[發(fā)明專利]基于心音信號計算心率的方法

有效

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• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111150421B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發(fā)明（設計）人: 鄧成城;劉學文;車明賢
• 申請（專利權）人: 國微集團（深圳）有限公司
• 主分類號: A61B7/04
• 分類號: A61B7/04;A61B5/024;G10L25/27;G10L25/48
• 代理公司: 深圳市康弘知識產(chǎn)權代理有限公司 44247
• 代理人: 尹彥

本發(fā)明公開了一種基于心音信號計算心率的方法，包括：接收實時心音信號并進行預處理；將預處理后的心音信號通過香農(nóng)包絡算法計算得到香農(nóng)包絡曲線數(shù)據(jù)并進行緩存；對緩存的香農(nóng)包絡曲線數(shù)據(jù)進行分幀和第一窗口滑動長度設置；對當前緩存的香農(nóng)包括曲線數(shù)據(jù)的每一幀數(shù)據(jù)進行分析，得到一系列的心音包絡數(shù)據(jù)；篩選出有效的心音包絡數(shù)據(jù)；按照時間順序取相鄰兩個對應心音（兩個心音S1或者兩個心音S2）中的包絡峰值，根據(jù)兩個包絡峰值計算得到瞬時心率。本發(fā)明可以有效避免異常聲音干擾，同時得到準確、平滑的心率結果。

技術領域

本發(fā)明涉及基于智能聽診器采集的實時心音信號來計算心率的方法。

背景技術

聽診器已經(jīng)有200多年的歷史，自發(fā)明以來，就成為了醫(yī)生的一個基礎檢查裝置，并且在心肺疾病的初診方面發(fā)揮重要的作用。然而傳統(tǒng)聽診器是機械結構的，通過物理結構對聲音進行放大，其主要缺點只能醫(yī)生憑借經(jīng)驗判斷疾病特征，并且人體的聲音數(shù)據(jù)無法數(shù)字化保存。

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)與人工智能的迅速發(fā)展，電子聽診器(智能聽診器)的出現(xiàn)，這個古老的行業(yè)有了全新的升級。電子聽診器利用電子技術放大身體的聲音，在一定程度上克服了聽診器噪音高的問題，在保持傳統(tǒng)聲學聽診器的外觀和感覺的基礎上，能夠提高聲音信號的檢測能力。

電子智能聽診器的問世大大地彌補了遠程醫(yī)療中遠程診斷工具的空缺并賦予患者更多的醫(yī)療參與感和主動權，讓患者可以在家問診、聽診并第一時間得到醫(yī)生的幫助和建議。在互聯(lián)網(wǎng)和智能硬件的配合下，醫(yī)院和醫(yī)生對于患者的服務時間及空間都得到極大的拓展，使診前報警，診后隨訪能力都得到了加強。同時也將患者聽診音信息作為電子數(shù)據(jù)，具有可存儲性，為今后的醫(yī)學新技術研發(fā)提供更豐富的數(shù)據(jù)支撐。因此，電子智能聽診器可以說是遠程醫(yī)療、智能醫(yī)療的潤滑劑，能讓遠程醫(yī)療更貼近傳統(tǒng)的醫(yī)患面對面，讓遠程醫(yī)療、智能醫(yī)療的作用能真正落地。聽診器從傳統(tǒng)形式進入智能化、互聯(lián)網(wǎng)化時代，使聽診器從一個醫(yī)生的診斷工具延展成了患者的遠程醫(yī)療工具，從醫(yī)院拓展到了患者家里成為患者的自診斷武器。

現(xiàn)有的電子聽診器一般基于心音計算心率的方法主要是通過查找心音信號數(shù)據(jù)峰值來確定心率對應的S1、S2波峰，通過波峰之間的時間差T來計算心率，其要求的心音信號數(shù)據(jù)需要十分規(guī)范，需要有明確的心音S1、S2波峰，但在實際使用環(huán)境中無法規(guī)避環(huán)境噪音、設備摩擦音等異常聲音帶來的干擾，導致實際測量計算誤差比較大，同時對操作手法、拾音設備設計、使用環(huán)境等要求相當高。

本發(fā)明涉及到的名詞解釋：

心音：心音(heart sound)指由心肌收縮、心臟瓣膜關閉和血液撞擊心室壁、大動脈壁等引起的振動所產(chǎn)生的聲音。它可在胸壁一定部位用聽診器聽取，也可用換能器等儀器記錄心音的機械振動，稱為心音圖。

心音S1、S2：心臟收縮舒張時產(chǎn)生的聲音(即心臟跳動一次發(fā)出的兩次聲音)，可用耳或聽診器在胸壁聽到，亦可用電子儀器記錄下來(心音圖)?？煞譃榈谝恍囊?S1)第二心音(S2)。(正常情況下均可聽到)。第三心音(S3通常僅在兒童及青少年可聽到)，第四心音(S4正常情況很少聽到)，本發(fā)明所指的相鄰兩個心音為S1和S2，本發(fā)明所指的相鄰兩個對應心音為兩個S1或者兩個S2。

智能聽診器：智能聽診器是一種取消了人耳與聽頭的物理連接，采用藍牙無線等通信手段傳輸音頻，配合智能算法，利用智能手機APP為患者提供標準化聽診引導，并能將遠程醫(yī)生服務接入產(chǎn)品，讓人在家智能遠程聽診、看醫(yī)生的智能醫(yī)療設備。

采樣頻率：采樣頻率，也稱為采樣速度或者采樣率，定義了每秒從連續(xù)信號中提取并組成離散信號的采樣個數(shù)，它用赫茲(Hz)來表示。采樣頻率的倒數(shù)是采樣周期或者叫作采樣時間，它是采樣之間的時間間隔。通俗的講采樣頻率是指計算機每秒鐘采集多少個信號樣本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述現(xiàn)有技術心率計算誤差較大、要求高的技術問題，提出一種基于心音信號計算心率的方法。