用于電生理學信號的非局域均值濾波的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關申請
[0002] 本申請要求2013年1月17日提交的發(fā)明名稱為"用于生理信號的非局域平均濾 波"的美國臨時專利申請No. 61/753803的權(quán)益，通過參考將其全部內(nèi)容并入本文。
技術(shù)領域
[0003] 本公開涉及用于電生理學信號的非局域平均濾波。
【背景技術(shù)】
[0004] 在包括腦電描記法、心電描記法、肌電描記法、眼電描記法等的各種應用當中感測 電生理學信號。在一些應用中，線路濾波器（line filter)可能無法去除某些影響因素（例 如，頻移等）導致的噪聲。由于大多數(shù)現(xiàn)有的方案針對選定的小間隔使用基于頻率的方案， 因而來自間隔邊界的偽像（artifact)可能污染跨整個間隔的濾波結(jié)果。隨著從信號提取 的信息的電平的增大，這一污染傾向于更加不利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本公開涉及用于電生理學信號的非局域均值濾波。
[0006] 在一個范例中，一種非暫態(tài)計算機可讀介質(zhì)具有可由處理器執(zhí)行的指令，所述指 令被編程為執(zhí)行一種方法。所述方法可以包括向給定電生理學信號應用非局域均值濾波 器，以提供第一恢復信號和第一殘余信號。所述方法還可以包括向第一恢復信號和第一殘 余信號中的一個應用非局域均值濾波器，以提供特征信號和第二殘余信號。所述方法還可 以包括使第一恢復信號與特征信號合并以提供給定電生理學信號的經(jīng)濾波的版本。
[0007] 作為另一范例，所述濾波器系統(tǒng)可以包括非局域均值濾波器，該非局域均值濾波 器包括被配置為對給定電生理學信號的每個樣本的鄰域內(nèi)的相鄰樣本進行自適應求平均 的空間濾波器部件和強度濾波器部件?？梢詫V波器控制配置為對空間參數(shù)數(shù)據(jù)進行設置 從而根據(jù)給定電生理學信號的采樣空間內(nèi)的距離對空間濾波器部件加以配置，并且將所述 濾波器控制配置為對強度參數(shù)數(shù)據(jù)進行設置從而根據(jù)給定電生理學信號中的樣本之間的 強度差對強度濾波器部件的加權(quán)加以配置。
[0008] 作為又一范例，一種方法可以包括存儲至少表示從患者采集的給定電生理學信號 的輸入電信號數(shù)據(jù)?？梢韵蛩鼋o定電生理學信號應用非局域均值濾波器，所述非局域均 值濾波器包括根據(jù)給定電生理學信號的每個樣本與其相鄰樣本之間的距離提供給定電生 理學信號的空間域內(nèi)的空間濾波的空間濾波器部件。所述濾波器還可以包括強度濾波器部 件，從而根據(jù)給定電生理學信號的每個樣本與其相鄰樣本之間的強度差提供給定電生理學 信號的強度域內(nèi)的濾波。所述方法還可以包括響應于控制輸入從而建立對空間濾波器部件 和強度濾波器部件的每個的加權(quán)的控制參數(shù)。可以在所述應用和所述控制的基礎上存儲經(jīng) 濾波的信號數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0009] 圖1描繪了一種NLM濾波器系統(tǒng)的范例。
[0010] 圖2描繪了利用NLM濾波來去噪的范例。
[0011] 圖3說明了去噪信號和原始信號的范例。
[0012] 圖4描繪了尖峰去除的范例。
[0013] 圖5描繪了尖峰去除的另一范例。
[0014] 圖6描繪了能夠?qū)嵤㎞LM濾波的繪圖系統(tǒng)的范例。
【具體實施方式】
[0015] 本公開涉及能夠從感測到的電生理學信號當中減少噪聲的非局域均值（NLM)濾 波。如文中公開的，NLM濾波可以指基于強度的對生理信號進行濾波的方案。例如，可以將 NLM濾波器配置為去除白噪聲（例如，高斯噪聲）、固定頻率噪聲（例如，電源線噪聲）和/ 或瞬態(tài)噪聲（例如，尖峰噪聲）。
[0016] 文中所公開的系統(tǒng)和方法能夠在應用于信號的非局域平均濾波應用的基礎上識 別和處理給定幾何表面的電生理學信號。例如，可以將文中公開的非局域均值濾波應用于 重構(gòu)到幾何表面（例如，心內(nèi)膜表面或心外膜表面）上的或者以其它方法從信號測量導出 的信號。在其他范例中，可以將文中公開的非局域均值濾波應用于直接從患者組織的表面 測得的電生理學信號。
[0017] 例如，可以將文中公開的系統(tǒng)和方法用作診斷和/或處理工作流的部分，從而在 向患者采集的電活動的基礎上促進對肌肉纖維顫動機制的識別和治療。在一些范例中，患 者的電活動可以包括對體表電活動的非侵入式體表測量結(jié)果?；蛘呋虼送?，患者的電活動 可以包括對心臟電活動的侵入式測量結(jié)果，包括心外膜測量和/或心內(nèi)膜測量結(jié)果。盡管 在本中中很多范例是在心臟電信號的背景下描述的，但是應當理解文中公開的方案同樣適 用于其他電生理學信號，例如，腦電描記法、肌電圖學、眼電描記法等。
[0018] 圖1描繪了能夠?qū)嵤┯糜谔幚磔斎腚姅?shù)據(jù)14的NLM濾波器12的濾波器系統(tǒng)10 的范例。輸入電數(shù)據(jù)14可以對應于電生理學信號，例如，可以對應于由一個或多個電極獲 得的生理信號。能夠應用電極對電活動進行非侵入式測量，例如，可以將電極置于患者的體 表上，例如，患者的頭部（例如，用于腦電描記法等）、患者的胸部（例如，用于心電描記法 而言）或者其他非侵入位置上。在其他范例中，可以由（例如）一個或多個置于患者體內(nèi) 的（例如，在EP研究等過程中置于引線或籃式導管上的）電極非侵入式地采集輸入電數(shù)據(jù) 14。在其他范例中，輸入電數(shù)據(jù)14既可以包括以非侵入方式采集的電信號，又可以包括以 侵入方式米集的電信號。
[0019] 在一些范例中，在實施NLM濾波器12之前，可以對原始信號實施初始線路濾波，例 如，低通濾波或其他濾波，以提供對應的輸入電數(shù)據(jù)14。也可以使用額外的信號處理技術(shù)提 供這樣的輸入電數(shù)據(jù)14。作為范例，所述的信號處理技術(shù)可以包括，例如通過基于在體表上 測得的電數(shù)據(jù)以及幾何數(shù)據(jù)求解反解，來向心外膜或其他包膜（envelope)上進行電描記 圖重構(gòu)。
[0020] 將NLM濾波器12配置為在每個樣本的鄰域內(nèi)對輸入信號（例如，輸入電數(shù)據(jù)14 提供的）的每個進行空間和/或時間上的自適應求平均，從而濾除噪聲，并提供輸入信號的 經(jīng)濾波的版本，其被示出為經(jīng)濾波的信號數(shù)據(jù)16。可以將濾波器系統(tǒng)10配置為向每個輸入 信號應用濾波，其包括但不限于應用NLM濾波器12,并且在經(jīng)濾波的信號數(shù)據(jù)16中提供對 應的經(jīng)濾波的輸出信號。將這樣的其他濾波示意性地示出為一個或多個其他濾波器26。
[0021] NLM濾波器12被配置為通過結(jié)合在輸入信號中提供的空間信息和強度信息來執(zhí) 行去噪聲。如文中使用的，空間信息可以表示幾何距離（例如，二維或三維幾何結(jié)構(gòu)中的距 離）和/或時間距離（例如，一個或多個信號的采樣點的時間標引（time index)之間的時 間距離）。如圖1中所示出的，NLM濾波器12包括空間濾波器部件18和強度濾波器部件 20?？臻g濾波器部件18能夠使NLM濾波器12考慮給定信號中的點的空間和/或時間距離。 例如，所述空間濾波器部件可以被配置為根據(jù)在信號的給定采樣點和相對于這樣的信號采 樣點的對應樣本鄰域內(nèi)的一個或者多個信號的其它點之間的相對時間特性（例如，絕對時 間或時間差），來對應用于所述信號的濾波器進行加權(quán)。或者或此外，空間濾波器部件18能 夠使NLM濾波器12根據(jù)給定信號的位置與跨幾何表面的一個或多個其他信號之間（例如， 在二維或三維幾何結(jié)構(gòu)當中）的幾何距離來施加濾波器中的加權(quán)。強度濾波器部件20基 于信號樣本點和每個樣本點的鄰域內(nèi)的對應樣本的相對幅值來實施加權(quán)。因而，利用所述 鄰域內(nèi)的樣本的相對強度和幅度來執(zhí)行對輸入信號的平滑處理和去噪。
[0022] 能夠基于對于一個或多個參數(shù)的設置，來針對由輸入電數(shù)據(jù)14所表示的每個輸 入信號或者針對每個相應信號的選定部分對NLM濾波器12進行編程。所述可編程參數(shù)可 以包括空間濾波器部件18的參數(shù)和強度濾波器部件20的參數(shù)。如上所述，由輸入電數(shù)據(jù) 14所表示的每個輸入電信號可以表示跨患者組織的幾何表面的不同空間位置處的電活動。
[0023] 為了對空間濾波器部件18和/或強度濾波器部件20加以配置，濾波器系統(tǒng)10包 括對應的濾波器控制22。在圖1的范例中，濾波器控制22包括被編程為對NLM濾波器12 進行配置的濾波器配置功能24。濾波器配置功能24被編程為對一個或多個其他濾波器26 進行配置。濾波器控制22和配置功能能夠用于響應于控制輸入32對NLM濾波器12和/ 或其他濾波器26加以配置，如文中所公開的。
[0024] 在圖1的范例中，濾波器配置功能部24能夠?qū)臻g參數(shù)數(shù)據(jù)28和強度參數(shù)數(shù)據(jù) 30進行設置，從而分別對空間濾波器部件18和強度濾波器部件20加以配置。通過將空間 參數(shù)數(shù)據(jù)28和強度參數(shù)數(shù)據(jù)30應用于NLM濾波器12,所述NLM濾波器能夠基于由輸入電 數(shù)據(jù)14所表示的輸入電信號中的空間距離和強度差這兩者來執(zhí)行去噪和/或其他濾波器 操作。在這一語境下以及在文中公開的很多范例當中，空間參數(shù)對應于與輸入信號相關的 時間距離（例如，時間距離），從而使得樣本點和樣本鄰域內(nèi)的樣本之間的距離對應于各個 樣本中的每個的時間差。在其他范例中，所述空間參數(shù)可以對應于在一個位置采樣的給定 信號與幾何表面的其他位置上的一個或多個其他信號之間的幾何距離（例如，空間域的二 維或三維幾何結(jié)構(gòu)）。因此，可以根據(jù)是否希望對空間和/或強度濾波施以提高的加權(quán)來針 對不同的應用對所述NLM濾波器做出不同的配置。例如，可以利用不同的空間參數(shù)來控制 在應用濾波時將如何對相鄰樣本之間的距離加以強調(diào)或去強調(diào)。或者或此外，可以實施不 同的強度參數(shù)（例如，基于強度差），以控制將響應于NLM濾波在給定信號中去除或者保持 幅度差異的程度。
[0025] 作為范例，濾波器配置功能24能夠根據(jù)控制輸入32對空間參數(shù)數(shù)據(jù)28和/或強 度參數(shù)數(shù)據(jù)30加以配置?？梢愿鶕?jù)應用要求來對控制輸入32加以設置。例如，可以響應 于選擇將實施的濾波類型的用戶輸入來提供控制輸入32。在其他范例中，可以響應于為空 間參數(shù)數(shù)據(jù)28和強度數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)30之一