[發明專利]一種心肺音信號識別方法和系統

有效

• 申請號: 201711093287.7
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107798350B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 張涵;林立;林躍裕;吳潔偉
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: G10L25/63
• 分類號: G10L25/63;G10L25/18;G10L25/21;G10L21/0208;G10L21/0232;G06F18/10;G06F18/211;G06F18/2131;G06F18/214;G06F18/2433;G06F18/25;A61B7/02;A61B7/00
• 代理公司: 廣州駿思知識產權代理有限公司 44425
• 代理人: 吳靜芝

本發明涉及一種心肺音信號識別方法和系統，其中的方法通過在采集心音/肺音初檢信號的同時，采集相應的環境聲音信號，并將心音/肺音初檢信號進行差分降噪處理，而避免了外圍環境對心肺音信號的影響，避免一些與心肺音信號無關的信號對識別精度造成影響，有效地提高了心肺音信號的采集和識別精度；并通過結合EMD(Empirical?Mode?Decomposition，經驗模態分解)和高階香農熵算法實現對心音模擬信號的處理，利用小波分解對肺音數字信號進行處理，實現對心音信號和肺音信號的特征的精準識取，并有效簡化了心肺音信號的識別步驟，實時性更強，成本低。

技術領域

本發明涉及一種心肺音信號識別方法和系統。

背景技術

聽診器是醫生監聽人體聲音生理特征、診斷身體狀況的重要輔助工具。第一款聽診器是法國醫生雷納克于1816年發明的木質中空直管聽診器，在臨床應用中，聽診器雖然在應用過程中不斷改進，但是由拾音部分、導管、聽件組成的結構基本不變。因此，使用傳統聽診器難以捕捉到人體內部的一些微小卻非常重要的生理信號，并無法實時波形，信號的獲取會受到人耳敏感局限的影響，且同一時間無法綜合聽診多種信號，對于某些重復性小的生理特征無法實現采集儲存和重現以進行后續分析。

進入21世紀，美國開始出現最初的數字聽診器，數字聽診器是利用電子技術放大身體的聲音，以獲得更好的聆聽效果。2003年，美國人Andrey等人發明了一款多媒體適配聽診器，該聽診器具備錄音功能，且數據可通過有線或無線的方式傳輸。2009年，美國人LuzM.設計了一種具有錄音功能的便攜式擴音聽診器，電子聽診器采集并放大聲音信號，可通過或藍牙無線傳輸的方式實現聽診。2014年，沒有THinkLabs?Medical發布了The?One數字聽診器，可實現波形實時顯示，同時支持移動端的錄音和回放，但售價卻高達499美元，難以普及到家庭應用中。其他一些公司如PULSONIC?Sonoplus電子聽診器、惠普的Stethos電子聽診器、CADiscop聽診器及Allen公司的電子聽診器，均有各自特點，功能也各自迥異，但都只能用于信號的采集、數字化及傳輸，并無配套的應用軟件，稱不上智能設備；也難以捕捉到細微卻重要的心肺音生理信號，無回溯功能，無法綜合分析聽診信號。并且，心肺音信號復雜，容易受外圍環境影響，難以長時間定量分析。

發明內容

為解決上述現有技術的缺點和不足，本發明的第一目的是提供一種心肺音信號識別方法，以提高心肺音信號的采集和識別精度，減少外圍環境對心肺音信號的影響，并簡化心肺音信號的識別步驟，實時性更強，成本低。本發明的另一目的是提供一種應用上述心肺音信號識別方法的心肺音信號識別系統。

為實現本發明的第一目的，本發明首先提供一種心肺音信號識別方法，包括心音信號識別方法和肺音信號識別方法，其中，所述心音信號識別方法包括以下步驟：

S11：獲取心音初檢信號和心音環境聲音信號；

S12：對所述心音初檢信號和所述心音環境聲音信號進行差分降噪處理，得到去除心音環境聲音信號后的心音降噪信號；

S13：對所述心音降噪信號依次進行放大、帶通濾波、陷波濾波和電壓偏置處理，得到心音模擬信號；

S14：對所述心肺音模擬信號依次進行數模轉換、濾波和降采樣處理，得到初步的心音數字信號；

S15：通過EMD算法提取所述心音數字信號中包含心音有效信息的頻率分量，并去除心音數字信號中的噪聲分量，得到心音降噪數字信號；

S16：通過香農熵算法對所述心音降噪數字信號進行轉換識別，并提取當前第一心音的寬度S1、當前第二心音的寬度S2、當前第一心音與下一第一心音的間距S11、當前第一心音與第二心音的間距S12；

S17：根據當前第一心音與下一第一心音的間距S11計算得出平均心率及心率異變參數SDNN、SDANN、rMSSD及PNN50，并通過快速傅里葉變換得到心率異變參數的頻譜信號和功率信號；