[發(fā)明專利]基于心電和心音信號聯(lián)合分析的冠心病無創(chuàng)篩查系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910878850.4
• 申請日: 2019-09-18
• 公開（公告）號: CN110537910B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉常春;李晗;張明;王新沛;楊磊;曾強;李慶雨
• 申請（專利權(quán)）人: 濟南匯醫(yī)融工科技有限公司
• 主分類號: A61B5/318
• 分類號: A61B5/318;A61B7/02;A61B5/00
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37224
• 代理人: 王書剛

一種基于心電和心音信號聯(lián)合分析的冠心病無創(chuàng)篩查系統(tǒng)，包括：心電信號預(yù)處理模塊，用于對原始心電信號進行濾波、去噪和歸一化處理；心音信號預(yù)處理模塊，用于對原始心音信號進行濾波、去噪和歸一化處理；特征提取和選擇模塊，用于提取處理后心電和心音信號的多域特征和特征選擇；五通道級聯(lián)模塊，用于對心音信號的小波變換與重構(gòu)，并將重構(gòu)后的四頻段心音信號與心電信號連接為一個五通道組信號；雙輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類模塊，由多層感知器、深度學(xué)習(xí)模型和激活模型構(gòu)成，用于對電機械特征向量和五通道組信號進行處理和分析，更加精確地?zé)o創(chuàng)篩查冠心病。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于冠心病篩查的系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于心電和心音信號聯(lián)合分析，屬于生物醫(yī)學(xué)工程的人體疾病無創(chuàng)篩查技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

冠心病是心血管疾病的主要類型，并且是全世界范圍內(nèi)的主要死亡原因之一。沿冠狀動脈內(nèi)壁的斑塊堆積，減少了流向心肌的血流量，從而導(dǎo)致冠心病的發(fā)生。在嚴(yán)重的情況下，斑塊破裂會完全阻塞動脈腔，從而引發(fā)急性心肌梗塞。

目前，冠狀動脈造影被認(rèn)為是冠心病臨床診斷的金標(biāo)準(zhǔn)。但遺憾的是，這是一種侵入性技術(shù)，需要專業(yè)的外科手術(shù)和相當(dāng)多的時間和成本，因此在一般醫(yī)療條件下作為冠心病篩查方法不具有吸引力。

心電和心音信號分別反映心臟的電活動和機械活動。研究表明，在冠心病患者的靜息心電圖中，可能存在T波倒置，ST-T段異常，左心室肥大和室性早搏等癥狀；在冠心病患者的心音信號中，已知冠狀動脈狹窄會導(dǎo)致高頻成分增加。因此，心電和心音信號都可以作為冠心病篩查的有前景的工具，具有無創(chuàng)、高效、操作簡便和費用低等特點。

使用各種心電或心音數(shù)據(jù)庫來自動檢測冠心病的研究已經(jīng)有很多。在使用心電信號的研究中，大多數(shù)側(cè)重于傳統(tǒng)特征提取和分類過程。關(guān)于心音信號的研究，目前的方法在檢測冠心病上的準(zhǔn)確性還較低。事實上，只使用心電或心音信號中的一種來檢測冠心病是遠遠不夠的，因為一些患者在心電信號上沒有表現(xiàn)出異常，但在心音信號有所體現(xiàn)，反之亦然。

中國專利文獻CN108577883A公開的一種冠心病篩查裝置，包括：拾音器，用于獲取心音信號；脈搏波傳感器，用于獲取脈搏波信號；心電傳感器，用于獲取心電信號；……計算心電信號的ST段電平和QRS波群寬度；將從心音、脈搏波和心電數(shù)據(jù)中提取的特征與用戶病史資料和基本生理參數(shù)結(jié)合，組成特征向量；構(gòu)建訓(xùn)練樣本，采用最近鄰聚類算法構(gòu)建基于徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的冠心病篩查模型；將所述特征向量輸入篩查模型，獲得篩查結(jié)果。

上述裝置中所提取的心電特征僅僅屬于時域?qū)用妫纯紤]頻域、非線性層面的信息；所提取的心音信號特征僅僅屬于頻域?qū)用娴男畔ⅲ纯紤]時域、熵以及峰度方面的信息；只進行了特征層面的概要分析，未對完整的心電和心音信號進行深度學(xué)習(xí)，未從全局到細節(jié)全方位挖掘與冠心病有關(guān)的深層次有效信息，使得在冠心病篩查的準(zhǔn)確性上有待進一步提高。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有的冠心病檢測方法存在的缺陷和不足，本發(fā)明提供一種基于同步采集的心電和心音信號聯(lián)合分析的冠心病無創(chuàng)篩查系統(tǒng)，該系統(tǒng)將傳統(tǒng)分類方法和深度學(xué)習(xí)融合，對心電和心音信號進行聯(lián)合分析，因此在冠心病篩查上準(zhǔn)確性更高。

本發(fā)明基于同步采集的心電和心音信號聯(lián)合分析的冠心病無創(chuàng)篩查系統(tǒng)，采用以下技術(shù)解決方案：

該系統(tǒng)，包括心電信號預(yù)處理模塊、心音信號預(yù)處理模塊、特征提取與選擇模塊、五通道信號級聯(lián)模塊和雙輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類模塊；特征提取與選擇模塊與心電信號預(yù)處理模塊和心音信號預(yù)處理模塊分別相連接；五通道信號級聯(lián)模塊與心電信號預(yù)處理模塊和心音信號預(yù)處理模塊分別相連接；雙輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類模塊與特征提取與選擇模塊和五通道信號級聯(lián)模塊分別相連接；

心電信號預(yù)處理模塊，對采集的心電信號進行帶通濾波處理，去除基線漂移和工頻干擾，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后進行歸一化處理；

心音信號預(yù)處理模塊，對同步采集的心音信號進行高通濾波處理，去除工頻干擾，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后進行歸一化處理；