[发明专利]一种心音信号量化分析方法及装置

说明书

技术领域

本申请涉及医疗设备技术领域，特别是涉及一种心音信号量化分析方法及装置。

背景技术

心音是由于心脏瓣膜的开关、肌腱和肌肉的舒张收缩、血流的冲击及心血管壁振动而产生的一种复合音。它包含的关于心脏各个部分如心房、心室、大血管、心血管及各个瓣膜功能状态的大量病理信息，是临床评估心脏功能状态的最基本参数。当心血管疾病尚未发展到足以产生临床及病理改变(如心电图变化)以前，心音中出现的杂音和畸变就是重要的诊断信息。因此，心音具有心电不可替代的重要临床诊断优势。同时，心音信号的检测方便、无创、花费极小，可作为心血管病检测、预防的常规手段。

近年来，由于计算机技术、现代数字信号处理技术、模式识别等广泛应用，基于心音信号的心脏疾病智能诊断系统研究成为国外研究热点，而国内在这方法仅处于起步阶段，并且国外研究者虽然展开了系列而深入的研究，但大量采用人工神经网络、支持向量机等分类器进行单一心脏病杂音分类，系统结构不够简单。

另外，采用分类器在对心音信号进行分析时，需要大量的训练样本以提高对心脏疾病的诊断准确度，但在临床上心脏疾病多为混合病，大量完全同类的混合型心脏疾病数据采集使得研究的难度大大增加。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种心音信号量化分析方法及装置，分别提取采集到的心音信号中的特征参数，并计算不同时期的心音能量，根据各时期的心音能量在整个周期中的百分比，就可以确定心音强度、杂音出现的时间以及强度，进而可以实现简单方便地对心音信号进行量化分析，为临床常见心血管疾病诊断提供诊断参数。

为了实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下：

一种心音信号量化分析方法，包括：

采集多个临床听诊位置的心音信号；

对所采集的多个心音信号分别进行预处理；

分别提取预处理后的多个心音信号的心音包络线及特征参数，所述特征参数包括：第一心音、第二心音、收缩期以及舒张期的持续时间和心率；

将每个心音信号的一个心动周期中的收缩期分为第一心音期和收缩杂音期，将舒张期分为第二心音期和舒张杂音期，并分别计算各个时期的帕斯瓦尔能量，即心音能量；

计算各时期的心音能量在整个周期中的百分比，确定正常心音的强度、杂音出现的时间以及强度。

优选地，采用多导同步心音收集装置同时采集主动脉瓣、肺动脉瓣、二尖瓣和三尖瓣相对应的听诊位置的心音信号。

优选地，对所采集的多个心音信号分别进行预处理，包括：

采用带通滤波去除心音信号中的外界低频杂音和高频干扰；

采用小波阈值降噪法对滤波后的心音信号进行降噪；

对降噪后的心音信号进行归一化处理。

优选地，所述分别提取预处理后的多个心音信号的心音包络线及特征参数，包括：

采用变频同态滤波方法自适应滤除心音信号中的乘性噪声并提取心音包络线；

采用自适应双阈值门限法对所述心音包络线进行心音定位与分段，识别出各自心动周期中的第一心音峰值、第二心音峰值以及收缩期、舒张期；

提取第一、第二心音、收缩期以及舒张期的持续时间，并计算心率。

优选地，该方法进一步包括：

提取心音数据库中大量心音数据的心音能量参数；

采用聚类分析算法寻找各心音能量参数的聚类中心以及正常心音、异常心音的能量范围；

将计算得到的所述心音能量与正常心音、异常心音的能量范围进行比较，并判断计算得到的所述心音能量属于正常心音的能量范围或异常心音的能量范围。

优选地，该方法进一步包括：将所述判断结果输出。

一种心音信号量化分析装置，包括：

多导同步心音收集装置，用于采集多个听诊位置的心音信号；

预处理单元，用于对所采集的多个心音信号分别进行预处理；

提取单元，用于分别提取预处理后的多个心音信号的心音包络线及特征参数，所述特征参数包括：第一心音、第二心音、收缩期以及舒张期的持续时间和心率；

心音能量计算单元，用于将每个心音信号的一个心动周期中的收缩期分为第一心音期和收缩杂音期，将舒张期分为第二心音期和舒张杂音期，并分别计算各个时期的帕斯瓦尔能量，即心音能量；

心音强度确定单元，用于计算各时期的心音能量在整个周期中的百分比，并确定正常心音的强度、杂音出现的时间以及强度。

优选地，所述预处理单元包括：