数字听诊器与心音信号的处理方法技术

本发明专利技术提供了一种数字听诊器与心音信号的处理方法。其中心音信号的处理方法包括：获取预定时间长度的心音信号；对心音信号进行短时傅里叶变换，得到多段心音频域信号；分别计算每段心音频域信号的频域功率；从多段心音频域信号的频域功率中提取特征数据；并且根据特征数据判断心音信号是否为分裂心音信号。使用本发明专利技术的方法，通过数学计算的方式将心音信号的时域分析转换为频域分析，为判断心音分裂提供了量化的判断依据，提高了判断心音是否分裂的精度以及可靠性。

【技术实现步骤摘要】
数字听诊器与心音信号的处理方法
本专利技术涉及一种医疗器械
，特别涉及一种数字听诊器与心音信号的处理方法。
技术介绍
心音是能反映心脏状态的音响，是由心脏搏动过程中各瓣膜的开闭以及心肌和血液运动所产生的震动形成的。它含有关于心脏各个部分如心房、心室、大血管、心血管及各个瓣膜功能状态的大量信息，也是心脏及大血管机械运动状况的反映。人体的心脏在一个心动周期会产生4个心音成分，可表示为第一心音S1、第二心音S2、第三心音S3、第四心音S4，由于S3和S4的强度较低，一般仅能检测到第一心音S1和第二心音S2。第一心音S1发生在心缩期，标志心室收缩期的开始。第一心音S1的两个主要成分(M1、T1)通常间隔20至30ms，人耳无法区分，听起来像是一个声音。然而随着M1和T1间隔加大，会产生第一心音分裂。类似地，第二心音S2的两个主要成分(A2、P2)间隔较小(一般小于30ms)，听起来像是一个声音。当A2和P2的间隔加大，产生第二心音宽分裂，如果出现P2出现在A2之前的情况则出现第二心音逆分裂。图1至图4分别示出了正常心音一个心跳周期的波形、第一心音分裂一个心跳周期的波形、第二心音宽分裂一个心跳周期的波形、第二心音逆分裂一个心跳周期的波形。从以上图中可以看出，心音分裂时波形会变宽一些，现有技术中也是根据波形宽度来判断心音是否分裂，这种方法可靠性较低，容易出现判断错误，而且也无法区分第二心音分裂的具体类型。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的数字听诊器以及相应的心音信号的处理方法。本专利技术一个进一步的目的是提高判断心音是否分裂的精度。本专利技术另一个进一步的目的是实现第二心音分裂类型的识别。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种数字听诊器。该数字听诊器包括：听诊头，配置成获取预定时间长度的心音信号；信号分析装置，包括：频域变换计算模块，配置成对心音信号进行短时傅里叶变换，得到多段心音频域信号，频域功率计算模块，配置成分别计算每段心音频域信号的频域功率，特征数据提取模块，配置成从多段心音频域信号的频域功率中提取特征数据，以及心音分裂判断模块，配置成根据特征数据判断心音信号是否为分裂心音信号；和显示装置，配置成显示心音信号的波形和/或是否为分裂心音信号的判断结果。可选地，频域变换计算模块还配置成：使用预定的窗口函数对心音信号进行截取，并对截取到的多个信号分别进行傅里叶变换；提取傅里叶变换的结果中的正频率部分，得到多段心音频域信号。可选地，特征数据提取模块还配置成：提取每段心音频域信号的频域功率中的最大值；将最大值按照心音频域信号的顺序排列为频域功率序列；查找频域功率序列中存在的局部峰值，局部峰值大于前后连续预定数量的相邻点的数值，将局部峰值的数量作为特征数据。可选地，心音分裂判断模块还配置成：判断特征数据是否大于1；若是，确定心音信号为分裂心音信号；若否，确定心音信号为非分裂心音信号。可选地，以上数字听诊器还包括心音分裂分析模块，并配置成：在心音分裂判断模块确定心音信号为分裂心音信号后，判断心音信号为第一心音信号或者为第二心音信号；在心音信号为第一心音信号的情况下，确定心音信号为第一心音分裂信号；在心音信号为第二心音信号的情况下，确定心音信号为第二心音分裂信号，计算心音信号的分裂宽度和/或局部峰值中两个最大值对应时间段的间隔，根据分裂宽度和/或时间段的间隔判断第二心音分裂信号是否属于以下分裂类型中的任一种：第二心音逆分裂、第二心音一般分裂、第二心音宽分裂。可选地，以上数字听诊器还包括耳机，用于输出心音信号对应的音频信号。根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种心音信号的处理方法。该心音信号的处理方法包括：获取预定时间长度的心音信号；对心音信号进行短时傅里叶变换，得到多段心音频域信号；分别计算每段心音频域信号的频域功率；从多段心音频域信号的频域功率中提取特征数据；并且根据特征数据判断心音信号是否为分裂心音信号。可选地，对心音信号进行短时傅里叶变换包括：使用预定的窗口函数对心音信号进行截取，并对截取到的多个信号分别进行傅里叶变换；提取傅里叶变换的结果中的正频率部分，得到多段心音频域信号。可选地，从多段心音频域信号的频域功率中提取特征数据包括：提取每段心音频域信号的频域功率中的最大值；将最大值按照心音频域信号的顺序排列为频域功率序列；查找频域功率序列中存在的局部峰值，局部峰值大于前后连续预定数量的相邻点的数值，将局部峰值的数量作为特征数据。可选地，利用特征数据对心音信号进行分裂识别包括：判断特征数据是否大于1；若是，确定心音信号为分裂心音信号；若否，确定心音信号为非分裂心音信号。可选地，在确定心音信号为分裂心音信号之后还包括：判断心音信号为第一心音信号或者为第二心音信号；在心音信号为第一心音信号的情况下，确定心音信号为第一心音分裂信号；在心音信号为第二心音信号的情况下，确定心音信号为第二心音分裂信号。而且，在确定心音信号为第二心音分裂信号之后还包括：计算心音信号的分裂宽度和/或局部峰值中两个最大值对应时间段的间隔；根据分裂宽度和/或时间段的间隔判断第二心音分裂信号是否属于以下分裂类型中的任一种：第二心音逆分裂、第二心音一般分裂、第二心音宽分裂。本专利技术的心音信号的处理方法，对心音信号进行短时傅里叶变换，利用短时傅里叶变换得到的多段心音频域信号，进行频域功率计算，从而每段心音频域信号的频域功率中提取出特征数据，通过数学计算的方式将心音信号的时域分析转换为频域分析，为判断心音分裂提供了量化的判断依据，提高了判断心音是否分裂的精度。进一步地，本专利技术的心音信号的处理方法，在确定第二心音信号分裂后，通过计算心音信号的分裂宽度和局部频域功率峰值的时间间隔，判断第二心音信号的分裂类型，显著提高了心音分裂识别的可靠性。而且本专利技术的数字听诊器，通过执行以上的心音信号的处理方法，可以快速直观地对心音信号进行处理，得出心音信号的分裂识别的结果。根据下文结合附图对本专利技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本专利技术的上述以及其他目的、优点和特征。附图说明后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本专利技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。在附图中：图1是正常心音一个心跳周期的波形图；图2是第一心音分裂时一个心跳周期的波形图；图3是第二心音分裂时一个心跳周期的波形图；图4是第二心音逆分裂时一个心跳周期的波形图；图5是根据本专利技术一个实施例的数字听诊器的示意图；图6是根据本专利技术一个实施例的心音信号的处理方法的示意图；图7是根据本专利技术一个实施例的心音信号的处理方法中正常心音各段心音频域信号最大值的示意图；图8是根据本专利技术一个实施例的心音信号的处理方法中第二心音宽分裂各段心音频域信号最大值的示意图；以及图9是根据本专利技术一个实施例的心音信号的处理方法的流程图。具体实施方式针对现有技术中心音分裂判断可靠性低，容易出现判断错误的问题，本专利技术提供了一种数字听诊器。图5是根据本专利技术一个实施例的数字听诊器的示意图，本实施例的数字听诊器能够记录心音信号，并对心音信号进行分析，以判断出心音信号是否出现分裂。该数字听诊器一般性地可以包括：听诊头110、信号分析装置120、显示装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字听诊器，其特征在于包括：听诊头，配置成获取预定时间长度的心音信号；信号分析装置，包括：频域变换计算模块，配置成对所述心音信号进行短时傅里叶变换，得到多段心音频域信号，频域功率计算模块，配置成分别计算每段所述心音频域信号的频域功率，特征数据提取模块，配置成从所述多段心音频域信号的频域功率中提取特征数据，以及心音分裂判断模块，配置成根据所述特征数据判断所述心音信号是否为分裂心音信号；和显示装置，配置成显示所述心音信号的波形和/或是否为分裂心音信号的判断结果。

【技术特征摘要】
1.一种数字听诊器，其特征在于包括：听诊头，配置成获取预定时间长度的心音信号；信号分析装置，包括：频域变换计算模块，配置成对所述心音信号进行短时傅里叶变换，得到多段心音频域信号，频域功率计算模块，配置成分别计算每段所述心音频域信号的频域功率，特征数据提取模块，配置成从所述多段心音频域信号的频域功率中提取特征数据，以及心音分裂判断模块，配置成根据所述特征数据判断所述心音信号是否为分裂心音信号；和显示装置，配置成显示所述心音信号的波形和/或是否为分裂心音信号的判断结果，其中所述特征数据提取模块还配置成：提取每段所述心音频域信号的频域功率中的最大值；将所述最大值按照所述心音频域信号的顺序排列为频域功率序列；查找所述频域功率序列中存在的局部峰值，所述局部峰值大于前后连续预定数量的相邻点的数值，将所述局部峰值的数量作为所述特征数据。2.根据权利要求1所述的数字听诊器，其特征在于所述频域变换计算模块还配置成：使用预定的窗口函数对所述心音信号进行截取，并对截取到的多个信号分别进行傅里叶变换；并且提取所述傅里叶变换的结果中的正频率部分，得到所述多段心音频域信号。3.根据权利要求1所述的数字听诊器，其特征在于所述心音分裂判断模块还配置成：判断所述特征数据是否大于1；若是，确定所述心音信号为分裂心音信号；若否，确定所述心音信号为非分裂心音信号。4.根据权利要求3所述的数字听诊器，其特征在于还包括心音分裂分析模块，并配置成：在所述心音分裂判断模块确定所述心音信号为分裂心音信号后，判断所述心音信号为第一心音信号或者为第二心音信号；在所述心音信号为第一心...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓云庆，罗川，
申请(专利权)人：苏州本草芙源医疗设备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32