基于时频分布心音信号分析的心脏疾病诊断研究

论文摘要

作为人体重要的生理信号之一,心音中包含了大量的生理病理信息,对心音信号进行深入的分析研究,有助于心脏疾病的诊断和治疗。鉴于心音信号在心脏疾病诊断中发挥的作用,国内外学者对心音信号进行了大量的研究,但由于信号采集技术和信号处理技术的限制,对心脏疾病的诊断效果都不是很好。本文针对心音信号采集及心脏疾病诊断中存在的主要问题展开了深入的研究。首先从心音信号的产生机理出发,重点研究了不同类型的心音信号在心脏周期中发生的时刻及心音信号的主要成分在时域和频域所具有的特征,指出这些研究对心音信号采集及心脏疾病诊断中所具有的指导意义;采用自制的心音信号采集系统,借助于LabVIEW开发平台实现了心音信号的采集,同时对采集到的心音运用小波变换的方法进行去噪处理,选用完全对称的coif5小波函数并结合多级阈值去噪,得到了较好的去噪效果;分别选取Wigner-Vile分布、Choi-Willams分布和Cone-Shape分布对正常心音、二尖瓣狭窄心音和肺动脉瓣狭窄心音进行能量图谱对照分析,得到了不同心音信号频率随时间的动态变化过程;通过瞬时频率分析方法,对正常和异常心音进行了分析,突出了心音信号的局部特征,揭示了心音频率突变部分随时间变化的过程,为临床诊断提供了一种直观有效的分析方法。通过两种方法,不论是从时域波形图还是频域能量图谱中都直观有效的区分了正常心音、二尖瓣狭窄心音和肺动脉瓣狭窄心音,实现了常见心脏瓣膜疾病的区分诊断,具有一定的临床应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要内容及文章架构
• 第2章 心音信号的采集和预处理
• 2.1 心音的产生机理及特性
• 2.1.1 心音信号的产生机理
• 2.1.2 心音信号的特性
• 2.2 开发环境简介
• 2.3 心音信号采集系统设计
• 2.3.1 HKY-068 型心音传感器
• 2.3.2 声卡工作原理及性能指标
• 2.3.3 心音听诊部位及特点
• 2.3.4 基于LabVIEW8.6 开发平台的心音信号采集系统设计
• 2.4 心音信号去噪
• 2.4.1 小波变换基本理论
• 2.4.2 心音信号去噪实例分析
• 2.5 小结
• 第3章 心音分析方法研究
• 3.1 时频分析方法研究
• 3.1.1 时频分布的一般定义
• 3.1.2 时频分布的基本性质
• 3.1.3 Cohen 类时频分布简述
• 3.2 瞬时频率方法研究
• 3.2.1 瞬时频率的定义
• 3.2.2 瞬时频率估计算法
• 3.3 小结
• 第4章 常见心脏疾病的心音信号分析
• 4.1 常见心脏疾病介绍
• 4.1.1 心衰
• 4.1.2 心肌疾病
• 4.1.3 心脏瓣膜疾病
• 4.2 基于 Cohen 类时频分布的心音信号分析
• 4.3 基于瞬时频率的心音信号分析
• 4.4 小结
• 第5章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A （攻读学位期间所发表的学术论文目录）