專(zhuān)利名稱(chēng)：一種心音監(jiān)控預(yù)警方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用手機(jī)、計(jì)算機(jī)或其他具有運(yùn)算功能的設(shè)備進(jìn)行心音監(jiān)控預(yù)警的方法，屬于心音信號(hào)監(jiān)控領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
所謂心音就是心臟在收縮或舒張時(shí)產(chǎn)生的聲音，可分為第一心音(Si)、第二心音 (S2)，此兩種心音在正常情況下均可聽(tīng)到。第三心音(S3通常僅在兒童及青少年可聽(tīng)到)、 第四心音(S4正常情況很少聽(tīng)到)。而心音是心臟及心血管系統(tǒng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀況的反映，它包含著心臟各個(gè)部分本身及相互之間作用的生理和病理信息。心音信號(hào)的識(shí)別與分類(lèi)對(duì)心血管系統(tǒng)疾病的預(yù)警和診斷具有重要意義。由于現(xiàn)場(chǎng)就醫(yī)的局限性，很多心血管疾病或者潛在心血管疾病患者不能及時(shí)了解自身心血管系統(tǒng)的健康狀況，因此往往造成病情延誤。此外在數(shù)字化醫(yī)療和遠(yuǎn)程醫(yī)療的發(fā)展背景下，醫(yī)療儀器小型化便攜化集成化也成為新的技術(shù)需求，因而產(chǎn)生了一系列便攜的心音檢測(cè)裝置，特別是利用智能手機(jī)或掌上電腦進(jìn)行心音信號(hào)分析判斷，不過(guò)此類(lèi)方法均是通過(guò)專(zhuān)用的聽(tīng)診麥克風(fēng)采集患者心音信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再與存儲(chǔ)在計(jì)算部件(如智能手機(jī)、計(jì)算機(jī)等)中的不同疾病不同癥狀的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字心音信號(hào)樣本進(jìn)行比對(duì)，以此判斷患者目前的健康狀況。因此在現(xiàn)有技術(shù)方案中，有利用USB(如專(zhuān)利申請(qǐng)201110006997. 8)或耳機(jī)接口(如專(zhuān)利申請(qǐng)201110046618. 8、實(shí)用新型200420105880. 0)連接到手機(jī)或計(jì)算機(jī)上的專(zhuān)用聽(tīng)診麥克風(fēng)(如電子心音傳感器、壓電傳感器)進(jìn)行心音信號(hào)采集的，也有將專(zhuān)用聽(tīng)診麥克風(fēng)系統(tǒng)直接固化在手機(jī)上的方案(如專(zhuān)利申請(qǐng)200580048617. X)。也就是說(shuō)，若要按照這些技術(shù)方案利用手機(jī)進(jìn)行心音檢測(cè)，除了手機(jī)上要安裝專(zhuān)門(mén)的軟件外，還必須要配置專(zhuān)用的外設(shè)——聽(tīng)診麥克風(fēng)或心音傳感器，有些還需要增設(shè)脈沖心音轉(zhuǎn)換電路(如實(shí)用新型 201020112685. 6)、前置放大電路(如專(zhuān)利申請(qǐng)2009100309M. 6)、心率測(cè)試傳感芯片(如實(shí)用新型200620089069. 7)，影響了檢測(cè)的普及和受眾面。本發(fā)明著重在于利用現(xiàn)代高科技手段幫助患者自助快速讀取心音信號(hào)，進(jìn)行識(shí)別分析，提供一種對(duì)心血管疾病或者潛在心血管疾病患者發(fā)病前的預(yù)警手段，并向醫(yī)生提供對(duì)患者的心血管疾病的輔助診斷依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)就醫(yī)以及日常監(jiān)測(cè)的局限性，采用手機(jī)、計(jì)算機(jī)或者其他具有運(yùn)算功能和存儲(chǔ)功能的設(shè)備以及連接手機(jī)、計(jì)算機(jī)或其他具有運(yùn)算功能設(shè)備的聲電轉(zhuǎn)換(如手機(jī)話筒，包括但不限于話筒)外設(shè)，實(shí)時(shí)自助讀取患者的心音，并通過(guò)安裝在手機(jī)、計(jì)算機(jī)或者其他具有運(yùn)算功能的設(shè)備中的軟件進(jìn)行識(shí)別、分析和判斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)心血管疾病的監(jiān)控預(yù)警。也可以通過(guò)所采集的數(shù)據(jù)向醫(yī)生提供對(duì)患者的輔助診斷依據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明需要通過(guò)聲電轉(zhuǎn)換(如手機(jī)話筒，包括但不限于話筒)外設(shè)獲取患者的心音信號(hào)，并輸入手機(jī)、計(jì)算機(jī)或者其他具有運(yùn)算功能的設(shè)備進(jìn)行存儲(chǔ)、識(shí)別、和分析判斷。
本發(fā)明通過(guò)利用基于希爾伯特-黃變換、信號(hào)復(fù)雜度評(píng)估、小波分析等理論方法編寫(xiě)一套心音監(jiān)控預(yù)警軟件，該軟件的主要作用在于消除噪聲，并從時(shí)域、頻域、時(shí)-頻域等角度對(duì)心音信號(hào)進(jìn)行分析，提取特征參數(shù)，進(jìn)而以圖形圖像或者聲音向患者展示當(dāng)前的心血管系統(tǒng)的健康狀態(tài)。
本發(fā)明所述方法的具體步驟如下
a.將聲電轉(zhuǎn)換外設(shè)與手機(jī)、計(jì)算機(jī)或者其他具有運(yùn)算功能和存儲(chǔ)功能的設(shè)備相連接，或采用手機(jī)自帶的話筒作為獲取心音信號(hào)的裝置；
b.將聲電轉(zhuǎn)換外設(shè)的聲音采集部件或是手機(jī)自帶的話筒緊貼于人體上的心音信號(hào)采集點(diǎn)，聲電轉(zhuǎn)換外設(shè)將所采集的心音傳送至相應(yīng)的手機(jī)、計(jì)算機(jī)或者其他具有運(yùn)算功能的設(shè)備內(nèi)，所述設(shè)備錄制和存儲(chǔ)采集的心音信號(hào)；采集心音信號(hào)的過(guò)程至少持續(xù)15秒至 1分鐘；
所述人體上的心音信號(hào)采集點(diǎn)是以下五個(gè)聽(tīng)診區(qū)之一，即主動(dòng)脈瓣聽(tīng)診區(qū)、肺動(dòng)脈瓣聽(tīng)診區(qū)、心前區(qū)、二尖瓣聽(tīng)診區(qū)、三尖瓣聽(tīng)診區(qū)；
c.所述相應(yīng)的手機(jī)、計(jì)算機(jī)或者其他具有運(yùn)算功能的設(shè)備，利用EMD方法將聲電轉(zhuǎn)換外設(shè)的聲音采集部件或是手機(jī)自帶的話筒所采集的心音信號(hào)X(t)分解為有限個(gè)IMF， 然后進(jìn)行降噪濾波；分解所獲得的IMF必須滿足以下2個(gè)條件①、其極點(diǎn)和過(guò)零點(diǎn)的數(shù)目應(yīng)該相等或相近；②、在①所述任意一點(diǎn)，由局部極大值點(diǎn)定義的上包絡(luò)和局部極小值點(diǎn)定義的下包絡(luò)的平均值為零；
所述分解為有限個(gè)IMF信號(hào)的過(guò)程如下根據(jù)心音信號(hào)x(t)的局部極大值與局部極小值確定上下包絡(luò)的平均值m(t)，那么x(t)與m(t)的差h為
h = x(t)_m(t)(1)
將h視為新的x(t)，重復(fù)以上操作，直到h滿足上述IMF條件，記為
C1 = h(2)
C1可視為第一 IMF;然后將C1Wx (t)分離出去，即
權(quán)利要求
1. 一種心音監(jiān)控預(yù)警方法，其特征在于，包含如下步驟a.將聲電轉(zhuǎn)換外設(shè)與手機(jī)、計(jì)算機(jī)或者其他具有運(yùn)算功能和存儲(chǔ)功能的設(shè)備相連接， 或采用手機(jī)自帶的話筒作為獲取心音信號(hào)的裝置；b.將聲電轉(zhuǎn)換外設(shè)的聲音采集部件或是手機(jī)自帶的話筒緊貼于人體上的心音信號(hào)采集點(diǎn)，聲電轉(zhuǎn)換外設(shè)將所采集的心音傳送至相應(yīng)的手機(jī)、計(jì)算機(jī)或者其他具有運(yùn)算功能的設(shè)備內(nèi)，所述設(shè)備錄制和存儲(chǔ)采集的心音信號(hào)；采集心音信號(hào)的過(guò)程至少持續(xù)15秒至1分鐘；所述人體上的心音信號(hào)采集點(diǎn)是以下五個(gè)聽(tīng)診區(qū)之一，即主動(dòng)脈瓣聽(tīng)診區(qū)、肺動(dòng)脈瓣聽(tīng)診區(qū)、心前區(qū)、二尖瓣聽(tīng)診區(qū)、三尖瓣聽(tīng)診區(qū)；c.所述相應(yīng)的手機(jī)、計(jì)算機(jī)或者其他具有運(yùn)算功能的設(shè)備，利用EMD方法將聲電轉(zhuǎn)換外設(shè)的聲音采集部件或是手機(jī)自帶的話筒所采集的心音信號(hào)X(t)分解為有限個(gè)IMF，然后進(jìn)行降噪濾波；分解所獲得的IMF必須滿足以下2個(gè)條件①、其極點(diǎn)和過(guò)零點(diǎn)的數(shù)目應(yīng)該相等或相近；②、在①所述任意一點(diǎn)，由局部極大值點(diǎn)定義的上包絡(luò)和局部極小值點(diǎn)定義的下包絡(luò)的平均值為零；所述分解為有限個(gè)IMF信號(hào)的過(guò)程如下根據(jù)心音信號(hào)x(t)的局部極大值與局部極小值確定上下包絡(luò)的平均值m(t)，那么x(t)與m(t)的差h為 h = x(t)-m(t)(1)將h視為新的x(t)，重復(fù)以上操作，直到h滿足上述IMF條件，記為C1 = h(2)C1可視為第一 IMF ；然后將C1Wx(t)分離出去，即x(t)-Cl = r(3)將r視為新的x(t)，重復(fù)以上過(guò)程，依次得到第二個(gè)IMF c2，第三個(gè)IMFc3,……，直到 cn或！·滿足給定的終止條件為止；于是x(t)分解為x{t) = ±ci+r(4)/=I所述降噪濾波過(guò)程為，對(duì)信號(hào)X (t)經(jīng)EMD分解后得到η個(gè)IMF，為每一層IMF選取一個(gè)相應(yīng)的閾值，并用此閾值對(duì)Ci進(jìn)行截?cái)喃@得A，然后再進(jìn)行EMD的重構(gòu)ηΛX 1 A'=。(13)其中r為第(4)式計(jì)算所得； 所述的消除噪聲的閾值為τ,=σιΛβ η)(H)其中么=MADi/0.6745(15)這里4為第i層IMF的噪聲水平；MADi代表第i層IMF的絕對(duì)中值偏差且定義為 MADi = Median {| Ci (t) -Median Ici (t)} |}(16)估計(jì)的IMF為之
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種心音監(jiān)控預(yù)警方法，其特征在于，所述的手機(jī)、計(jì)算機(jī)或者其他具有運(yùn)算功能和存儲(chǔ)功能的設(shè)備上安裝有心音監(jiān)控預(yù)警軟件，該軟件具有監(jiān)控功能、 錄制和存儲(chǔ)功能、心音信號(hào)處理功能、數(shù)據(jù)輸出和顯示功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種心音監(jiān)控預(yù)警方法，其特征在于，所述聲電轉(zhuǎn)換外設(shè)是麥克風(fēng)或錄音筆。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種心音監(jiān)控預(yù)警方法，其特征在于，所述聲電轉(zhuǎn)換外設(shè)帶有存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)聲音信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種心音監(jiān)控預(yù)警方法，其特征在于，當(dāng)所述聲電轉(zhuǎn)換外設(shè)不具有存儲(chǔ)單元時(shí)，在采集心音信號(hào)之前，啟動(dòng)已安裝在手機(jī)、計(jì)算機(jī)或者其他具有運(yùn)算功能的設(shè)備上的心音監(jiān)控預(yù)警軟件，讓該心音監(jiān)控預(yù)警軟件處于工作等待狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種心音監(jiān)控預(yù)警方法，屬于心音信號(hào)監(jiān)控領(lǐng)域。將聲電轉(zhuǎn)換外設(shè)與手機(jī)、計(jì)算機(jī)或者其他具有運(yùn)算功能和存儲(chǔ)功能的設(shè)備相連接，或采用手機(jī)自帶的話筒作為獲取心音信號(hào)的裝置，緊貼于人體上的心音信號(hào)采集點(diǎn)，將所采集的心音傳送至相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行錄制和存儲(chǔ)，利用EMD方法將聲電轉(zhuǎn)換外設(shè)的聲音采集部件或是手機(jī)自帶的話筒所采集的心音信號(hào)x(t)分解為有限個(gè)IMF，然后進(jìn)行降噪濾波；將降噪濾波后所得重構(gòu)信號(hào)與預(yù)置的正常心音知識(shí)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比分析，并向用戶展示當(dāng)前的心音狀態(tài)和分析結(jié)果。應(yīng)用本發(fā)明無(wú)需增加和攜帶任何專(zhuān)門(mén)硬件設(shè)備，用戶可以隨時(shí)隨地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并了解自己的心血管系統(tǒng)的健康狀態(tài)，有效提前預(yù)警及向醫(yī)生提供輔助診斷依據(jù)。
文檔編號(hào)A61B5/00GK102512138SQ20111037808
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者胡建斌 申請(qǐng)人:胡建斌