心音能量分析方法及應用研究.pdf

1、心力衰竭是一種非常嚴重的心臟疾病，幾乎所有類型心臟疾病和大血管疾病都可能發(fā)展為心力衰竭。心力衰竭已經給醫(yī)療和社會造成沉重的負擔。能量變化在心力衰竭發(fā)生的機制中起著重要的作用。目前，心臟能量的測量主要基于生物化學和核醫(yī)學方法。心音是心臟作機械功時產生的振動信號，因此心臟的能量狀態(tài)的評估，可以通過對心音能量進行分析來實現(xiàn)。本文對心音能量分析方法進行研究，并以此分析不同類型心音的能量進而對心臟能量的狀態(tài)進行評估。
　　首先選用小波變換對

2、心音信號進行預處理。選擇co if3小波函數用于去噪，只對部分高頻系數進行閾值去噪，以在保留信號主要能量的前提下最大限度地去除噪聲的能量。在此基礎上通過希爾伯特變換提取預處理后心音信號包絡，設置閾值對心音進行定位和分段，為后續(xù)的分析奠定基礎。
　　然后研究心音能量的頻域分析方法。介紹并對比分析采用傅里葉變換、魏格納變換和小波變換對心音能量進行頻域分析的方法和效果。結果表明，傅里葉變換可以從整個頻域給出心音能量的分布情況，但其給出的

3、細節(jié)信息有限使得量化分析時受限。魏格納變換具有較好的直觀性和分辨率，可以很直觀的分析時域和頻域上能量的分布情況，但該方法沒有較適用的心音能量分析的定量指標，需要靠研究人員對能量譜圖進行觀察和分析。采用小波包變換的頻帶能量百分比，可以量化地刻畫出心音能量在高低頻段的分布情況，且采用頻域能量百分比的方法對心音能量進行分析，可以有效避免心音采集差異帶來的誤差，使分析結果更加準確和可信。因此，本文最終選擇計算和分析小波包分解的子頻帶能量百分比的

4、方法對心音能量的頻域分布進行分析。
　　最后，從頻域分布和心音成分能量分數兩個方面，對正常心音和二尖瓣關閉不全、二尖瓣狹窄、主動脈瓣關閉不全、主動脈瓣狹窄和室間隔缺損五類病理性心音的能量進行了分析。對心音進行三層小波包分解并計算子頻帶能量百分比（E1～E8），對數據進行統(tǒng)計分析，結果表明不同類型的心音其E1～E8的分布是不同的，通過這個分布情況可以對心音進行分析和區(qū)別，尤其是高頻段的能量對心音的分析具有較高的價值。同時，計算了心音

5、的第一心音能量分數（S1EF，第一心音能量占心音總能量的比例）和雜音能量分數（MEF，雜音能量占心音總能量的比例），對實驗數據進行統(tǒng)計分析。結果表明，正常心音的第一心音能量分數（S1EF）比病理性心音的S1EF更大，且存在顯著性差異（P<0.01）；從雜音能量分數的角度，對于不同類型的心音，其雜音能量分數也是不同的。最后結合小波包子頻帶能量百分比和心音成分能量分數對不同類型心臟疾病的心臟能量狀態(tài)進行了分析。不同類型的心臟疾病患者的心臟能