[發明專利]一種心臟健康評估方法

在審

• 申請號: 201510059572.1
• 申請日: 2015-02-04
• 公開（公告）號: CN104720846A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 周楊;彭晶;張雅勤;萬瀟;梁慶真;劉傳銀
• 申請（專利權）人: 四川長虹電器股份有限公司
• 主分類號: A61B7/00
• 分類號: A61B7/00;A61B5/0402
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 曾娟

技術領域

本發明涉及一種電子信息醫學領域，尤其涉及一種心臟健康評估方法。

背景技術

心音(心電)信號包含豐富的信息。在醫療領域，通過對這些信號進行分析可以得到反映人體機能狀態的某些指標(如心率)，進而為疾病診斷治療提供幫助。為了反映心臟健康水平，我們希望能從心音(心電)信號中分析提取對應的量化指標。對信號進行簡單地時域或頻域分析并不能實現這一目標，因此這里結合模式識別技術進行處理。

實現一個模式識別系統通常包括以下幾部分：信號采集，信號處理，特征提取，分類器設計。其中關鍵之處在于特征提取和分類器設計部分。小波包分解廣泛運用于信號處理中，能夠有效獲取信號的時頻特征，因此可以從信號中提取基于小波包分解的能量特征。支持向量數據描述(SVDD)是一種用于一類分類問題的分類器，采用該分類器可以構建心臟活力評估模型。

發明內容

本發明的目的在于提供一種心臟健康評估方法，以期望在建立一種評估模型的基礎上，通過輸入心音或心電信號并輸出一個量化指數來反映心臟健康水平，便于人們關注和改善心臟健康狀態，并在一定程度上為心臟相關疾病診治提供依據。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種心臟健康評估方法，包括以下步驟：

第一步：采集信號

利用傳感器采集心音信號；

第二步：信號處理

對采集的信號進行濾波去噪，并通過分段獲取多個心跳周期信號；

第三步：特征提取

對周期信號進行小波包分解，并計算各個子頻帶信號的能量，形成特征向量；

第四步：計算心臟活力評估指數

將特征向量輸入基于SVDD的評估模型，輸出一個反映心臟健康水平的定量指數。

進一步的技術方案是，第三步特征提取中對周期信號進行3層小波包分解，并計算各個子頻帶信號的能量，形成長度為8的特征向量；其中，能量是通過計算信號幅值的平方和得到的。

進一步的技術方案是，所述的SVDD評估模型是通過較高心臟健康水平人群的心音信號來訓練得到的。

本發明較現有技術相比，具有以下優點及有益效果：

本發明的心臟健康評估方法不僅步驟簡單，而且便于使用，本發明通過輸入心音或心電信號并輸出一個量化指數來反映心臟健康水平，便于人們關注和改善心臟健康狀態，并在一定程度上為心臟相關疾病診治提供依據。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步地詳細說明：

實施例

本發明的一種心臟健康評估方法，第一步是采集信號，本實施例中是利用傳感器采集的心音(心電)信號。第二步是信號處理，本實施例中對采集的信號進行濾波去噪，并通過分段獲取多個心跳周期信號。第三步是特征提取，對周期信號進行小波包分解，并計算各個子頻帶信號的能量，形成特征向量。本實施例以小波包能量特征為例，對周期信號進行3層小波包分解，并計算各個子頻帶信號的能量，形成長度為8的特征向量。這里的能量是通過計算信號幅值的平方和得到的。

第四步，計算心臟活力評估指數。具體的，將特征向量輸入基于SVDD的評估模型，輸出一個反映心臟健康水平的定量指數。需要說明的是，該模型是通過較高心臟健康水平人群(如運動員群體)的心音信號來訓練得到的，訓練樣本數量不宜過小。從解析幾何的角度看，該模型的支持向量構成了一個超球體。如果任意輸入特征向量位于超球體內，則可認為其對應的心臟活力水平與運動員群體一致，如果位于超球體外且距離超球體越遠，則可認為其對應的心臟活力水平與運動員群體的差距越大。因此，輸入特征向量與超球體中心的距離(D),可以有效反映心臟活力水平。令超球體半徑為R，則稱D/R為心臟活力評估指數。試驗結果表明，對于運動員群體，D/R小于等于1時；對于普通健康人群，D/R位于1到3.6；對于心臟存在疾病的人群，D/R大于等于3.6。因此，該指數能夠有效反映心臟健康水平。

本發明給出了一種構造心臟活力指數的方法。利用該方法可以方便有效獲取心臟活力指數。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。