本發(fā)明涉及一種心率檢測(cè)方法以及心率檢測(cè)裝置，更明確地說(shuō)，涉及一種心率的計(jì)算方法，該方法利用簡(jiǎn)化心音訊號(hào)來(lái)辨認(rèn)第一心音與第二心音的位置以計(jì)算心率，從而獲得更快且準(zhǔn)確的心率檢測(cè)。

背景技術(shù)：

心率是用于檢測(cè)身體基本功能的其中一種重要生命特征，并且是患者治療以及患者狀態(tài)評(píng)估的必要臨床介入。心電圖(Electrocardiogram，ECG)以及心音圖(Phonocardiogram，PCG)均能夠用于測(cè)量心率。ECG與PCG不同之處在于ECG記錄心臟的電流活動(dòng)而PCG記錄心臟產(chǎn)生的聲音。與ECG相比，PCG診斷只需通過(guò)放置聽(tīng)診器于任一聽(tīng)診位置，較容易實(shí)現(xiàn)。

且在緊急情況下，例如無(wú)脈搏性電活動(dòng)(pulseless electronic activity，PEA)是一種以無(wú)反應(yīng)性為特征的臨床癥狀，患者脈搏非常微弱，但可以通過(guò)ECG觀察到心臟有組織性的電活動(dòng)，此種現(xiàn)象通常導(dǎo)致緊急情況下的錯(cuò)誤診斷。

心臟疾病引發(fā)的心臟突發(fā)事件，患者或者受傷病人可能由于誤判、不切當(dāng)?shù)募本却胧┗蛘唛L(zhǎng)的判斷時(shí)間而失去挽救他們生命的最佳時(shí)機(jī)。如何快速準(zhǔn)備儀器以及放置探針在病人身上來(lái)收集足夠的數(shù)據(jù)從而短時(shí)間計(jì)算心率總是最重要的關(guān)注問(wèn)題之一。目前來(lái)說(shuō)，一種常用的測(cè)量患者或者受傷病人的方法是將脈搏血氧計(jì)應(yīng)用到患者的指尖或者受傷的病人，從而測(cè)量氧氣的濃度并將血氧濃度轉(zhuǎn)化為心率，這種方法非常的不穩(wěn)定以及被受傷的肢體或者指甲裝飾物例如指甲油、指甲裝飾品等所影響。

為了解決測(cè)量指尖心率的不可行性或者不方便性，有必要提供一種替代指尖血氧量測(cè)，而可在任何聽(tīng)診位置檢測(cè)心率的方法，而此方法需具有與ECG生理監(jiān)測(cè)器媲美的極佳的性能以及可接受的相關(guān)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種心率檢測(cè)方法，使用從聽(tīng)診位置獲取的心音，減少該心音的數(shù)據(jù)量，并識(shí)別心音訊號(hào)中第一心音與第二心音的位置以計(jì)算心率，相對(duì)于通過(guò)ECG計(jì)算的心率，該方法需要更快速計(jì)算并與ECG計(jì)算的心率結(jié)果具高度相關(guān)性。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，心率檢測(cè)方法使用了從聽(tīng)診位置獲取的心音，其中心率檢測(cè)方法是基于心率檢測(cè)裝置以及通過(guò)心率檢測(cè)裝置的處理器進(jìn)行了演示，心率檢測(cè)方法具有如下步驟：

以第一采樣頻率，從檢測(cè)對(duì)象的聽(tīng)診位置獲取并處理心音樣本，經(jīng)過(guò)縮減采樣步驟將頻率降低至第二采樣頻率以降低數(shù)據(jù)量，再依序經(jīng)過(guò)帶通濾波步驟，時(shí)間順序定義的濾波步驟，簡(jiǎn)單移動(dòng)平均濾波步驟，峰值定位步驟來(lái)識(shí)別心臟收縮早期的第一心音，以及出現(xiàn)在心臟舒張?jiān)缙诘牡诙囊簦渲行囊袈?tīng)診位置可以是二尖瓣的聽(tīng)診位置，肺動(dòng)脈瓣的聽(tīng)診位置，主動(dòng)脈瓣的第一聽(tīng)診位置，主動(dòng)脈瓣的第二聽(tīng)診位置，三尖瓣的聽(tīng)診位置；

根據(jù)每對(duì)第一心音以及第二心音，計(jì)算每個(gè)測(cè)驗(yàn)對(duì)象下聽(tīng)診位置的目標(biāo)心率，以及當(dāng)?shù)谝淮瓮瓿蓽y(cè)驗(yàn)對(duì)象的聽(tīng)診位置下目標(biāo)心率的計(jì)算時(shí)，記錄測(cè)驗(yàn)對(duì)象下心音聽(tīng)診位置的目標(biāo)心率檢測(cè)時(shí)間；以及

當(dāng)?shù)谝淮瓮ㄟ^(guò)參照ECG心率檢測(cè)機(jī)完成心音聽(tīng)診位置的參照心率的計(jì)算時(shí)，記錄每個(gè)測(cè)驗(yàn)對(duì)象的聽(tīng)診位置的參照心率以及聽(tīng)診位置的參照心率檢測(cè)時(shí)間。

其中從二尖瓣聽(tīng)診位置，肺動(dòng)脈瓣聽(tīng)診位置以及三尖瓣聽(tīng)診位置測(cè)量的心率檢測(cè)時(shí)間快于從主動(dòng)脈瓣的第一聽(tīng)診位置以及主動(dòng)脈搏的第二聽(tīng)診位置中任何一個(gè)聽(tīng)診位置測(cè)量的目標(biāo)心率檢測(cè)時(shí)間，從二尖瓣聽(tīng)診位置測(cè)量的目標(biāo)心率檢測(cè)時(shí)間以及從三尖瓣聽(tīng)診位置測(cè)量的目標(biāo)心率檢測(cè)時(shí)間相比于肺動(dòng)脈瓣聽(tīng)診位置，主動(dòng)脈瓣的第一聽(tīng)診位置以及主動(dòng)脈瓣第二聽(tīng)診位置中任何一個(gè)聽(tīng)診位置測(cè)量的目標(biāo)心率檢測(cè)時(shí)間有更高程度的穩(wěn)定度，以及從三尖瓣位置和二尖瓣位置測(cè)量的目標(biāo)心率對(duì)比于肺動(dòng)脈瓣聽(tīng)診位置，主動(dòng)脈瓣的第一聽(tīng)診位置以及主動(dòng)脈瓣第二聽(tīng)診位置中任何一個(gè)聽(tīng)診位置測(cè)量的目標(biāo)心率檢測(cè)更加的準(zhǔn)確。

使用上述的心率檢測(cè)方法，心音樣本將從第一樣本頻率降低到第二樣本頻率，并進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)分析，其方法結(jié)合了平均誤差(mean error)，標(biāo)準(zhǔn)誤差(standard deviation error)，布蘭德-奧特曼差異圖(Bland-Altman difference plot)，決定系數(shù)(the coefficient of determination)以及皮爾遜相關(guān)系數(shù)(Pearson’s correlation coefficient)以確認(rèn)產(chǎn)生心音的各聽(tīng)診位置可以達(dá)到更快的精準(zhǔn)心率計(jì)算以及保證高度的一致性以及相關(guān)性。

接下來(lái)的詳細(xì)描述中將采用附圖說(shuō)明中的連接方法，本發(fā)明的其他目的、優(yōu)勢(shì)以及新穎特征將更加明顯。

附圖說(shuō)明

圖1是通過(guò)ECG以及PCG識(shí)別脈搏的曲線圖；

圖2是描述心音聽(tīng)診位置的示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的心率檢測(cè)方法的流程圖；

圖4是通過(guò)圖3心率檢測(cè)方法中原始心音信號(hào)的獲取步驟獲取的原始心音的曲線圖；

圖5是通過(guò)圖3中心率檢測(cè)方法中縮減采樣步驟所獲取的心音信號(hào)的波形圖；

圖6是描述重疊縮減采樣的心音信號(hào)以計(jì)算心率的時(shí)序圖；

圖7是通過(guò)圖3中帶通濾波步驟處理的心音信號(hào)的曲線圖；

圖8是通過(guò)圖3中時(shí)間順序定義濾波步驟處理的心音信號(hào)的曲線圖；

圖9是通過(guò)圖3中簡(jiǎn)單移動(dòng)平均濾波步驟處理的心音信號(hào)的曲線圖。

圖10A是描述了通過(guò)MP70以及3M檢測(cè)器計(jì)算心率在二尖瓣位置之間的決定系數(shù)的圖表；

圖10B是描述了通過(guò)MP70以及圖3方法計(jì)算心率在二尖瓣位置之間的決定系數(shù)的圖表；

圖11A是描述了通過(guò)MP70以及3M檢測(cè)器計(jì)算心率在二尖瓣位置之間的布蘭德-奧特曼差異圖的圖表；

圖11B是描述了通過(guò)MP70以及圖3方法計(jì)算心率在二尖瓣位置之間的布蘭德-奧特曼差異圖的圖表；

圖12A是描述了通過(guò)MP70以及3M檢測(cè)器計(jì)算心率在肺動(dòng)脈瓣位置之間的決定系數(shù)的圖表；

圖12B是描述了通過(guò)MP70以及圖3方法計(jì)算心率在肺動(dòng)脈瓣位置之間的決定系數(shù)的圖表；

圖13A是描述了通過(guò)MP70以及3M檢測(cè)器計(jì)算心率在肺動(dòng)脈瓣位置之間的布蘭德-奧特曼差異圖的圖表；

圖13B是描述了通過(guò)MP70以圖3方法計(jì)算心率在肺動(dòng)脈瓣位置之間的布蘭德-奧特曼差異圖的圖表；

圖14A是描述了通過(guò)MP70以及3M檢測(cè)器計(jì)算心率在右主動(dòng)脈瓣位置之間的決定系數(shù)的圖表；

圖14B是描述了通過(guò)MP70以圖3方法計(jì)算心率在右主動(dòng)脈瓣位置心率之間的決定系數(shù)的圖表；

圖15A是描述了通過(guò)MP70以及3M檢測(cè)器計(jì)算心率在右主動(dòng)脈瓣位置之間的決定系數(shù)的圖表；

圖15B是描述了通過(guò)MP70以圖3方法計(jì)算心率在右主動(dòng)脈瓣位置之間的決定系數(shù)的圖表；

圖16A是描述了通過(guò)MP70以及3M檢測(cè)器計(jì)算心率在左主動(dòng)脈瓣位置之間的決定系數(shù)的圖表；

圖16B是描述了通過(guò)MP70以圖3方法計(jì)算心率在左主動(dòng)脈瓣位置之間的決定系數(shù)的圖表；

圖17A是描述了通過(guò)MP70以及3M檢測(cè)器計(jì)算心率在左主動(dòng)脈瓣位置之間的布蘭德-奧特曼差異圖的圖表；

圖17B是描述了通過(guò)MP70以圖3方法計(jì)算心率在左主動(dòng)脈瓣位置之間的布蘭德-奧特曼差異圖的圖表；

圖18A是描述了通過(guò)MP70以及3M檢測(cè)器計(jì)算心率在三尖瓣位置之間的決定系數(shù)的圖表；

圖18B是描述了通過(guò)MP70以圖3方法計(jì)算心率在三尖瓣的心率之間的決定系數(shù)的圖表；

圖19A是描述了通過(guò)MP70以及3M檢測(cè)器計(jì)算心率在三尖瓣心率之間的決定系數(shù)的圖表；

圖19B是描述了通過(guò)MP70以及圖3方法計(jì)算心率在三尖瓣位置之間的決定系數(shù)；

圖20A是描述了通過(guò)MP70以及3M檢測(cè)器計(jì)算的所有五個(gè)聽(tīng)診位置的心率之間的決定系數(shù)的圖表；

圖20B是描述了通過(guò)MP70以圖3方法的所有五個(gè)聽(tīng)診位置的心率之間的決定系數(shù)的圖表；

圖21A是描述了通過(guò)MP70以3M檢測(cè)器的所有五個(gè)聽(tīng)診位置的心率之間的布蘭德-奧特曼差異圖的圖表；

圖21B是描述了通過(guò)MP70以圖3方法的所有五個(gè)聽(tīng)診位置的心率之間的布蘭德-奧特曼差異圖的圖表；

圖22是描述了根據(jù)本發(fā)明之一實(shí)施例的系統(tǒng)方塊圖；

圖23是描述了根據(jù)本發(fā)明之一實(shí)施例的系統(tǒng)方塊圖；

圖24是描述了根據(jù)本發(fā)明之一實(shí)施例可應(yīng)用于一電子聽(tīng)診器之示意圖；

圖25是描述了根據(jù)本發(fā)明之一實(shí)施例的系統(tǒng)方塊圖；

圖26是描述了根據(jù)本發(fā)明之一實(shí)施例可應(yīng)用于一利用收音貼片的電子聽(tīng)診器之示意圖。

具體實(shí)施方式

基本上，心率代表心跳的頻率，即包括心臟收縮期以及舒張期的心動(dòng)周期的頻率，并且心音是心臟跳動(dòng)的時(shí)候所發(fā)出聲音。參照?qǐng)D1，通過(guò)兩種方法可以找出并計(jì)算心率，即是，心電圖(electrocardiogram，ECG)以及心音圖(phonocardiogram，PCG)。最底部上的曲線代表了使用PCG的方法顯示第一心音(S1)，該心音出現(xiàn)在每個(gè)心臟收縮的早期，以及第二心音(S2)，出現(xiàn)每個(gè)心臟舒張的早期。根據(jù)ECG，第一心音(S1)可以理解為二尖瓣閉合的時(shí)間，并且第二心音(S2)可以定義為主動(dòng)脈瓣閉合的時(shí)間。如圖1所示，PCG中第一心音(S1)以及連續(xù)第一心音(S1’)之間的持續(xù)時(shí)間以及在曲線中突然升高的兩個(gè)連續(xù)脈搏之間的持續(xù)時(shí)間代表了ECG所對(duì)應(yīng)各自的心室壓，從而能夠用于計(jì)算心率。這也是解釋ECG以及PCG可以均用于確定心率的原因。

如圖2，為了執(zhí)行第一心音(S1)以及第二心音(S2)的適當(dāng)聽(tīng)診，聽(tīng)診位置優(yōu)先對(duì)應(yīng)于心臟瓣膜標(biāo)記為‘M’,‘P’,‘A’,‘T’,以及‘E’。聽(tīng)診位置‘M’代表對(duì)于二尖瓣的聽(tīng)診位置是位于左邊第五肋間隙(intercostal space，ICS)且靠近鎖骨中線(midclavicular line，MCL)。聽(tīng)診位置‘P’代表對(duì)于肺動(dòng)脈瓣的聽(tīng)診位置是位于左邊第五肋間隙且靠近胸骨旁線(parasternal line，PSL)。聽(tīng)診位置‘A’代表對(duì)于主動(dòng)脈瓣的第一聽(tīng)診位置是位于右邊第二肋間隙且靠近胸骨旁線。聽(tīng)診位置‘T’代表對(duì)于三尖瓣的聽(tīng)診位置是位于左邊第四肋間隙且靠近鎖骨中線。聽(tīng)診位置‘E’代表埃爾布點(diǎn)(Erb’s point)的聽(tīng)診位置是作為動(dòng)脈瓣的第二聽(tīng)診位置且位于左邊第三肋間隙且靠近鎖骨中線。

參照?qǐng)D3，使用聽(tīng)診位置獲取心音的心率檢測(cè)方法根據(jù)本發(fā)明具有下述的步驟。

步驟301：原始心音信號(hào)的獲取步驟。具體地，以第一采樣頻率從人體上之聽(tīng)診位置采樣心音信號(hào)。通過(guò)心率檢測(cè)裝置獲取心音信號(hào)的原始采樣。第一采樣頻率是48kHz。參照?qǐng)D4，波形曲線代表以第一采樣頻率所獲取的心音信號(hào)的原始采樣。

步驟302：縮減采樣步驟。具體地，基于心音信號(hào)的原始采樣進(jìn)行縮減采樣步驟。該縮減采樣進(jìn)程是基于原始樣本中的每一個(gè)心音信號(hào)點(diǎn)，以延長(zhǎng)采樣的時(shí)間間隔來(lái)達(dá)到降低原始樣本數(shù)量的效果，以便于加速心率的計(jì)算并且使用更少的樣本。參照?qǐng)D5，經(jīng)過(guò)縮減采樣處理之后，第一采樣頻率48kHZ降低到第二采樣頻率375Hz，大約是第一樣本頻率的1/128。當(dāng)原始采樣的數(shù)目以每秒51,200個(gè)樣本進(jìn)行采樣時(shí)，參照?qǐng)D5，這些樣本數(shù)目可以大大降低到400個(gè)，對(duì)應(yīng)于兩秒時(shí)間內(nèi)的半數(shù)樣本?？s減采樣步驟完成之后，心率檢測(cè)方法接著使用每秒中的樣本以及前一秒的樣本開(kāi)始實(shí)時(shí)計(jì)算每秒的心率。參照?qǐng)D6，當(dāng)計(jì)算每秒的心率，沒(méi)有足夠的樣本適合于最初兩秒的心率計(jì)算，因?yàn)樽钚颖镜臄?shù)量所需要心率的計(jì)算為每秒1200個(gè)，而樣本所需要的數(shù)量為每秒400個(gè)。因此，第一筆心率數(shù)據(jù)的計(jì)算適合在第三秒，因?yàn)榈谝粋€(gè)三秒中累積的樣本的數(shù)量達(dá)到1200個(gè)。使用1秒中的400個(gè)樣本以及1秒之前的兩秒中的800個(gè)樣本重復(fù)計(jì)算第四秒內(nèi)或第四秒之后的心率。如圖7-9所示，每秒中的心率數(shù)據(jù)以1200個(gè)樣本進(jìn)行計(jì)算，心率計(jì)算的范圍可在每分鐘20-220次。

步驟S303(帶通濾波步驟)：應(yīng)用帶通濾波器并配置兩個(gè)頻率閾值以從每一個(gè)兩秒時(shí)程的樣本中濾除掉第一心音(S1)與第二心音(S2)范圍之外的噪音，即，頻率低于20Hz和高于100Hz。如圖7所示，帶通濾波步驟完成之后，除波峰部分之外的波紋部分的樣本并不如帶通濾波步驟處理之前的樣本密集。

步驟S304(時(shí)間順序(Time sequence，TT)定義濾波步驟)：獲取通過(guò)帶通濾波步驟處理后，兩秒時(shí)間內(nèi)樣本的能量的絕對(duì)值，取得兩秒時(shí)間內(nèi)所有樣本的平均能量值，從平均能量值中設(shè)置能量閾值λ，當(dāng)樣本的能量低于能量閾值λ，設(shè)置樣本的能量為0。參照?qǐng)D8，能量閾值λ設(shè)為0.91e，e是所有樣本的平均能量值。因此，當(dāng)相對(duì)地篩選出低能量噪音時(shí)，我們能夠找出心音樣本中帶有主要能量的心音信號(hào)以及其規(guī)則性。

步驟S305(簡(jiǎn)單移動(dòng)平均(simple moving average，SMA)濾波步驟)：應(yīng)用簡(jiǎn)單移動(dòng)平均(SMA)濾波器來(lái)持續(xù)地將時(shí)間順序定義濾波步驟識(shí)別生成的31個(gè)連續(xù)樣本進(jìn)行能量平均，使擁有毛邊的樣本保持平滑或者過(guò)濾掉，如圖8中的復(fù)雜峰值能量值以及高頻率，以至于產(chǎn)生基于圖9所示的連續(xù)峰形以及平滑化輪廓線形式的樣本。此外，計(jì)算機(jī)在執(zhí)行算法時(shí)，能夠輕易分辨復(fù)雜或具有粗糙邊緣的偽峰與真實(shí)峰之能量值，并以識(shí)別的真實(shí)峰值計(jì)算心率。

步驟S306(峰值定位(Peak-locating)步驟)：在每個(gè)固定時(shí)間中尋找具有最大能量值的峰值，應(yīng)用心率所需要的峰值分組以及峰周期的分析，并且重復(fù)識(shí)別對(duì)應(yīng)于第一心音(S1)以及第二心音(S2)的峰去計(jì)算對(duì)應(yīng)的心率。

步驟307(心率標(biāo)準(zhǔn)差步驟)：在連續(xù)的動(dòng)態(tài)運(yùn)算過(guò)程中，我們會(huì)不斷地找尋非零點(diǎn)并連續(xù)的峰值，并不斷地進(jìn)行平均與標(biāo)準(zhǔn)偏差運(yùn)算，所以如果偶有噪聲通過(guò)前面步驟的篩選被認(rèn)定為合格波峰或是其他干擾導(dǎo)致不合理的離群脈搏速率運(yùn)算值時(shí)，在此步驟便會(huì)利用標(biāo)準(zhǔn)偏差法將離群數(shù)值去除，留下變異數(shù)較小而穩(wěn)定的脈搏速率平均值。

步驟308(時(shí)間順序(Time sequence，TT)算法輸出步驟)：在最后輸出數(shù)據(jù)前再次進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量估測(cè)，利用TT算法輸出(TT Algorithm Output)將心率標(biāo)準(zhǔn)差步驟所篩選出來(lái)的重要參數(shù)再加以估測(cè)以及限制。舉例而言，若是四秒內(nèi)心率的平均與前一個(gè)心率估值相差小于每分鐘三下，則前一個(gè)心率估值會(huì)被更新且顯示于顯示模塊上。且若心率的平均小于每分鐘二十下或大于每分鐘兩百下，則前一個(gè)心率估值就不會(huì)被更新。結(jié)果可以使心搏速率變化估值更趨穩(wěn)定，而且再降低環(huán)境遇到大型雜音時(shí)的錯(cuò)誤計(jì)算的發(fā)生機(jī)率。

基準(zhǔn)同上述心率檢測(cè)檢測(cè)方法處理的心率測(cè)量及另外的PCG型心率檢測(cè)器處理的心率測(cè)量有關(guān)系的性能，將上述心率檢測(cè)方法與典型的ECG型生理監(jiān)測(cè)器處理的心率檢測(cè)之間的相關(guān)性同PCG型心率檢測(cè)器與典型的ECG型生理監(jiān)測(cè)器處理的心率測(cè)量之間進(jìn)行比較，實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)置如下：

基于上述的心率檢測(cè)方法的原型心音聽(tīng)診裝置DS301，并且處理器DS301執(zhí)行了心率檢測(cè)方法，另外從以及生理監(jiān)測(cè)器的IntelliVue MP70的PCG型的心率監(jiān)測(cè)器可以用于確定各自時(shí)間，成功地以第一時(shí)間在五個(gè)聽(tīng)診位置確定心率(速度-s)，既是，二尖瓣的聽(tīng)診位置，肺動(dòng)脈瓣的聽(tīng)診位置，主動(dòng)脈瓣的第一聽(tīng)診位置(右邊的動(dòng)脈瓣的位置)，主動(dòng)脈瓣的第二聽(tīng)診位置(左邊的動(dòng)脈瓣的位置)，三尖瓣的聽(tīng)診位置，以及由DS301，檢測(cè)器以及心率計(jì)算的同樣的檢測(cè)對(duì)象以及心率，記錄MP70，并且秒表用于記錄第一次通過(guò)DS301,檢測(cè)器以及MP70測(cè)定以及計(jì)。因此，總共有19個(gè)檢測(cè)對(duì)象以及150個(gè)測(cè)試記錄。19個(gè)檢測(cè)對(duì)象中，有12個(gè)測(cè)試對(duì)象進(jìn)行了重復(fù)采樣。

為了確定從實(shí)驗(yàn)中收集的數(shù)據(jù)是否有意義以及可信，心率檢測(cè)方法進(jìn)一步包括下述的數(shù)據(jù)方法：

加總第一次通過(guò)MP70，DS301以及檢測(cè)器測(cè)量的時(shí)間來(lái)計(jì)算心率，重復(fù)的從五個(gè)聽(tīng)診位置來(lái)獲取累積時(shí)間的算術(shù)平均數(shù)。比較上述算術(shù)平均數(shù)，按照計(jì)算心率的速度，DS301以及檢測(cè)器中一個(gè)從五個(gè)聽(tīng)診位置中進(jìn)行心率的計(jì)算速度而言具有更優(yōu)的性能。加總由DS301以及MP70第一時(shí)間測(cè)量的每個(gè)聽(tīng)診位置中計(jì)算心率的時(shí)間之間的差異度，并且加總由MP70以及檢測(cè)器第一時(shí)間測(cè)量的每個(gè)聽(tīng)診位置中計(jì)算心率的時(shí)間之間的差異度，以算出每個(gè)聽(tīng)診位置差異度的算術(shù)平均數(shù)以平均誤差進(jìn)行表示，代表了通過(guò)DS301以及檢測(cè)器處理的聽(tīng)診位置的時(shí)間測(cè)量的平均誤差。而且，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)差于平均誤差可以獲取標(biāo)準(zhǔn)誤差代表了用DS301或檢測(cè)器于聽(tīng)診位置完成的時(shí)間檢測(cè)的穩(wěn)定程度。DS301以及檢測(cè)器算術(shù)平均數(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)誤差可以用于對(duì)比關(guān)于聽(tīng)診位置的心率檢測(cè)性能的指示。

使用MP70，DS301以及檢測(cè)器，從整個(gè)聽(tīng)診部位計(jì)算同心率相關(guān)的數(shù)據(jù)，每個(gè)聽(tīng)診位置都用于劃分以及獲得一個(gè)決定系數(shù)R²從而理解由DS301以及MP70計(jì)算心率之間，檢測(cè)器以及MP70計(jì)算心率之間的相關(guān)性或相似度。高決定系數(shù)R²意味著更高的相關(guān)性。

應(yīng)用布蘭德-奧特曼差異圖(Bland-Altman difference plot)用于評(píng)估兩種即將分析的數(shù)據(jù)類(lèi)型之間的一致性，并且通過(guò)決定系數(shù)以及皮爾遜相關(guān)系數(shù)來(lái)確定由DS301以及MP70以及由檢測(cè)器及MP70計(jì)算的心率之間的相關(guān)性。因?yàn)楦叨认嚓P(guān)性也不一定會(huì)導(dǎo)致高度的一致性，布蘭德-奧特曼差異圖能夠首先用于觀察剩余的心音分布，在確定一致性程度中較為有效。因此，決定系數(shù)以及皮爾遜相關(guān)系數(shù)用于確定相關(guān)程度。

根據(jù)以下給予的五個(gè)聽(tīng)診獲取實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

以下表格顯示了DS301以及檢測(cè)器之間的性能比較，其通過(guò)二尖瓣測(cè)得了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并且圖10A，10B各自地采用決定系數(shù)R²以及布蘭德-奧特曼差異圖來(lái)分別對(duì)比由DS301以及MP70計(jì)算的心率相關(guān)性以及在二尖瓣中檢測(cè)器和MP70計(jì)算的心率相關(guān)性。

表1–二尖瓣位置

以下表格顯示了DS301以及檢測(cè)器之間的性能比較，其通過(guò)肺動(dòng)脈瓣測(cè)得了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，圖11A以及11B分別利用了決定系數(shù)決定系數(shù)以及皮爾遜積矩相關(guān)系數(shù)來(lái)分別比較由DS301以及MP70計(jì)算的心率的相關(guān)性以及由檢測(cè)器以及MP70在肺動(dòng)脈瓣計(jì)算心率的相關(guān)性。

表2–肺動(dòng)脈瓣位置

以下表格顯示了DS301以及檢測(cè)器之間在動(dòng)脈瓣I測(cè)量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的性能比較，圖13A以及13B分別利用了決定系數(shù)決定系數(shù)R²以及布蘭德-奧特曼差異圖來(lái)分別比較由DS301以及MP70計(jì)算的心率的相關(guān)性以及由檢測(cè)器以及MP70在主動(dòng)脈弓I計(jì)算心率的相關(guān)性。

表3–右主動(dòng)脈瓣位置

以下表格顯示了DS301以及檢測(cè)器之間在主動(dòng)脈瓣II測(cè)量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的性能比較，圖15A以及15B分別利用了決定系數(shù)決定系數(shù)R²以及布蘭德-奧特曼差異圖來(lái)分別比較由DS301以及MP70計(jì)算的心率的相關(guān)性以及由檢測(cè)器以及MP70在主動(dòng)脈瓣II計(jì)算心率的相關(guān)性。

表4–左主動(dòng)脈瓣位置

以下表格顯示了DS301以及檢測(cè)器之間在三尖瓣測(cè)量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的性能比較，圖17A以及17B分別利用了決定系數(shù)決定系數(shù)R²以及布蘭德-奧特曼差異圖來(lái)分別比較由DS301以及MP70計(jì)算的心率的相關(guān)性以及由檢測(cè)器以及MP70在三尖瓣計(jì)算心率的相關(guān)性。

表5–三尖瓣位置

以下表格顯示了DS301以及檢測(cè)器之間計(jì)算的所有樣本的性能比較，圖19A以及19B分別利用了決定系數(shù)決定系數(shù)R²以及布蘭德-奧特曼差異圖來(lái)分別比較由DS301以及MP70計(jì)算的心率的相關(guān)性以及由檢測(cè)器以及MP70計(jì)算心率所有樣本的相關(guān)性。

表6–所有樣本

表7–輸出率

為了總結(jié)以及分析由五個(gè)聽(tīng)診位置收集的上述信息，由本發(fā)明的DS301中任意聽(tīng)診位置計(jì)算的心率檢測(cè)速度相比于的檢測(cè)器所計(jì)算要更為快速，平均為每秒7.025。在五個(gè)聽(tīng)診位置中，DS301有從三尖瓣位置測(cè)量的最快心率檢測(cè)速度(表5)，平均為6.47秒并且主動(dòng)脈瓣II(表4)中穩(wěn)定心音信號(hào)作為左主動(dòng)脈瓣位置的標(biāo)準(zhǔn)差大約是6.83。二尖瓣位置中最穩(wěn)定的心音信號(hào)并且其標(biāo)準(zhǔn)差為5.76，與此滿意的心率測(cè)量速度大約為6.9s。雖然對(duì)于右邊主動(dòng)脈瓣以及肺動(dòng)脈瓣來(lái)說(shuō)平均誤差都比較低，并且右主動(dòng)脈瓣以及肺動(dòng)脈瓣位置的標(biāo)準(zhǔn)差較高，意味著從右主動(dòng)脈瓣位置測(cè)量的心音信號(hào)以及肺動(dòng)脈瓣位置并不足夠穩(wěn)定。

進(jìn)一步參照11B，13B，15B，17B以及19B，布蘭德-奧特曼差異圖通過(guò)提取MP70以及DS301的平均心跳產(chǎn)生了布蘭德-奧特曼差異圖作為X軸坐標(biāo)，MP70以及DS301之間的心跳的差異作為Y軸坐標(biāo)，平均誤差作為參照線平行于X軸，并且兩倍標(biāo)準(zhǔn)差作為95％的置信區(qū)間。正如從圖11B，13B，15B，17B以及19B中所示，幾乎所有基于從五個(gè)聽(tīng)診位置中的心率的樣本落入95％的置信區(qū)間，證實(shí)了由DS301以及MP70計(jì)算的心率值具有高度的一致性。

進(jìn)一步參照10B，12B，14B，16B以及18B，決定系數(shù)值R²為0.8275,0.7118,0.7773,0.7276,以及0.875，分別代表二尖瓣位置，肺動(dòng)脈瓣位置，右主動(dòng)脈瓣位置，左主動(dòng)脈瓣位置以及三尖瓣位置。根據(jù)所有決定系數(shù)R²的值，從三尖瓣位置以及二尖瓣位置由DS301計(jì)算的心率同由MP70計(jì)算的參照心率之間的相關(guān)性相比于從肺動(dòng)脈瓣聽(tīng)診位置，右主動(dòng)脈聽(tīng)診位置以及左主動(dòng)脈瓣聽(tīng)診位置通過(guò)DS301計(jì)算的心率以及通過(guò)MP70計(jì)算的參照心率之間的相關(guān)性更高，這些結(jié)果可以解釋兩個(gè)聽(tīng)診位置中相對(duì)低的標(biāo)準(zhǔn)差。

表8–五個(gè)聽(tīng)診位置的皮爾遜相關(guān)分析

**相關(guān)性在0.01水平為顯著(雙側(cè))

表7用于確定皮爾遜積矩相關(guān)系數(shù)，由DS301在五個(gè)聽(tīng)診位置以及MP70計(jì)算的心率之間測(cè)量的線性關(guān)系強(qiáng)度。正如從表7中所示，五個(gè)聽(tīng)診位置的相關(guān)性系數(shù)落入范圍0.7-0.99范圍之間且其p值小于0.001。根據(jù)，使用DS301在五個(gè)聽(tīng)診位置計(jì)算的心率以及使用MP70計(jì)算的心率是高度相關(guān)的。特別是，三尖瓣位置由DS301計(jì)算的心率之間的決定系數(shù)以及通過(guò)MP70計(jì)算，得出高位值0.941，代表了通過(guò)DS301計(jì)算的三尖瓣位置的心跳的讀數(shù)相比于其他聽(tīng)診位置更加的準(zhǔn)確。

根據(jù)本發(fā)明的心率檢測(cè)方法能夠應(yīng)用于脈沖損失(loss of pulse)、心室紊亂心律(ventricular arrhythmia)、心室性心搏過(guò)速(ventricular tachycardia)、心室纖維性顫動(dòng)的診斷方法(ventricular fibrillation)。

參照?qǐng)D22，根據(jù)本發(fā)明心率檢測(cè)裝置10包括一模數(shù)轉(zhuǎn)換器20，處理器30，記憶模塊40以及心率檢測(cè)模塊50。心率檢測(cè)裝置10用于連接模擬輸入單元70。模擬輸入單元接收從聽(tīng)診位置的模擬信號(hào)。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器(analog-to-digital(A/D)converter)20連接于模擬輸入單元70以及將心音轉(zhuǎn)化為模擬數(shù)字。處理器30連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器20，接收從模數(shù)轉(zhuǎn)換器20傳輸?shù)哪M信號(hào)。記憶模塊40連接到處理器30以及儲(chǔ)存模擬信號(hào)。心率檢測(cè)模塊50連接到處理器30，接收從處理器30傳輸?shù)哪M信號(hào)，以及執(zhí)行上述心率檢測(cè)方法所描述的縮減采樣步驟，帶通濾波步驟，TT定義濾波步驟，TT SMA濾波步驟以及峰值定位步驟來(lái)獲取每個(gè)聽(tīng)診位置的心率?？梢岳斫獾氖?，所述心率檢測(cè)模塊可以與所述處理器整合于單一組件內(nèi)。

如圖23所示，所述心率檢測(cè)裝置，還進(jìn)一步包含一顯示模塊100、一模擬輸出單元80、一通訊模塊90、以及一電源120。所述模擬輸入單元70可為一麥克風(fēng)接收心臟聲音，送至模數(shù)轉(zhuǎn)換器20處理為心音數(shù)字訊號(hào)，所述心率檢測(cè)模塊可整合于所述處理器30中，該數(shù)字訊號(hào)再送至處理器30進(jìn)行心率檢測(cè)方法之縮減采樣步驟，帶通濾波步驟，時(shí)間順序定義的濾波步驟，簡(jiǎn)單移動(dòng)平均濾波步驟，峰值定位步驟，心率標(biāo)準(zhǔn)偏差步驟以及時(shí)間順序演算法輸出步驟，得出一心率數(shù)值，所述心率數(shù)值可為每分鐘之連續(xù)數(shù)值序列，或一段時(shí)間內(nèi)的平均心率。而所述心率數(shù)值可同步傳送至顯示模塊以數(shù)字顯示。可同步傳送至記憶模塊進(jìn)行儲(chǔ)存，所述記憶模塊可為內(nèi)建內(nèi)存或記憶卡等任何儲(chǔ)存方式，使用者得隨時(shí)以對(duì)應(yīng)儲(chǔ)存方式之讀取設(shè)備調(diào)閱任何時(shí)間點(diǎn)或是一段時(shí)間之心率數(shù)值信息。所述心率數(shù)值可同步傳送至所述通訊模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出，所述通訊模塊可為藍(lán)牙、WIFI或Zigbee等無(wú)線通信方式，所述通訊模塊可為USB等有線輸出型式用戶得以對(duì)應(yīng)所述通訊模塊的軟、硬件接收心率數(shù)值信息。所述模擬輸入單元70亦可將從聽(tīng)診位置接收到的心臟聲音透過(guò)所述處理器同步傳送至所述模擬輸出單元80進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出，所述模擬輸出單元可以是一耳機(jī)模塊。

如圖24所示，所述心率檢測(cè)裝置可以實(shí)施于一電子聽(tīng)診器。所述電子聽(tīng)診器包含一模擬輸入單元70、一模數(shù)轉(zhuǎn)換器、一處理器、一心率檢測(cè)模塊、一通訊模塊、一記憶模塊、一顯示模塊100、一模擬輸出單元以及電源。

如圖25所示，所述心率檢測(cè)裝置可以實(shí)施于一行動(dòng)電子裝置還進(jìn)一步包含一通訊模塊、一記憶模塊、一顯示模塊、一模擬輸出單元以及一電源。所述模擬輸入單元70可容置于一收音貼片200。

如圖26所示，所述心率檢測(cè)裝置可以實(shí)施于一行動(dòng)電子裝置。所述模擬輸入單元可為一麥克風(fēng)被容置于所述收音貼片。所述收音貼片可直接貼附于聽(tīng)診對(duì)象之聽(tīng)診位置，由所述收音貼片上之所述模擬輸入單元接收心臟聲音，同步送至所述通訊模塊并進(jìn)行無(wú)線輸出，所述通訊模塊可為藍(lán)芽、WIFI或Zigbee等無(wú)線通信方式。所述收音貼片容置所述模擬輸入單元70，并且所述模擬輸入單元透過(guò)所述通訊模塊91與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器20進(jìn)行連接。收音貼片200可直接貼附于聽(tīng)診對(duì)象之聽(tīng)診位置，由收音貼片上之模擬輸入單元70接收心臟聲音，經(jīng)由所述通訊模塊91并進(jìn)行無(wú)線輸出至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器20。

總而言之，根據(jù)本發(fā)明的心率檢測(cè)方法降低了從五個(gè)聽(tīng)診位置收集的心音的樣品數(shù)量，五個(gè)聽(tīng)診位置包括二尖瓣位置，肺動(dòng)脈瓣位置，右主動(dòng)脈瓣位置，左主動(dòng)脈瓣位置，三尖瓣位置，通過(guò)縮減采樣步驟進(jìn)行多重檢測(cè)對(duì)象，帶通濾波步驟，時(shí)間順序定義濾波步驟，簡(jiǎn)單移動(dòng)平均濾波步驟，峰值定位步驟在實(shí)驗(yàn)中執(zhí)行以及反復(fù)識(shí)別第一心音(S1)以及第二心音(S2)用于心率檢測(cè)。心率檢測(cè)方法也能有效地降低計(jì)算由于周?chē)h(huán)境中噪聲產(chǎn)生的心率的誤差可能性。心率檢測(cè)方法計(jì)算的五個(gè)聽(tīng)診位置的心率數(shù)據(jù)可以使用標(biāo)準(zhǔn)誤差，決定系數(shù)，布蘭德-奧特曼差異圖以及皮爾遜積矩相關(guān)系數(shù)等進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，找出心率檢測(cè)方法相比于PCG型檢測(cè)器在計(jì)算心率中具有更快的平均速度7.025s，心率檢測(cè)方法的檢測(cè)率為91.33％，相比于PCG型檢測(cè)器以及與具有高度相關(guān)的ECG型的生理監(jiān)測(cè)器MP70，三尖瓣以及二尖瓣位置的心率計(jì)算具有更高的心率測(cè)量速度，表現(xiàn)在心率檢測(cè)方法以及任何基于心率檢測(cè)方法的心音獲取裝置，在使用心音的心率檢測(cè)領(lǐng)域中具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許之更動(dòng)與潤(rùn)飾，故本發(fā)明之保護(hù)范圍當(dāng)視后附之申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所界。