[发明专利]数字听诊器与心音信号的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种医疗器械技术领域，特别涉及一种数字听诊器与心音信号的处理方法。

背景技术

心音是能反映心脏状态的音响，是由心脏搏动过程中各瓣膜的开闭以及心肌和血液运动所产生的震动形成的。它含有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信息，也是心脏及大血管机械运动状况的反映。

人体的心脏在一个心动周期会产生4个心音成分，可表示为第一心音S1、第二心音S2、第三心音S3、第四心音S4，由于S3和S4的强度较低，一般仅能检测到第一心音S1和第二心音S2。

第一心音S1发生在心缩期，标志心室收缩期的开始。第一心音S1的两个主要成分(M1、T1)通常间隔20至30ms，人耳无法区分，听起来像是一个声音。然而随着M1和T1间隔加大，会产生第一心音分裂。

类似地，第二心音S2的两个主要成分(A2、P2)间隔较小(一般小于30ms)，听起来像是一个声音。当A2和P2的间隔加大，产生第二心音宽分裂，如果出现P2出现在A2之前的情况则出现第二心音逆分裂。

图1至图4分别示出了正常心音一个心跳周期的波形、第一心音分裂一个心跳周期的波形、第二心音宽分裂一个心跳周期的波形、第二心音逆分裂一个心跳周期的波形。从以上图中可以看出，心音分裂时波形会变宽一些，现有技术中也是根据波形宽度来判断心音是否分裂，这种方法可靠性较低，容易出现判断错误，而且也无法区分第二心音分裂的具体类型。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的数字听诊器以及相应的心音信号的处理方法。

本发明一个进一步的目的是提高判断心音是否分裂的精度。

本发明另一个进一步的目的是实现第二心音分裂类型的识别。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种数字听诊器。该数字听诊器包括：听诊头，配置成获取预定时间长度的心音信号；信号分析装置，包括：频域变换计算模块，配置成对心音信号进行短时傅里叶变换，得到多段心音频域信号，频域功率计算模块，配置成分别计算每段心音频域信号的频域功率，特征数据提取模块，配置成从多段心音频域信号的频域功率中提取特征数据，以及心音分裂判断模块，配置成根据特征数据判断心音信号是否为分裂心音信号；和显示装置，配置成显示心音信号的波形和/或是否为分裂心音信号的判断结果。

可选地，频域变换计算模块还配置成：使用预定的窗口函数对心音信号进行截取，并对截取到的多个信号分别进行傅里叶变换；提取傅里叶变换的结果中的正频率部分，得到多段心音频域信号。

可选地，特征数据提取模块还配置成：提取每段心音频域信号的频域功率中的最大值；将最大值按照心音频域信号的顺序排列为频域功率序列；查找频域功率序列中存在的局部峰值，局部峰值大于前后连续预定数量的相邻点的数值，将局部峰值的数量作为特征数据。

可选地，心音分裂判断模块还配置成：判断特征数据是否大于1；若是，确定心音信号为分裂心音信号；若否，确定心音信号为非分裂心音信号。

可选地，以上数字听诊器还包括心音分裂分析模块，并配置成：在心音分裂判断模块确定心音信号为分裂心音信号后，判断心音信号为第一心音信号或者为第二心音信号；在心音信号为第一心音信号的情况下，确定心音信号为第一心音分裂信号；在心音信号为第二心音信号的情况下，确定心音信号为第二心音分裂信号，计算心音信号的分裂宽度和/或局部峰值中两个最大值对应时间段的间隔，根据分裂宽度和/或时间段的间隔判断第二心音分裂信号是否属于以下分裂类型中的任一种：第二心音逆分裂、第二心音一般分裂、第二心音宽分裂。

可选地，以上数字听诊器还包括耳机，用于输出心音信号对应的音频信号。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种心音信号的处理方法。该心音信号的处理方法包括：获取预定时间长度的心音信号；对心音信号进行短时傅里叶变换，得到多段心音频域信号；分别计算每段心音频域信号的频域功率；从多段心音频域信号的频域功率中提取特征数据；并且根据特征数据判断心音信号是否为分裂心音信号。

可选地，对心音信号进行短时傅里叶变换包括：使用预定的窗口函数对心音信号进行截取，并对截取到的多个信号分别进行傅里叶变换；提取傅里叶变换的结果中的正频率部分，得到多段心音频域信号。