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心音心电采集系统设计与信号处理研究

黄政钦  
【摘要】:我国先天性心脏病的发病率逐年提高,2011年的发病率和2000年相比,增加了2.56倍。《中国出生缺陷防治报告2012》指出,2011年先天性心脏病的发病率占所有监测的出生缺陷病例的26.7%。心音对于有关心脏疾病和心血管疾病等的诊断具有重要的价值。研发心音心电采集设备,研究现代信号处理的理论和方法,用于分析处理先心病病理心音信号,给临床医生的诊断提供参考,具有重要的意义。 本课题主要是设计了基于LabVIEW的心音心电采集系统、对心音、心电信号进行信号预处理和特征分析。采集系统首先详细介绍了心音采集电路设计,其中一路心音信号经过音频功率放大器,实现心音的实时听诊,然后介绍了心电采集电路设计,最后介绍了基于LabVIEW的信号同步采集、显示模块。心音信号的预处理包括心音、心电信号的小波去噪、利用归一化香农能量提取心音的包络、采用了一种不依赖于心电信号时序信息的心音分段算法对心音进行自动分段。分段后的心音可以确定第一、第二心音的位置和收缩期、舒张期的位置。心音信号的特征分析包括心音信号的时频分析和功率谱估计。心音信号的时频分析是采用STFT、Choi-Williams分布等时频分析方法对正常人和房间隔缺损患者的心音信号进行时频分析,得出正常人和房间隔缺损患者的心音信号在时频分布上的不同。心音信号的功率谱估计是对正常人和房间隔缺损患者的心音信号进行经典功率谱估计,得出正常人和房间隔缺损患者的心音信号能量在频率分布上的不同。 设计的信号采集系统已经在昆明医科大学附属第一医院采集先心病患者的心音、心电信号,采集系统能够正常运行和正确采集。预处理后的心音信号,通过特征分析,可以给临床医生提供诊断参考。


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