心音信號分析和識別系統(tǒng)的開發(fā).pdf

1、心音信號是人體最重要的生理信號之一，心音檢測是了解心臟狀態(tài)的一項(xiàng)重要手段，具有心電檢測不可取代的臨床價(jià)值。人工心臟瓣膜鈣化后瓣膜關(guān)閉音的主頻有向高頻方向變化的趨勢，因此可以利用瓣膜關(guān)閉音的頻譜來探測人工心臟瓣膜的退化程度；第一心音的幅度是心肌收縮能力的標(biāo)準(zhǔn)度量，因此可以利用心音對心肌收縮能力進(jìn)行評估；心音圖檢查將心臟聽診形象化，提高了心臟疾病的診斷和鑒別診斷水平。對心音信號進(jìn)行分析并提取其特征參數(shù)，便于醫(yī)生了解心臟的基本情況及做出更加準(zhǔn)

2、確的判斷。 心音信號是非平穩(wěn)信號，為了全面了解心音信號的特征，需要從時(shí)域、頻域、時(shí)-頻域三個(gè)角度對心音信號進(jìn)行分析，提取特征參數(shù)。由于各種干擾的存在，采集到的心音信號質(zhì)量較差，因此在進(jìn)行分析之前要對心音信號進(jìn)行預(yù)處理，消除其包含的各種噪聲。經(jīng)過預(yù)處理后，心音信號質(zhì)量顯著提升，可用于進(jìn)一步分析。 本文基于希爾伯特變換、短時(shí)傅里葉變換、小波分析和黃變換等理論方法，結(jié)合臨床實(shí)踐的需求，對心音分析方法進(jìn)行了較為深入的研究，并在此

3、基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開發(fā)了心音分析系統(tǒng)。論文的主要工作如下： (1)為了消除心音信號中的低頻噪聲，本文提出了基于黃變換的濾波方法，它通過經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸鈱⑿盘柗纸獬梢幌盗械墓逃心B(tài)函數(shù)，根據(jù)固有模態(tài)函數(shù)頻率的不同可以將低頻噪聲分離出來。與小波濾波相比，該方法能有效地消除心音信號中的低頻噪聲。 (2)為了得到更準(zhǔn)確的時(shí)域特征，本文利用希爾伯特變換進(jìn)行包絡(luò)提取。希爾伯特變換可以將信號轉(zhuǎn)化為解析信號，對解析信號求模即可得到信號的包絡(luò)。與歸一

4、化平均香農(nóng)能量相比，該方法不僅結(jié)果更加準(zhǔn)確，在出現(xiàn)心雜音時(shí)也能正確提取心音信號的包絡(luò)。 (3)為了將時(shí)-頻分析的結(jié)果定量化，本文對傳統(tǒng)的時(shí)-頻分析方法進(jìn)行了改進(jìn)。由于時(shí)-頻分析的結(jié)果是三維數(shù)據(jù)，很難定量提取心音信號的特征，為了得到心音信號的時(shí)間一頻率二維分布圖，本文在時(shí)域內(nèi)對時(shí)一頻分析的結(jié)果進(jìn)行分段，每段內(nèi)取幅值最大點(diǎn)對應(yīng)的頻率作為該段的頻率值，據(jù)此可以得到心音在某一時(shí)刻的頻率情況。 (4)為了使心音分析系統(tǒng)便于操作，本