心臟雜音分級(jí)量化研究及心臟能量分析.pdf

1、心音聽診是檢查心臟功能完整性的一種重要方式，可借由聽診器大概診斷出病患的心臟疾病。若要確定到某一類型的疾病上，其中一個(gè)關(guān)鍵的指標(biāo)為心臟雜音。在青少年和嬰幼兒人群的心臟檢查中，心臟雜音是最常見的體征，如不能做出正確的臨床診斷和分析，將會(huì)給病人及家屬造成很大的精神壓力。心臟雜音可通過其強(qiáng)度，持續(xù)時(shí)間和音質(zhì)等特征來分級(jí)。傳統(tǒng)的雜音分級(jí)方法源于1933年Freeman和Levine 提出的I-VI級(jí)雜音分級(jí)系統(tǒng)。該方法由內(nèi)科醫(yī)生依據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)做

2、出直接、主觀的判斷，其判斷結(jié)果會(huì)因?yàn)闄z查者自身的情況而改變。同時(shí)，醫(yī)生常常采用“吹風(fēng)樣雜音”、“隆隆樣雜音”等術(shù)語來描述心臟雜音的特點(diǎn)。顯然這些術(shù)語只提供了主觀的依據(jù)，從中難以得到關(guān)于心臟疾病準(zhǔn)確的生理、病理特征。
　　 本文通過介紹心臟雜音相關(guān)生理基礎(chǔ)（如心臟雜音產(chǎn)生機(jī)制、特征量等）及其在心臟疾病診斷中的應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步對雜音信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，提取特征參數(shù)作為雜音分級(jí)量化指標(biāo)，最后從心臟雜音不同頻率成分能量分布和不同心音成

3、分能量分?jǐn)?shù)兩方面對其能量狀態(tài)進(jìn)行分析。心音信號(hào)預(yù)處理主要包括小波閾值消噪及Welch功率譜估計(jì)。首先，介紹噪聲在小波分解下的特性及小波閾值降噪的方法和步驟，通過小波函數(shù)的性質(zhì)與心音信號(hào)特點(diǎn)結(jié)合分析，基于重構(gòu)因子方法選取出適合的小波函數(shù)進(jìn)行小波閾值消噪。試驗(yàn)結(jié)果證明，coif3小波函數(shù)對心音的降噪效果良好。利用Welch功率譜估計(jì)方法對心音進(jìn)行譜估計(jì)，得到不同成分的頻域特征，作為心音分段和定位的基礎(chǔ)。由于小波變換具有良好的多分辨率分析特性

4、，利用MALLAT算法進(jìn)行心臟雜音隔離，在此基礎(chǔ)上通過希爾伯特變換獲得心音包絡(luò)，差分方法提取包絡(luò)峰值，設(shè)置一個(gè)合理的閾值拋棄多余的峰值點(diǎn)，最后在包絡(luò)峰值點(diǎn)周圍的1000個(gè)采樣點(diǎn)內(nèi)尋找第一心音（S1），第二心音（S2）邊界點(diǎn)，從而確定S1，S2的持續(xù)時(shí)間。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步從小波變換的不同子帶濾波信號(hào)中提取三個(gè)連續(xù)心動(dòng)周期內(nèi)雜音和S1，S2與基線分別圍成的面積、持續(xù)時(shí)限，最大幅值，能量等參數(shù)，計(jì)算三個(gè)周期內(nèi)雜音與S1，S2（作參考）比值指

5、標(biāo)的均值，得到三種心臟雜音分級(jí)量化的方法（雜音面積比值法，雜音強(qiáng)度-時(shí)限加權(quán)法和雜音能量比值法）。結(jié)合傳統(tǒng)心臟雜音分級(jí)結(jié)果，對比三種量化指標(biāo)的優(yōu)異，為心臟雜音從主觀分級(jí)到客觀分級(jí)提供一種主觀和客觀相結(jié)合的過渡研究。
　　 本文利用小波包分解分析正常心音和各類型心雜音信號(hào)能量特征。由于泵血的力來源于心臟收縮，S1幅值的變化與左室壓力上升的最大速率密切相關(guān)，S1能量能在一定程度上反映心臟能量的消耗，對應(yīng)于有用功。從效率的觀點(diǎn)看，返流