用于异常心音筛查的便携式心音监护系统的研究

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心脏疾病是全球发病率和死亡率最高的疾病,治疗及恢复周期长,且近年来发病人群有年轻化的趋势,严重威胁人们的生命健康,降低生活质量。在众多的心脏疾病诊疗方式中,心音听诊是一种易于操作、低成本、无创的早期诊断方式,可以尽早发现心脏结构及机械活动上的病变,具有其他诊断方式不可替代的作用。  传统的心音听诊方式广泛应用于临床,医生可以快速,实时获取病人心脏大致情况,但医生无法记录病人的心音信号,且获取到的声音容易受到外界噪声的干扰,也无法调节声音的大小,容易漏掉细微的心音成分,当病人在家时,医生无法及时了解其病情变化。  本文提出了一种便携式、低功耗的心音监护系统,可以用于心音诊断及家用心音监护,硬件系统集成了心音和心电信号同步采集、实时上传和基于FAT32文件系统的本地存储功能,使用者可以随时、随地监测心音及心电。在软件方面,基于MATLAB的GUI功能设计了上位机显示界面,可以实时显示采集到的心音信号,并实现和心音自动分析功能,包括心音成分划分与识别,心音特征指标的计算和异常心音筛查。利用小波降噪、零相位滤波技术可以去除大部分的噪声,获得低噪声心音信号,用于接下来的信号分析。本文还提出了心音分割算法的改进方案,利用心动周期之间相似度高的特点预先估计了心动周期,提高了心音成分的边界划分与识别正确率与稳定性,可以正确识别单条心音记录中至少80%以上的心动周期,即使出现了偶然错误,也不会严重影响后续心音成分识别与划分的正确率及异常心音筛查的正确率。采用基于支持向量机(Support VectorMachine,SVM)分类器设计异常心音筛查算法,对异常心音的识别率可以达到92%,可以有效帮助医生筛查异常心音,提高医生的工作效率。系统兼顾操作便捷及良好的抗干扰性能,病人自己也可以完成心音采集操作,通过现有的通信网络,也可以将数据发送给医生,在远程医疗及家用心音监护中有重要意义。
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