專(zhuān)利名稱(chēng)：一種心音信號(hào)發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種心音信號(hào)的實(shí)現(xiàn)方法。尤其是一種采用LabVIEW(實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程工作臺(tái))與Matlab (矩陣實(shí)驗(yàn)室數(shù)學(xué)計(jì)算軟件)混合編程技術(shù)設(shè)計(jì)出的ー種心音信號(hào)發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
心音是人體內(nèi)非常重要的ー種生理信號(hào)。心臟聽(tīng)診是心臟疾病的重要手段，是醫(yī)學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)，但也是難點(diǎn)。以往心臟聽(tīng)診主要在病床旁進(jìn)行，尋找典型的心音使老師感到困難，眾多學(xué)生圍在患者周?chē)粌H給患者帶來(lái)不便，而且聽(tīng)診效果很差，學(xué)生普遍感到心臟聽(tīng)診十分難學(xué)?；谔摂M儀器技木，采用LabVIEW與Matlab混合編程的技術(shù)方式，本發(fā)明設(shè)計(jì)出一款可產(chǎn)生、播放出模擬心音的心音信號(hào)發(fā)生器。它實(shí)現(xiàn)了根據(jù)用戶(hù)設(shè)置的參數(shù)自動(dòng)產(chǎn)生心音和播放心音的功能，不管從視覺(jué)上還是聽(tīng)覺(jué)上，時(shí)域上還是頻域上，產(chǎn)生的心音都與實(shí)際心音相似。有了心音信號(hào)發(fā)生器，老師教學(xué)時(shí)就不需要再去費(fèi)時(shí)費(fèi)カ地找特殊心音，學(xué)生也可以拿來(lái)自學(xué)使用，方便快捷。另外，此心音發(fā)生器產(chǎn)生的各種模擬心音可以保存下來(lái)然，為心音的教學(xué)和研究提供了一種行之有效的工具。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題基于虛擬儀器技術(shù)，采用LabVIEW與Matlab混合編程的技術(shù)方式，本發(fā)明設(shè)計(jì)出ー種心音信號(hào)的實(shí)現(xiàn)方法。由于人體的心音是低頻信號(hào)，含多種成分，且有雜音，每個(gè)人的心音都不盡相同。 那么關(guān)鍵問(wèn)題就是如何利用LabVIEW模擬出可調(diào)節(jié)的心音，來(lái)滿(mǎn)足對(duì)不心音信號(hào)的分析需求。技術(shù)方案本發(fā)明是基于LabVIEW的ー種心音信號(hào)的實(shí)現(xiàn)方法，主要硬件平臺(tái)為計(jì)算機(jī)，軟件平臺(tái)為NI公司的LabVIEW及Matlab。心音信號(hào)發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)方法是首先將ー個(gè)周期的標(biāo)準(zhǔn)心音信號(hào)分解為第一心音S1、第二心音ら、第三心音ら、 第四心音&、心音間隔時(shí)間Δ txy，噪音％六個(gè)部分，然后提取這六個(gè)部分的相關(guān)參數(shù)并構(gòu)成 ー套標(biāo)準(zhǔn)模板，該模板可表示為
TST(f) = > ,(CllS1 ( }) + At 12 +^^2:^2(1^ ノ + At23 +c3ls3(f3) +At34 +c4ls4(f4) +At41 +cNlsN)其中η、f2、f3、f3分別是第一心音S1、第二心音S2、第三心音S3、第四心音S4所對(duì)應(yīng)的頻率參數(shù)，Δ t12是第一心音S1與第二心音S2之間的時(shí)間間隔，Δ t23是第二心音S2 與第三心音ら之間的時(shí)間間隔，Δ t34是第三心音ら與第四心音ち之間的時(shí)間間隔，Δ t41 分別第四心音S4與第一心音S1之間的時(shí)間間隔，Cli、C2i、C3i、C4i、CNi分別是第一心音S1、第二心音ら、第三心音ら、第四心音、和噪音％所對(duì)應(yīng)的幅值參數(shù)，T是重復(fù)ー個(gè)周期心音所用的采樣數(shù)據(jù)總數(shù)。使用吋，根據(jù)用戶(hù)的需求調(diào)整相關(guān)參數(shù)，對(duì)應(yīng)改變標(biāo)準(zhǔn)模板為用戶(hù)模板，構(gòu)造出用戶(hù)所需的心音信號(hào)。不論是正常心音還是病態(tài)異常心音都可以作為標(biāo)準(zhǔn)心音信號(hào)來(lái)進(jìn)行處理。有益效果由于把心音信號(hào)進(jìn)行了分段處理，每個(gè)參數(shù)的變化都很容易分別實(shí)現(xiàn)控制，而且此模板為線(xiàn)性模式，在此模板的基礎(chǔ)上根據(jù)參數(shù)的變化來(lái)調(diào)整各個(gè)部分，不用擔(dān)心信號(hào)成分不對(duì)或者聽(tīng)起來(lái)不像實(shí)際心音，該方案實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)単，參數(shù)調(diào)整容易，而且很逼真。


圖1是各種信號(hào)的波形圖，圖2是信號(hào)發(fā)生器部分的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式由于心音采樣信號(hào)中S3和S4都比較微弱，一般不會(huì)聽(tīng)到和看到，為方便原理的闡述，這里只考慮包含S1、S2和噪音(外部環(huán)境和硬件工作時(shí)產(chǎn)生的)的心音信號(hào)，但是添加 S3、S4和心雜音的原理是與Sl和S2 —樣的。首先從心音采樣信號(hào)中選擇ー個(gè)周期的心音信號(hào)作為標(biāo)準(zhǔn)心音信號(hào)，如附圖1(a) 所示，并從中分段選出Sl部分作為信號(hào)發(fā)生器的第一心音的基準(zhǔn)，如附圖1(b)所示，取S2 部分作為心音信號(hào)發(fā)生器的第二心音的基準(zhǔn)，如附圖1(c)所示，取Sl到S2區(qū)間內(nèi)的點(diǎn)作為心音信號(hào)發(fā)生器噪音的基準(zhǔn)，如附圖1(d)所示。根據(jù)這三部分的分段信號(hào)可構(gòu)建ー套心音信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)模板
TSt (f) = ニ (C11S1 (fj) + At12 + C21S2 (f2) + Δ
21 +CNiSN)然后就可以根據(jù)用戶(hù)的參數(shù)要求來(lái)構(gòu)建心音信號(hào)的用戶(hù)模板了。Si、S2和噪音Sn的強(qiáng)度通過(guò)分別調(diào)整cn、c2i, cNi的大小來(lái)確定，心音間隔寬度可以由Δ t12、At21乘以采樣頻率計(jì)算得到；至于頻率參數(shù)fl、f2，其實(shí)質(zhì)是確定Sl和S2的寬度，可以通過(guò)改變Sl和S2信號(hào)段的縮放系數(shù)，即分別調(diào)用LabVIEW中的伸展函數(shù)extend () 或者收縮函數(shù)shrinkO來(lái)實(shí)現(xiàn)。心音重復(fù)周期即心跳頻率可以通過(guò)調(diào)整心音間隔Δ t12、 At21來(lái)實(shí)現(xiàn)。因?yàn)镾1、S2的寬度已經(jīng)確定下來(lái)不能更改了。心音信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)發(fā)生和心音播放的程序框圖是分開(kāi)設(shè)計(jì)的，信號(hào)發(fā)生器部分的流程如附圖2所示。信號(hào)發(fā)生部分使用“ Matlab腳本”節(jié)點(diǎn)完成心音的分段截取，然后根據(jù)用戶(hù)參數(shù)設(shè)置調(diào)用extend或者shrink子VI實(shí)現(xiàn)各個(gè)分段的伸縮，使用“數(shù)組插入”節(jié)點(diǎn)把各個(gè)部分融合在一起，最后用“ for循環(huán)”節(jié)點(diǎn)對(duì)融合后的ー個(gè)周期進(jìn)行拓展，把拓展后的信號(hào)輸送給顯示器并保存為臨時(shí)文件為播放部分使用。在心音播放部分，用“播放聲音文件”節(jié)點(diǎn)打開(kāi)臨時(shí)文件進(jìn)行播放，為實(shí)現(xiàn)播放過(guò)程中能夠隨時(shí)停止，把“停止聲音輸出播放”節(jié)點(diǎn)放置在ー個(gè)while循環(huán)中實(shí)時(shí)監(jiān)控，如果心音文件播放完畢或者“ STOP”控件按下即停止聲音的播放，最后用“聲音輸出清零”節(jié)點(diǎn)清空緩存。
由于把心音信號(hào)進(jìn)行了分段處理，每個(gè)參數(shù)的變化都很容易分別實(shí)現(xiàn)控制，而且此模板為線(xiàn)性模式，在此模板的基礎(chǔ)上根據(jù)參數(shù)的變化來(lái)調(diào)整各個(gè)部分，不用擔(dān)心信號(hào)成分不對(duì)或者聽(tīng)起來(lái)不像實(shí)際心音，該方案實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)単，參數(shù)調(diào)整容易，而且很逼真。它實(shí)現(xiàn)了根據(jù)用戶(hù)設(shè)置的參數(shù)自動(dòng)產(chǎn)生心音和播放心音的功能，不管從視覺(jué)上還是聽(tīng)覺(jué)上，時(shí)域上還是頻域上，產(chǎn)生的心音都與實(shí)際心音相似。
權(quán)利要求
1. ー種心音信號(hào)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在干，首先將ー個(gè)周期的標(biāo)準(zhǔn)心音信號(hào)分解為第一心音S1、第二心音ら、第三心音ら、第四心音ち、心音間隔時(shí)間Δ txy，噪音％六個(gè)部分，然后提取這六個(gè)部分的相關(guān)參數(shù)并構(gòu)成ー套標(biāo)準(zhǔn)模板，該模板可表示為
全文摘要
本發(fā)明給出一種心音信號(hào)發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)方法，首先將一個(gè)周期的標(biāo)準(zhǔn)心音信號(hào)分解為第一心音s1、第二心音s2、第三心音s3、第四心音s4、心音間隔時(shí)間△txy，噪音sN六個(gè)部分，然后提取這六個(gè)部分的相關(guān)參數(shù)并構(gòu)成一套標(biāo)準(zhǔn)模板；使用時(shí)，根據(jù)用戶(hù)的需求調(diào)整相關(guān)參數(shù)，對(duì)應(yīng)改變標(biāo)準(zhǔn)模板為用戶(hù)模板，構(gòu)造出用戶(hù)所需的心音信號(hào)。不論是正常心音還是病態(tài)異常心音都可以作為標(biāo)準(zhǔn)心音信號(hào)來(lái)進(jìn)行處理。由于把心音信號(hào)進(jìn)行了分段處理，每個(gè)參數(shù)的變化都很容易分別實(shí)現(xiàn)控制，而且此模板為線(xiàn)性模式，在此模板的基礎(chǔ)上根據(jù)參數(shù)的變化來(lái)調(diào)整各個(gè)部分，不用擔(dān)心信號(hào)成分不對(duì)或者聽(tīng)起來(lái)不像實(shí)際心音，該方案實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，參數(shù)調(diào)整容易，而且很逼真。
文檔編號(hào)G09B9/00GK102542864SQ20111035099
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月9日
發(fā)明者何樹(shù)洋, 吳健, 成謝鋒, 葛彥平, 陶冶薇, 黃艷紅 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)