[发明专利]一种获取心音信号源成分的方法

说明书

本发明公开了一种获取心音信号源成分的方法，根据心音信号具有“分时产生”的特性，首先对通过多通道同步采集N路心音信号进行去噪和分段处理；然后构建心音信号在胸腔内部传递过程的数学模型；基于四阶累积量算法获取心音信号源成分。采用本发明可获取不仅包含有心音信号的生理信息，也可以包含心音产生的位置信息，以及各通道信号之间的相互关系的信息，利用心音信号分时发生的特点，将第一心音S1分解成4个源成分进行表述，第二心音S2分解成2个源成分进行表述，成功获得成分较单一的心音信号源成分，有利于对心音信号进行深入分析、解释和分类，并最终应用到临床实际和进一步的科学研究。

技术领域

本发明涉及一种获取心音信号源成分的方法，特别涉及一种利用同步采集的四通道心音来获取心音信号源成分的获取方法。

背景技术

心音信号携带着人体心脏活动重要的生理信息，如心率、心律、心房、心室和心脏瓣膜的运动和功能状态等。随着科技的进步，心音听诊开始由传统心音听诊转向智能心音听诊，所谓心音智能听诊即利用电子设备把心音信号转化成电信号来处理，从“信号”的角度来获取和进一步分析心音信号的各种特征，从而达到听诊的目的。心音信号具有极高的医学价值，获得的心音信号应尽可能多地保留心音的全部信息，失真越小越好。实际上，在体表所采集的心音信号并不是心脏对应的哪些原始心音成分，而是心音各种成分的混合物，心音从产生及到达体表，经历了一个复杂的传播过程。获取心音的原始成分将是一项非常有意义的工作，其优越性在于能够有效、无损地包含心脏的各种信息，是心音发生源定位的重要基础。

国内外关于心音信号原始成分的获取研究不多，但可以分为两类：一是将微型传感器直接插入心脏内部来采集心音，这种获取心音的方法难度高、风险大，因而只从动物身上获取了心音的原始成分；二是利用盲源分离即独立成分分析的方法来获取心音原始成分，但只能获得心音的部分原始成分。因此，我们需要一种获取方法简单、风险小且获取的心音信号不失真的心音信号源成分获取方法。

发明内容

发明目的：本发明提出了一种利用同步采集多通道心音来获取成分单一、不失真的心音信号源成分的方法。

技术方案：本发明所述的获取心音信号源成分的方法，包括以下步骤：

(1)通过多通道同步采集n路心音信号；

(2)对n路心音信号进行去噪和分段处理；

(3)构建心音信号在胸腔内部传递过程的数学模型；

(4)基于四阶累积量算法获取心音信号源成分。

步骤(1)所述的n路心音信号主要包括主动脉瓣心音信号、肺动脉瓣心音信号、二尖瓣心音信号、三尖瓣心音信号。

步骤(2)所述的分段处理主要分为心音S₁和心音S₂两段。期中心音S₁分为心肌收缩、心脏瓣膜关闭、血液撞击心室壁及血液撞击大动脉壁4个源成分；心音S₂分为主动脉瓣关闭和肺动脉瓣关闭2个源成分。

步骤(3)所述的数学模型由以下公式获得：

其中，a_ij为心音在胸腔内部的传递过程中的混叠系数，w_ij为心音在胸腔内部的传递过程中的回声系数；

写成矩阵形式为：

Y＝AX+WY

即：

Y＝(I-W)^-1AX＝BX

其中,B＝(I-W)^-1。

所述步骤(4)包括以下步骤：

(41)将观测信号Y进行球化处理，计算球化矩阵W：