，即超聲傳播方向上包含膀胱上壁信息，由於膀胱充盈後膀胱上壁位置會反射一部分超聲波，因此在超聲回波信號中能夠檢測到表徵膀胱上壁的波峰， 即可確定膀胱已達到充盈，進行報警。所述的A/D數據採集電路8由A/D模數轉換晶片實現，用於將模擬信號轉化為數位訊號。本發明提出的一種基於A型超聲的排尿監測報警方法，具體包括以下幾個步驟步驟一將基於A型超聲的排尿監測報警裝置固定在患者下腹正中矢狀面的恥骨聯合位置，根據不同患者的膀胱類型在正中矢狀面上與矢狀軸呈-30° +30°的範圍內調整A型超聲探頭的角度。步驟二 啟動A型超聲發射接收模塊；步驟三通過脈衝信號發生器激勵A型超聲探頭向被測對象的腹部恥骨聯合位置發射A型超聲信號；步驟四A型超聲探頭接收被測部位產生的回波信號，並轉化為電脈衝信號；步驟五A型超聲探頭將電脈衝信號發送至信號濾波放大電路，電脈衝信號經信號濾波放大電路進行濾波、放大處理後，向A/D數據採集電路發送，由A/D數據採集電路將濾波放大處理後的電脈衝信號由模擬信號轉化為數位訊號，並將該數位訊號發送至信號分析處理模塊步驟六若超聲傳播路徑上包含膀胱上壁信息，即膀胱已經充盈，則信號分析處理模塊接收到的數位訊號中包含表徵膀胱上壁的波峰，則報警模塊進行報警，若超聲傳播路徑上沒有膀胱上壁信息，即膀胱尚未充盈，則信號分析處理模塊接收到的數位訊號中不包含表徵膀胱上壁的波峰，則返回步驟三。本發明的優點在於1、本發明提出一種基於A型超聲的排尿監測報警裝置及監測報警方法，裝置小巧，便於攜帶，適合多種場合。2、本發明提出一種基於A型超聲的排尿監測報警裝置及監測報警方法，通過電池供電，可實現膀胱尿量的連續監測，可用性強。3、本發明提出一種基於A型超聲的排尿監測報警裝置及監測報警方法，裝置信號分析處理過程簡便，成本較低。


圖1 本發明提出的一種基於A型超聲的排尿監測報警裝置的結構示意圖；；圖2 本發明提出的一種基於A型超聲的排尿監測報警裝置應用於待測患者的示意圖；圖3-A 當膀胱未充盈時，回波信號中沒有膀胱上壁信號示意圖；圖3-B 當膀胱部分充盈且未達到設定閾值時，回波信號中仍未檢測到膀胱上壁信號示意圖；圖3-C 當膀胱充盈時，回波信號中檢測到膀胱上壁信號示意圖；圖4:本發明提出的一種基於A型超聲的排尿監測報警方法的流程圖；圖5-A 普通使用者使用時，A型超聲換能器角度示意圖；圖5-B 當使用者尿量充盈時膀胱上壁位置較低，超聲換能器向負角度調節示意圖；圖5-C:當使用者尿量充盈時膀胱上壁位置較高，超聲換能器向正角度調節示意圖。
圖中I-A型超聲探頭2-A型超聲發射接收模塊4-報警模塊5-脈衝信號發生器7-信號濾波放大電路8-A/D數據採集電路
具體實施例方式以下結合附圖對本發明進行詳細發明。本發明提出的一種基於A型超聲的排尿監測報警裝置，如圖1所示，主要包括一個角度可調的A型超聲探頭1、A型超聲發射接收模塊2、超聲信號處理模塊3和報警模塊4。 所述的A型超聲發射接收模塊2包括脈衝信號發生器5、超聲發射接收控制模塊6和信號濾波放大電路7。所述的超聲信號處理模塊包括信號分析處理模塊9和A/D數據採集電路 8，如圖2，所述的A型超聲探頭1、脈衝信號發生器5、超聲發射接收控制模塊6、信號濾波放大電路7、A/D數據採集電路8和報警模塊4順次相連。所述的脈衝信號發生器5、信號濾波放大電路7、A/D數據採樣電路8、信號分析處理模塊9、報警模塊4均通過電源供電。所述的信號分析處理模塊9通過DSP信號處理晶片來實現，信號分析處理模塊9 接收A/D數據採樣電路8傳來的數位訊號，對信號進行濾波和包絡提取處理，通過檢測超聲信號中是否含有膀胱上壁信息以確定膀胱是否達到充盈，當膀胱未達到充盈時，檢測超聲信號中不含有膀胱上壁信號，即超聲傳播方向上沒有膀胱上壁信息，超聲回波信號中不會出現表徵膀胱上壁的波峰，即可確定患者膀胱未充盈，不需報警。當膀胱達到充盈時，檢測超聲信號中含有膀胱上壁信號，即超聲傳播方向上包含膀胱上壁信息，由於膀胱充盈後膀胱上壁位置會反射一部分超聲波，因此在超聲回波信號中能夠檢測到表徵膀胱上壁的波峰，即可確定膀胱已達到充盈，進行報警。所述的A/D數據採集電路8由A/D模數轉換晶片實現，用於將模擬信號轉化為數位訊號。正常人膀胱充盈時膀胱上壁位置約處在恥骨聯合位置，膀胱較為隆起者的膀胱充盈時膀胱上壁位置高於聯合恥骨上緣，而膀胱較為扁平者的膀胱上壁未到達聯合恥骨上緣，因此在設定A型超聲探頭1角度時需根據不同患者的類型靈活調整。正常患者約為-5° +5°，膀胱較為隆起的患者為+5° +15°，膀胱較為扁平的患者為 _5° _15° οA型超聲發射接收模塊2與A型超聲探頭1連接，A型超聲發射接收模塊2發射脈衝信號，激勵A型超聲探頭1發射超聲波，超聲波經組織發射後的回波信號經A型超聲探頭1轉化為電信號後被A型超聲發射接收模塊2接收並放大，然後再由超聲信號處理模塊 3採集轉換成數位訊號並分析，判斷數位訊號中是否含有膀胱上壁信息，如果含有膀胱上壁信息，則報警模塊4報警，提醒護理人員或患者本人。所述的A型超聲探頭1固定在患者下腹正中矢狀面上恥骨聯合位置，在脈衝信號發生器5產生的脈衝信號的激勵下A型超聲探頭1發射超聲波，A型超聲探頭1將收集回波信號轉化為電脈衝信號後傳回信號濾波放大電路7進行放大。超聲發射接收控制模塊6控制脈衝信號發生器5產生脈衝信號，並控制信號濾波放大電路7將接收到的信號進行濾波和放大。經放大後的電脈衝信號再由信號濾波放大電路7發送至A/D採集電路8，由A/D數據採集電路8轉化為數位訊號，再將數位訊號傳給信號分析處理模塊9進行濾波和包絡提取處理，判斷是否檢測到膀胱上壁，若檢測
3-超聲信號處理模塊 6-超聲發射接收控制模塊 9-信號分析處理模塊到膀胱上壁信息，則通過與信號分析處理模塊9相連的報警模塊4報警。當患者的膀胱沒有充盈時、部分充盈和完全充盈時，A型超聲發射接收模塊2接收的超聲信號從圖3-A、3-B和3-C中可以看出當膀胱充盈時，膀胱上壁信號進入超聲傳播路徑中，超聲信號的特定位置出現超聲回波。所述的超聲信號處理模塊3除了能夠進行閾值判斷外，還可以進行濾波處理，以除去回波信號中的噪聲。本發明提出的一種基於A型超聲的排尿監測報警方法，如圖4所示，具體包括以下幾個步驟步驟一將基於A型超聲的排尿監測報警裝置固定在患者下腹正中矢狀面的恥骨聯合位置，根據不同患者的膀胱類型在正中矢狀面上與矢狀軸呈-30° +30°的範圍內調整A型超聲探頭1的角度。正常患者約為-5° +5°，膀胱較為隆起的患者為+5° +15°，膀胱較為扁平的患者為-5° -15°。步驟二 啟動A型超聲發射接收模塊2 ；步驟三通過脈衝信號發生器5激勵A型超聲探頭1向被測對象的腹部恥骨聯合位置發射A型超聲信號；步驟四A型超聲探頭1接收被測部位產生的回波信號，並轉化為電脈衝信號；步驟五A型超聲探頭1將電脈衝信號發送至信號濾波放大電路7，電脈衝信號經信號濾波放大電路7進行濾波、放大處理後，向A/D數據採集電路8發送，由A/D數據採集電路8將濾波放大處理後的電脈衝信號由模擬信號轉化為數位訊號，並將該數位訊號發送至信號分析處理模塊9步驟六若超聲傳播路徑上包含膀胱上壁信息，即膀胱已經充盈，則信號分析處理模塊9接收到的數位訊號中包含表徵膀胱上壁的波峰，則報警模塊進行報警，若超聲傳播路徑上沒有膀胱上壁信息，即膀胱尚未充盈，則信號分析處理模塊9接收到的數位訊號中不包含表徵膀胱上壁的波峰，則返回步驟三。由於使用患者的個體差異，不同患者膀胱充盈時，膀胱充盈時對應的膀胱上壁位置略有不同。因此，在本發明中通過使用角度可調的A型超聲探頭1，便於根據使用者的個體情況選擇或調整A型超聲探頭1的角度，如圖5-A所示，正常患者使用時A型超聲探頭1 角度水平，膀胱充盈時對應的膀胱上壁位置可達到超聲位置。如圖5-B所示，若患者膀胱充盈時較為扁平，則A型超聲探頭1角度需向負角度方向調整。如圖5-C所示，若患者膀胱充盈時較為隆起，則A型超聲探頭1角度需向正角度方向調整。
權利要求
1.一種基於A型超聲的排尿監測報警裝置，其特徵在於包括一個角度可調的A型超聲探頭、A型超聲發射接收模塊、超聲信號處理模塊和報警模塊；所述的A型超聲發射接收模塊包括脈衝信號發生器、超聲發射接收控制模塊和信號濾波放大電路；所述的超聲信號處理模塊包括信號分析處理模塊和A/D數據採集電路；所述的A型超聲探頭、脈衝信號發生器、超聲發射接收控制模塊、信號濾波放大電路、A/D數據採集電路和報警模塊順次相連；所述的信號分析處理模塊通過DSP信號處理晶片來實現，對信號進行濾波和包絡提取處理，通過檢測超聲信號中是否含有膀胱充盈時的膀胱上壁信號以確定膀胱是否達到充盈。
2.根據權利要求1所述的一種基於A型超聲的排尿監測報警裝置，其特徵在於所述的A/D數據採集電路由A/D模數轉換晶片實現，用於將模擬信號轉化為數位訊號。
3.根據權利要求1所述的一種基於A型超聲的排尿監測報警裝置，其特徵在於所述的脈衝信號發生器、信號濾波放大電路、A/D數據採樣電路、信號分析處理模塊和報警模塊均通過電源供電。
4.一種基於A型超聲的排尿監測報警方法，其特徵在於具體包括以下幾個步驟步驟一將基於A型超聲的排尿監測報警裝置固定在患者下腹正中矢狀面上恥骨聯合上方，在正中矢狀面上與矢狀軸呈-30° +30°的範圍內調整A型超聲探頭的角度；步驟二 啟動A型超聲發射接收模塊；步驟三通過脈衝信號發生器激勵A型超聲探頭向被測對象的腹部恥骨聯合位置發射 A型超聲信號；步驟四A型超聲探頭接收被測部位產生的回波信號，並轉化為電脈衝信號；步驟五A型超聲探頭將電脈衝信號發送至信號濾波放大電路，電脈衝信號經信號濾波放大電路進行濾波、放大處理後，向A/D數據採集電路發送，由A/D數據採集電路將濾波放大處理後的電脈衝信號由模擬信號轉化為數位訊號，並將該數位訊號發送至信號分析處理模塊；步驟六當超聲傳播路徑上包含膀胱上壁，膀胱已經充盈，則信號分析處理模塊接收到的數位訊號中包含表徵膀胱上壁的波峰，則報警模塊進行報警；當超聲傳播路徑上沒有膀胱上壁，即膀胱尚未充盈，則信號分析處理模塊接收到的數位訊號中不包含表徵膀胱上壁的波峰，則返回步驟三。
5.根據權利要求4所述的一種基於A型超聲的排尿監測報警裝置，其特徵在於所述的步驟一中調整A型超聲探頭的角度具體為正常患者A型超聲探頭角度為-5° +5°，膀胱隆起患者A型超聲探頭角度為+5° +15°，膀胱扁平患者A型超聲探頭角度為 _5° _15° ο
全文摘要
本發明提出的一種基於A型超聲的排尿監測報警裝置及監測報警方法，該排尿監測報警裝置包括一個角度可調的A型超聲探頭、A型超聲發射接收模塊、超聲信號處理模塊和報警模塊，A型超聲發射接收模塊包括脈衝信號發生器、超聲發射接收控制模塊和信號濾波放大電路，超聲信號處理模塊包括信號分析處理模塊和A/D數據採集電路。該A型超聲的排尿監測報警裝置小巧，便於攜帶，通過電池供電，可實現膀胱尿量的連續監測，可用性強。且該監測報警方法中裝置信號分析處理過程簡便，成本較低。
文檔編號A61B8/08GK102178550SQ201110059698
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月11日 優先權日2011年3月11日
發明者李德玉, 李立峰, 楊松巖, 樊瑜波, 牛海軍, 王立, 蒲放 申請人:北京航空航天大學