关于小波变换的心音信号分析方法的分析

《关于小波变换的心音信号分析方法的分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于小波变换的心音信号分析方法的研究播特性等方面研究工作的深入开展以及现代数字信号处理技术的广泛应用，越来越多的研究结果表明心音信号的测量及处理在实际应用中具有重要意义。传统心音学与现代信号处理技术相结合，可能会给心血管疾病早期诊断技术带来突破性的进展。1．2国内外研究现状综述90年代以来，由于计算机技术和现代数字信号处理技术的发展，提高了对传统心音的分析能力。因此，国内外生物医学界的人士对心音信号进行了较全面的、系统的研究。主要有以下几个方面：(1)对第一心音(S1)和第二心音(S2)的生理病理研

2、究；(2)对人体心脏瓣膜的无创伤检测；(3)对心音微弱成分(第三心音和第四心音)的分析研究：(4)分析心脏杂音的频率变化律；(5)从一个心动周期中定位提取心音成分；(6)对心音传导机制建模№1。运用现代数字信号处理方法对心音的各个成分与心脏的生理及病理关系进行深入细致的探索和研究，对心血管疾病的基础研究和临床诊断都有十分重要的意义。目前，在国内对心音的分析处于中、初级阶段，浙江大学、西安交大、重庆大学、华南理工和清华大学等对心音的传导、产生、检测进行过分析和研究，并有相关论文发表。在国外，国际生物医

3、学界，尤其是美国、加拿大、同本和欧洲等国家和地区的相当一批学者一直在从事心音的分析和研究，每年都有一批高质量的论文在国际上发表，部分成果已在临床上得到了应用，如加拿大蒙特利尔临床医学研究所的L．Durand博士领导的工作组，就一直在对心音进行研究，并取得了很多研究成果。自上世纪60年代以来，生物医学界对心音进行了大量的研究，按其所运用的方法和研究的目的不同，大致可定为以下几个阶段n们叫1引。第一阶段：实验方法：FFT，AR和ARMA等谱分析。实验对象：狗、鸽、猪。(1)(1982年一1986年)Au

4、bert等人利用快速傅里叶变换(FFT)分析心音从心腔到胸表的传导特性。研究结果表明：在胸表记录的心音是心内心音经胸组织滤波传导到胸表的，而且，它受到胸周围组织的影响。是一时变模型。(2)同期，Durand等人，基于信号与系统的TFR建立了参量模型，该模型能够反映时变的心胸声传导系统。(3)Baykal等人分析了第二心音产生时，心胸声传系统的共振频率的能量分布．关闭音的共振频率通过衰减正弦模型估计而得。研究表明：2硕士学位论文机械瓣膜共振频率与心音记录的位置关系不大，但能量分布与记录位置有较大的关系

5、。(4)胡广铸等人运用自回归谱(AR)对Sl和S2进行了分析检测。从上可知，在早期，对心音的研究重点在于对心胸声传系统的建模。研究表明：心胸声传系统受到多种因素的影响，它可以看成是低通、时变的系统，而对不同的心音成分的作用有着明显的差别。在分析心音信号时，无论是采用FFT还是采用参数模型(LPC，AR和ARMA)的谱分析，都是基于平稳信号的分析方法，这样难以反映出心音信号的动态变化过程。第二阶段：由于心脏搏动过程是一个动态过程，因此，要获得心脏的血液动力学特征，就需要研究心音信号频率成分随时间的变化

6、规律。在此期间相继采用了时一频分析法和小波分析法。(1)1992年，G．JamouS和L．Durand报道了采用短时傅里叶变换对心音信号的时一频表示(谱图)的研究情况。研究表明，最佳窗长为16到32ms：小于16ms时的窗将低频成分展开高频成分中，使其频率分辨率较差；而大于32ms时的窗虽提高了频率分辨率，但却不能正确地反映心音信号的时变特性。(2)Wood．J．C等人首先采用TFRS分析了8条狗的第一心音得出结论：(a)频率从40持续增加到140Hz需30-50ms；(b)在等容收缩期间，在60H

7、z到1OOHz具有更平稳的成分：(c)S1具有两个宽的频带；(d)对应于二尖瓣关闭存在一个高频振荡。(3)6uo等人应用BeSse1核的TFRs对第一心音和心脏杂音进行了分析，得到了比较好的时一频分布。(4)由于小波分析具有较好的时频分辨率，所以，早在1991年，Khadra和Bentley等人就开始把小波变换运用到心音分析中。在此期间，双线性时频分析方法(TFR)和小波变换分析法在心音分析中得到了应用。通过观察心音的时一频分布来确定心音正常与否也逐渐升温。但是，有些时一频分析(如维格纳时一频分布)

8、有一个明显的缺点就是存在较多的交叉项，这样也影响了特征参数的提取。最终要降低识别分类的准确度。而小波分析优于时一频分析，但是，选用不同的小波基函数，会得出截然不同的结果。第三阶段：实验方法：TFRs，MP(theMatchingPursuit)。分析数据：瓣膜修复后的心音。(1)1996年，SaraHP等人用一种改进的前后向Prony预测算法对采用生物瓣膜修复后的心音分析。瓣膜的状况影响功率谱的高频部分(250Hz以上)。3基于小波变换的心音信号分析方法的研究(2)1