心音检测系统中综合评估方法的设计及实现

摘要

心音信号是人体重要的生理信号，它蕴含着心脏各个部分状态的大量生理病理信息，所以对心音信号的采集和研究具有重要的意义。本文的心音检测系统通过采集心音信号，自动分析其心率和心音综合指数，并且采用语音播报分析结果，为用户自助检测心音提供一种新的平台。
　　本文首先从心音的频域能量谱入手，分析了心音的频域能量谱分布，给出了心音能量分布指标计算方法，然后再结合心音的心率、心率齐整性提出了心音综合指数（CITF），CITF是一种全面反应心音在时域和频域综合特性的量化指标。同时设计出了CITF的计算方法，为心音综合评估提供了一种新方法。
　　为了克服心音实际采集后会出现噪声变为伪峰值或第一心音峰值不明显等异常情况，本文通过改进选择排序算法、设计自适应阈值及预设峰值跨度，获得一种出错率较低的心率计算方法—常阈值法（CDT）。
　　本文设计、实现了一种心音检测系统。该心音检测系统包括采集模块、语音播报模块、主控模块，并且将CITF方法、心率CDT方法应用于该系统中。完成了系统的心音采集及预处理、心音综合指数计算、心率计算、语音播报等功能，同时还对该系统进行了小型化封装，便于携带使用。
　　最后本文通过样本跟踪实验和多种情况下的重复实验，测试了心音检测系统的准确性和稳定性。通过实验结果分析提出了系统升级方案，在原方案的基础上，（1）设计动态阈值获得一种改进的心率计算方法；（2）计算出心音的时间序列符号熵，将符号熵应用于心音综合指数中。通过对比实验表明，系统改进方案对提升分析心音的准确性和稳定性具有明显的效果。
　　本文提出的心音综合评估方法以及心音检测系统方案具有可移植性，它们可应用于不同性能的硬件平台，具有一定的推广和实用价值。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2心音信号在心脏检测方面的研究现状

1.3本文结构安排及创新点

第二章 心音基础知识和系统需求分析

2.1心音信号基础理论

2.2嵌入式硬件平台

2.3集成开发环境平台

2.4心音检测系统需求分析

2.5本章小结

第三章 心音评估方法及系统方案设计

3.1心音能量谱分析和频域能量分布指标

3.2 CITF方法

3.3 CDT心率计算方法

3.4心音检测系统方案设计

3.5本章小节

第四章 心音检测系统的实现和单元测试

4.1心音采集模块及预处理

4.2语音播报模块

4.3主控模块

4.4本章小节

第五章 系统实验分析及方法改进

5.1心音检测系统的整体实验测试

5.2心音自适应符号化及时间序列符号熵

5.3基于 VDT和 ACITF的系统升级方案

5.4对比实验

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

附录 1 攻读硕士学位期间申请的专利

附录 2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢