心音能量分析方法及應(yīng)用研究.pdf

1、心力衰竭是一種非常嚴(yán)重的心臟疾病，幾乎所有類型心臟疾病和大血管疾病都可能發(fā)展為心力衰竭。心力衰竭已經(jīng)給醫(yī)療和社會(huì)造成沉重的負(fù)擔(dān)。能量變化在心力衰竭發(fā)生的機(jī)制中起著重要的作用。目前，心臟能量的測(cè)量主要基于生物化學(xué)和核醫(yī)學(xué)方法。心音是心臟作機(jī)械功時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)，因此心臟的能量狀態(tài)的評(píng)估，可以通過對(duì)心音能量進(jìn)行分析來實(shí)現(xiàn)。本文對(duì)心音能量分析方法進(jìn)行研究，并以此分析不同類型心音的能量進(jìn)而對(duì)心臟能量的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。
　　首先選用小波變換對(duì)

2、心音信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理。選擇co if3小波函數(shù)用于去噪，只對(duì)部分高頻系數(shù)進(jìn)行閾值去噪，以在保留信號(hào)主要能量的前提下最大限度地去除噪聲的能量。在此基礎(chǔ)上通過希爾伯特變換提取預(yù)處理后心音信號(hào)包絡(luò)，設(shè)置閾值對(duì)心音進(jìn)行定位和分段，為后續(xù)的分析奠定基礎(chǔ)。
　　然后研究心音能量的頻域分析方法。介紹并對(duì)比分析采用傅里葉變換、魏格納變換和小波變換對(duì)心音能量進(jìn)行頻域分析的方法和效果。結(jié)果表明，傅里葉變換可以從整個(gè)頻域給出心音能量的分布情況，但其給出的

3、細(xì)節(jié)信息有限使得量化分析時(shí)受限。魏格納變換具有較好的直觀性和分辨率，可以很直觀的分析時(shí)域和頻域上能量的分布情況，但該方法沒有較適用的心音能量分析的定量指標(biāo)，需要靠研究人員對(duì)能量譜圖進(jìn)行觀察和分析。采用小波包變換的頻帶能量百分比，可以量化地刻畫出心音能量在高低頻段的分布情況，且采用頻域能量百分比的方法對(duì)心音能量進(jìn)行分析，可以有效避免心音采集差異帶來的誤差，使分析結(jié)果更加準(zhǔn)確和可信。因此，本文最終選擇計(jì)算和分析小波包分解的子頻帶能量百分比的

4、方法對(duì)心音能量的頻域分布進(jìn)行分析。
　　最后，從頻域分布和心音成分能量分?jǐn)?shù)兩個(gè)方面，對(duì)正常心音和二尖瓣關(guān)閉不全、二尖瓣狹窄、主動(dòng)脈瓣關(guān)閉不全、主動(dòng)脈瓣狹窄和室間隔缺損五類病理性心音的能量進(jìn)行了分析。對(duì)心音進(jìn)行三層小波包分解并計(jì)算子頻帶能量百分比（E1～E8），對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明不同類型的心音其E1～E8的分布是不同的，通過這個(gè)分布情況可以對(duì)心音進(jìn)行分析和區(qū)別，尤其是高頻段的能量對(duì)心音的分析具有較高的價(jià)值。同時(shí)，計(jì)算了心音

5、的第一心音能量分?jǐn)?shù)（S1EF，第一心音能量占心音總能量的比例）和雜音能量分?jǐn)?shù)（MEF，雜音能量占心音總能量的比例），對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明，正常心音的第一心音能量分?jǐn)?shù)（S1EF）比病理性心音的S1EF更大，且存在顯著性差異（P<0.01）；從雜音能量分?jǐn)?shù)的角度，對(duì)于不同類型的心音，其雜音能量分?jǐn)?shù)也是不同的。最后結(jié)合小波包子頻帶能量百分比和心音成分能量分?jǐn)?shù)對(duì)不同類型心臟疾病的心臟能量狀態(tài)進(jìn)行了分析。不同類型的心臟疾病患者的心臟能