一种便携式心音自动分类辅助诊断仪制造技术

本发明专利技术设计了一种便携式心音自动分类辅助诊断仪，该系统由前端心音、心电信号采集调理传输部分以及OMAP3530核心信号处理部分组成。该发明专利技术提供了良好的人机交互界面，可以方便、准确的采集人体心音、心电数据并实时显示；支持心音、心电数据存储并回放；通过心音分段算法、心音分类算法，可以对17类常见心音信号进行全面分析，判决结果准确有效，能较好地辅助诊断。该发明专利技术充分利用了OMAP3530的ARM+DSP双核处理能力，DSP加速心音分类算法，ARM方便扩展外设集成新的应用，有效平衡了各自负载；该发明专利技术由于是在嵌入式平台上开发，和传统类似设备运行在PC上相比，具有低成本、低功耗、便携性等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种便携式心音 自动分类辅助诊断仪，属于心音信号处理

技术介绍
近些年来，心血管疾病发病率一直居高不下，而各类心血管疾病大都能从心脏的异常表现反映出来。心音信号作为人体重要的生理信号之一，包含了能够反映心脏正常或者病理的丰富信息，在检测该类型疾病领域具有很高的优越性，是一种重要的非侵入式检测技术。心音听诊是目前诊断心脏是否异常的最常用、最基本的方法之一。但传统意义上的心音听诊有很多缺点首先它是凭医生的经验用听觉分析心音信号，在很大程度上取决于医生的主观判断，需要医生事先具有丰富的经验，特别当外界环境复杂，如在凌乱的事故现场、繁忙的救护车上等，就更难以准确判断；其次心音信号是低频音，频率主要分布在50-600HZ，虽然人的听力范围在20-20000HZ，但只对300_3000Hz的声音相对敏感，因此听诊有很大局限性；此外，传统听诊也无法保存大量的病人资料。随着电子信息技术和生物医学信号处理技术的发展，国内外越来越多研究人员投入到心音信号处理领域，国外已经出现了一些心音辅助诊断产品。但是，目前，市场上的产品多是利用计算机采集、显示、回放心音，不能对心音信号智能地分析归类，即使有相关类似仿真设备，也因为心音信号的复杂性，仅仅能对少数几类心音信号分类。而且绝大多数应用集中在PC上，成本较高，便携性差。在研究领域，目前对于心音信号分析归类的研究主要是利用时频域分析等信号处理技术，对常见的带有正常或病理性信息的心音信号分析归类，仍多处于理论研究阶段，目前市场上罕有一款能够实时采集显示人体心音信号，并能对心音全面自动分析归类、辅助医生诊断的便携式仪器。若开发此类便携式辅助诊断设备，将大大弥补传统心音听诊的不足，同时减轻医生的工作量；由于其便携性，也可方便应用于家庭、事故现场等各种场合。
技术实现思路
鉴于开发此类设备的必要性和巨大前景，针对现有技术不足，本专利技术设计了一种便携式心音自动分类辅助诊断仪。该设备以美国TI (德州仪器)公司基于DaVinci技术的0MAP3530嵌入式处理器为核心，提供了良好的人机交互界面，可以方便、准确的采集人体心音、心电数据并实时显示；支持心音、心电数据存储并回放；通过心音分段算法、心音分类算法，可以对常见的17类心音(正常心音，第三心音，第四心音，喷射音，喀喇音，二音分裂，开瓣音，奔马律，连续杂音，收缩前期、中期、后期、全期杂音，舒张前期、中期、后期、全期杂音)做出全面的分析归类，辅助医生诊断。与常见的心音采集显示回放装置及其他简单的心音分类仿真设备相比，该专利技术具有以下优势I.该专利技术在嵌入式平台上开发，和传统类似设备运行在PC上相比，成本低，功耗低，具有一定的便携性；2.该专利技术采用的心音分段、分类算法简单有效，可以方便运行在嵌入式系统上，能够对17类常见的心音进行分析归类，更加全面且准确率高达90%以上；3.该专利技术在对心音进行采集显示回放、全面分析诊断的同时，也能够采集显示回放心电信号，集心音、心电应用于一身，功能更加强大，灵活方便同时降低设备购买成本；4.该专利技术充分利用了 ARM+DSP的双核处理能力，DSP良好的数据运算能力加速了心音分类算法，ARM良好的控制能力可方便扩展外设，集成新的功能。该专利技术可以作为临场辅助诊断仪器辅助医生诊断，具有良好的市场前景与社会效.、/■Mo本专利技术的便携式心音自动分类辅助诊断仪采用了如下的技术方案一种便携式心音自动分类辅助诊断仪，包括前端心音、心电信号采集调理传输部 分和信号处理部分，前端心音、心电信号米集调理传输部分实时米集、调理人体心音、心电数据，并通过USB接口上传心音、心电数据至信号处理部分，信号处理部分首先控制前端心音、心电信号米集调理传输部分实时米集调理传输心音、心电数据，并实时显不人体心音、心电图；然后对心音信号进行分析处理，其特征在于信号处理部分对心音信号进行分析处理时，利用心电信号对心音信号周期分段，利用基于决策树和短时时域分析的心音分类算法对心音信号做全面的判决分析。本专利技术以美国TI公司基于DaVinci技术的0MAP3530嵌入式处理器作为信号处理部分的核心，ARM作为通用处理器运行Linux系统和心音辅助诊断分析主程序，DSP作为协处理器负责基于决策树和短时时域分析的心音分类算法等大数据量运算。本专利技术的0MAP3530核心信号处理部分中，ARM微处理器上心音辅助诊断分析主程序划分为心音、心电采集控制模块，心音周期分段模块，心音分类判决分析模块，UI界面显示控制模块。本专利技术的心音、心电米集控制模块和前端心音、心电信号米集调理传输部分通过USB接口连接，按照二者间通信协议规定，前者可以向后者发送控制命令，包括启动采集传输、停止采集传输、设置采样频率，后者则在接收到启动采集传输命令后，实时采集人体心音、心电数据并上传给前者。本专利技术的心音周期分段模块通过心电信号和心音信号在时间上的关系，将心音信号按照周期划分，找到心音周期中第一心音、第二心音以及下一个第一心音的位置，并将这些参数信息送给心音分类判决分析模块。本专利技术的心音分类判决分析模块获取已经分段的一个周期的心音数据，调用DSP端基于决策树和短时时频分析的心音分类算法，提取心音信号中短时时频特征参数，对心音信号作全面分析判决，并将分析结果送给UI界面显示控制模块。本专利技术的n界面显示控制模块实时显示人体心音、心电图；用户可以通过界面上按钮启动、停止采集显示，放大、缩小当前图像，启动心音诊断分析，诊断分析结束后显示心音分析结果；可以存储当前心音、心电图。本专利技术的便携式心音自动分类辅助诊断仪的工作方法是用户首先将前端心音、心电信号采集调理传输部分的心音传感器听诊头和心电传感器一次性心电电极贴放在人体胸部恰当的听诊监测位置；系统上电启动后，0MAP3530核心信号处理部分首先启动Linux操作系统和心音自动分类辅助诊断主程序，完成各部分和模块的初始化，设置运行参数，显示Ui界面，n界面显示控制模块作为系统的控制核心，开始接受用户点击界面上各种功能按钮； 用户点击“启动米集”按钮，心首、心电米集控制t旲块响应，向如纟而心首、心电彳目号采集调理传输部分发送“启动采集”控制命令，前端心音、心电信号采集调理传输部分接收到该命令后，开始实时采集人体心音、心电信号并上传给0MAP3530核心信号处理部分，UI界面显示控制模块接收到这些数据，动态显示心音、心电图；用户点击“暂停采集”按钮，心音、心电采集控制模块响应，向前端心音、心电信号采集调理传输部分发送“停止采集传输”控制命令，前端心音、心电信号采集调理传输部分接收到该命令后，停止心音、心电数据上传，UI界面显示的心音、心电图临时静止。用户点击“选择”按钮，心音周期分段模块响应，执行心音分段算法，根据心音、心电信号时间上关系，将当前显示的心音、心电图划分为若干心跳周期，并记录每一个心跳周期第一心音、第二心音位置，用户可以选择任意一个心跳周期进行进一步的判决诊断分析；用户点击“分析”按钮，心音分类判决分析模块响应，调用DSP端心音分类算法，提取心音信号特征参数，综合分析心音信号，并将分析结果送回UI界面显示。用户点击“放大/缩小”按钮，可以缩放当前心音、心电图；用户点击“保存”按钮，可以存储当前心音、心电图；用户点击“打本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种便携式心音自动分类辅助诊断仪，包括前端心音、心电信号采集调理传输部分和信号处理部分，前端心音、心电信号米集调理传输部分实时米集、调理人体心音、心电数据，并通过USB接口上传心音、心电数据至信号处理部分，信号处理部分首先控制前端心音、心电信号米集调理传输部分实时米集调理传输心音、心电数据，并实时显不人体心音、心电图；然后对心音信号进行分析处理，其特征在于信号处理部分对心音信号进行分析处理时，利用心电信号对心音信号周期分段，利用基于决策树和短时时域分析的心音分类算法对心音信号做全面的判决分析。2.如权利要求I所述的便携式心音自动分类辅助诊断仪，其特征是以美国TI公司基于DaVinci技术的0MAP3530嵌入式处理器作为信号处理部分的核心,ARM作为通用处理器运行Linux系统和心音辅助诊断分析主程序，DSP作为协处理器负责基于决策树和短时时域分析的心音分类算法等大数据量运算。3.如权利要求I或2所述的便携式心音自动分类辅助诊断仪，其特征是在0MAP3530核心信号处理部分中，ARM微处理器上心音辅助诊断分析主程序划分为心音、心电采集控制模块，心音周期分段模块，心音分类判决分析模块，UI界面显示控制模块。4.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘琚，殷超，王倩，陈赫，周勇，许宏吉，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：