心音信號(hào)的等效分析模型和特征參數(shù)提取的研究.pdf

1、心臟的跳動(dòng)過程是非常復(fù)雜的，涉及到生物的電傳導(dǎo)以及心肌收縮等方面的因素，心臟跳動(dòng)所產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)通過胸腔系統(tǒng)傳到體表后所形成的信號(hào)被稱之為心音信號(hào)。它是人體最為重要的生理信號(hào)之一，是一種典型的時(shí)變信號(hào)，正是由于這種時(shí)變特性，心音信號(hào)包含了豐富的信息，心音周期中出現(xiàn)的雜音和畸變就是重要的診斷依據(jù)。傳統(tǒng)意義上講，第一心音、第二心音的產(chǎn)生被認(rèn)為是心臟瓣膜在開合過程中碰撞所產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)，這些信號(hào)包含多種瞬態(tài)非平穩(wěn)成分。心音信號(hào)的變化往往意味著

2、不同瓣膜或者某些心肌發(fā)生了病變。
　　為了更好地研究心音的產(chǎn)生機(jī)理，掌握病理信號(hào)產(chǎn)生的本質(zhì)原因，本課題主要考慮心臟瓣膜開合產(chǎn)生的振動(dòng)效應(yīng)，基于心音信號(hào)產(chǎn)生的物理機(jī)制搭建了一個(gè)彈簧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)來模擬內(nèi)心音信號(hào)的產(chǎn)生，用彈簧的伸縮來模擬心臟瓣膜的開合振動(dòng)，然后將各個(gè)瓣膜的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行合成，合成后的信號(hào)就是內(nèi)心音信號(hào)，與實(shí)際的心音信號(hào)具有很高的相似性。
　　準(zhǔn)確地對(duì)心音信號(hào)進(jìn)行建模可以為心音的編碼、壓縮、識(shí)別等工作做好基礎(chǔ)。時(shí)頻分

3、析理論和方法可以同時(shí)對(duì)信號(hào)的時(shí)域和頻域特性進(jìn)行分析，它們是分析非平穩(wěn)信號(hào)的有利工具，近年來已成為信號(hào)處理領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，也為心音建模提供了一個(gè)新的理論方法。對(duì)于實(shí)際的心音信號(hào)，運(yùn)用正弦字典和小波字典，提出了基于匹配追蹤算法的心音信號(hào)時(shí)頻建模方法。首先將心音信號(hào)用匹配追蹤算法進(jìn)行分解，然后用選出來的最優(yōu)原子合成原信號(hào)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明對(duì)于心音信號(hào)的重構(gòu)，使用小波字典比使用正弦字典的效果更勝一籌。
　　提取獨(dú)立的心動(dòng)周期是心音信號(hào)分析

4、中最為關(guān)鍵的一步，因?yàn)楫惓Ｐ盘?hào)總是出現(xiàn)在每個(gè)心動(dòng)周期中。從心音信號(hào)的本身特點(diǎn)出發(fā)，將心音信號(hào)看成是含有沖擊成分的沖擊信號(hào)，第一心音、第二心音就是每個(gè)心音周期中的沖擊成分，基于匹配追蹤算法提出了利用相關(guān)結(jié)構(gòu)復(fù)雜度對(duì)心音信號(hào)進(jìn)行分割處理的方法。首先計(jì)算心音信號(hào)的復(fù)雜度，然后將復(fù)雜度曲線中包含的有效信息提取出來，同時(shí)將信息映射到原信號(hào)進(jìn)行有效成分的提取，成功獲取了心音信號(hào)的一些典型特征參數(shù):心率、第一心音幅值、第二心音幅值、舒張期以及收縮期等