CN106236126A - 一种便携式心血管疾病诊断报警装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种便携式心血管疾病诊断报警装置，包括心音探测器，去噪处理器，高通滤波器以及信号对比模块，其中，心音探测器用于对心音进行探测和采集，其通讯连接去噪处理器并可将采集到的信号发送至去噪处理器；去噪处理器用于去除外部噪声，其通讯连接高通滤波器并可将信号发送至高通滤波器；高通滤波器用于去除低频噪声，其通讯连接信号对比模块并可将信号发送至信号对比模块；信号对比模块用于对采集到的心音信号进行自适应对比。利用探测器置与患者心脏的特殊的听诊部位从而采集患者心音，通过与正常心音的对比对人们的心血管疾病发出预警。

Description

一种便携式心血管疾病诊断报警装置
技术领域
本发明涉及心血管疾病的诊断仪器，具体涉及一种便携式心血管疾病诊断报警装置。
背景技术
近年来,随着人口结构的改变以及老龄化的迅速到来,我国心脑血管疾病的发病率和死亡率呈显著上升的趋势,并且己经成为我国人口健康的第一杀手。据不完全统计，目前我国大约有2.3亿各类心血管病患者,而我国每年因心血管疾病死亡的人数就达300万人以上。而且,心血管疾病的致残率很高,即使幸存者也很难再从疾病中彻底康复,很多患者因此失去了自理能力。这不仅导致自身生活质量的严重下降,也对家庭和社会带来了沉重的负担。心血管疾病已经成为当今世界严重威胁人类的最重要的一种疾病。因此，如何快速、准确、便捷的对心脏疾病做出早期诊断具有巨大的临床意义和科研价值。
现有的心脏检测方法主要包括听诊器(传统听诊器,电子听诊器)、心音图机、心电图机、心电图运动负荷试验、超声心动图、核造影扫描、以及冠状血管照影术等等。除听诊器以外,上述方法往往更适合于心脏疾病的确诊，而且需要介入复杂的设备以及操作。
心音信号的识别和分析对心血管疾病的早期诊断具有非常重要的意义。传统的心音识别和分析是通过医生借助听诊器进行的，其可靠性和精确度均比较差，且存在一定的主观性，仅有有一定经验的医生才能识别，大众群体无法做到自我诊断，很难普及。它们高昂的检测费用阻碍了它们成为常规的检测手段，同时也给患者带来了很大的经济负担。
随着信号处理与分析技术的不断发展，对心音的研究也逐步由定性进入了定量分析的阶段。心音定量分析过程中涉及到的关键问题之一就是心音信号的识别和分段。一个心动周期可包含4个心音，通常称为S1、S2、S3、S4，多数情况下只能听到S1和S2，故当前进行心音信号识别与分段的研究对象主要为S1和S2。
而事实上，正常的第一心音S1包括二尖瓣(M1)和三尖瓣(T1)两个成分。绝大部分正常人可以听到M1早T1于发生,属于第一心音的正常生理性分裂,两者音调强度基本相同。第一心音(S1)由房室瓣即二尖瓣(M1)和三尖瓣(T1)的关闭产生，是心室收缩期开始的标志。房室瓣的关闭通常的100ms之内，因此，第一心音(S1)听起来像一个单独的声音。
基于上述原因，目前市面上的听诊器均无法识别二尖瓣(M1)和三尖瓣(T1)。
大量的临床试验证实，二尖瓣(M1)和三尖瓣(T1)的分裂或者异步暗示着心脏存在着病理信息，如何有效区分二尖瓣(M1)和三尖瓣(T1)确切信息成为早期诊断心血管疾病的一个至关重要的技术难题。
心音的频率范围通常在10Hz-1000Hz之间。其中第一心音音调较低,其频率主要分布在10Hz-50Hz及50Hz-140Hz的中低频范围内；第二心音音调较高,在低频和高频范围内都有分布,主要集中在10Hz-80Hz、80Hz-200Hz及220Hz-400Hz三个频段之间。
一种便携式心血管疾病诊断报警装置在有效区分第一心音和第二心音的基础上，重点对第一心音的二尖瓣(M1)和三尖瓣(T1)进行区分，用以有效早期诊断心血管疾病，方便、准确、快捷。
发明内容
针对以上现有技术问题，本发明的目的在于提供一种便携式心血管疾病诊断报警装置，涉及心音探测、去噪处理、高通滤波、提升小波变换，信号对比、异常报警等方面。该仪器包含了语音识别技术、生物信息、计算机软硬件、网络工程、通信工程与一体，是一种非常先进的诊断设备。具体技术方案如下：
一种便携式心血管疾病诊断报警装置，包括心音探测器，去噪处理器，高通滤波器以及信号对比模块，其中，所述心音探测器用于对心音进行探测和采集，其通讯连接去噪处理器并可将采集到的信号发送至去噪处理器；所述去噪处理器用于去除外部噪声，其通讯连接高通滤波器并可将信号发送至高通滤波器；所述高通滤波器用于去除低频噪声，其通讯连接信号对比模块并可将信号发送至信号对比模块；所述信号对比模块用于对采集到的心音信号进行自适应对比。
进一步地，还包括提升小波变换模块，其设置于高通滤波器和信号对比模块之间，并用于通过提升小波变换提高输出信号的信噪比，其接收来自高通滤波器的信号并将处理后信号发送至信号对比模块。
进一步地，还包括报警模块，其连接至信号对比模块，并用于在对比发现信号异常时进行报警。
进一步地，所述外部噪声包括环境噪声、工频噪声以及皮肤摩擦产生的噪声，所述低频噪声为生理信号中存在的低频噪声。
进一步地，所述心音探测器对心音进行采集时同时采集第一心音的二尖瓣和三尖瓣，并在区分第一和第二心音的基础上，区分第一心音的二尖瓣和三尖瓣。
进一步地，所述的心音探测器为压电型、高灵敏度谐振式或宽频带式。
进一步地，所述去噪处理器内为重采样程序进行去噪，用于对心音探测器探测的心音信号及第一心音的二尖瓣和三尖瓣信号进行去噪处理。
进一步地，所述去噪处理器采用内置LevKov滤波软件滤除工频干扰。
与目前现有技术相比，本发明利用探测器置与患者心脏的特殊的听诊部位从而采集患者心音，通过与正常心音的对比对人们的心血管疾病发出预警。具体来说：
1、一种便携式心血管疾病诊断报警装置所配套的软件可将所测得的心音信息进行分析，并将结果以简单明了的方式显示给使用者，有助于及早发现心脏疾病，并对日常疾病进展进行监控。
2一种便携式心血管疾病诊断报警装置具有比普通型智能电子听诊器更高的精确性，能够准确分辨出第一和第二心音，并可区分第一心音的二尖瓣(M1)和三尖瓣(T1)有效早期诊断心血管疾病，方便、准确、快捷。
3、一种便携式心血管疾病诊断报警装置采用多重去噪处理方式同时进行，使检测结果更加准确。
4、一种便携式心血管疾病诊断报警装置体积小巧，便于携带，可服务于大众群体，可作为疾病自动分析诊断的一个有效手段。
附图说明
图1为正常第一心音的二尖瓣(M1)和三尖瓣(T1)的位置关系图
图2为非正常第一心音的二尖瓣(M1)和三尖瓣(T1)的位置关系图
图3为一种便携式心血管疾病诊断报警装置
附图标记说明：
A、心音探测器
B、去噪处理器
C、高通滤波器
D、提升小波变换
E、对比软件
F、报警装置
具体实施方式
下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
在一个优选实施例中，一种便携式心血管疾病诊断报警装置包括：心音探测器(A)、去噪处理器(B)、高通滤波器(C)、提升小波变换(D)，信号对比软件(E)(正常二尖瓣(M1)和三尖瓣(T1)信号)、异常报警装置(F)等方面。心音探测器(A)对心音进行探测，该心音探测器对10Hz至1200Hz心脏发出的声音信号有较高的灵敏度，在区分第一和第二心音的基础上，重点区分第一心音的二尖瓣(M1)和三尖瓣(T1)；心音探测器对心音进行采集，同时采集第一心音的二尖瓣(M1)和三尖瓣(T1)，而后通过去噪处理器(B)去除来自环境噪声、工频噪声以及皮肤摩擦产生的噪声等；而后通过高通滤波器(C)去除生理信号中存在的低频噪声；通过提升小波变换(D)提高输出信号的信噪比，从而得到干净真实的心音信号，最后通过信号对比软件(E)对采集到的心音信号进行自适应对比，发现异常后将信号传递给异常报警装置(F)，提醒人们及时就医。
在另一个优选实施例中，可以采用如下方案：一种便携式心血管疾病诊断报警装置包括：心音探测器、去噪处理器、高通滤波器、提升小波变换，信号对比(正常二尖瓣(M1)和三尖瓣(T1)信号)、异常报警等方面。其特征是：心音探测器对心音进行探测，该心音探测器对10Hz至1200Hz心脏发出的声音信号有较高的灵敏度，在区分第一和第二心音的基础上，重点区分第一心音的二尖瓣(M1)和三尖瓣(T1)；心音探测器对心音进行采集，同时采集第一心音的二尖瓣(M1)和三尖瓣(T1)，而后通过去噪处理器去除来自环境噪声、工频噪声以及皮肤摩擦产生的噪声等；而后通过高通滤波器去除生理信号中存在的低频噪声；通过提升小波变换提高输出信号的信噪比，从而得到干净真实的心音信号，最后通过信号对比软件对采集到的心音信号进行自适应对比，发现异常后将信号传递给异常报警装置，提醒人们及时就医。
所述的心音探测器对心音进行探测，该心音探测器对10Hz至1200Hz心脏发出的声音信号有较高的灵敏度，在区分第一和第二心音的基础上，重点区分第一心音的二尖瓣(M1)和三尖瓣(T1)；心音探测器对心音进行采集，同时采集第一心音的二尖瓣(M1)和三尖瓣(T1)，其可以为压电型、高灵敏度谐振式、宽频带式等。所述的去噪处理器对心音探测器探测的心音信号及第一心音的二尖瓣(M1)和三尖瓣(T1)信号进行去噪处理，该去噪处理器内为重采样程序或者其它程序进行去噪。同时采用LevKov滤波软件滤除工频干扰。所述的去噪处理器去噪后的信号通过高通滤波器去除生理信号中的低频噪声信号。所述的经高通滤波器处理过的心音信号经提升小波变换(D)加强心音的某些特征，提高信噪比。所述的经过一系列处理过的心音信号传输到对比软件内，和正常心音信号进行对比，发现异常后报警装置进行报警，提醒人们及时就医。
心音探测器对心音进行探测，该心音探测器对10Hz至1200Hz心脏发出的声音信号有较高的灵敏度，在区分第一和第二心音的基础上，重点区分第一心音的二尖瓣(M1)和三尖瓣(T1)；心音探测器对心音进行采集，同时采集第一心音的二尖瓣(M1)和三尖瓣(T1)，而后通过去噪处理器去除来自环境噪声、工频噪声以及皮肤摩擦产生的噪声等；而后通过高通滤波器去除生理信号中存在的低频噪声；通过提升小波变换提高输出信号的信噪比，从而得到干净真实的心音信号，最后通过信号对比软件对采集到的心音信号进行自适应对比，发现异常后将信号传递给异常报警装置，提醒人们及时就医。
下面结合附图对本发明的特点进行进一步说明：
本发明的特点之一为：心音探测器(A)对心音进行探测，该心音探测器对10Hz至1200Hz心脏发出的声音信号有较高的灵敏度，在区分第一和第二心音的基础上，重点区分第一心音的二尖瓣(M1)和三尖瓣(T1)；心音探测器对心音进行采集，同时采集第一心音的二尖瓣(M1)和三尖瓣(T1)，其可以为压电型、高灵敏度谐振式、宽频带式等。
本发明的特点之二为：去噪处理器(B)对心音探测器(A)探测的心音信号及第一心音的二尖瓣(M1)和三尖瓣(T1)信号进行去噪处理，该去噪处理器内为重采样程序或者其它程序进行去噪。同时采用LevKov滤波软件滤除工频干扰。
本发明的特点之三为：去噪处理器(B)去噪后的信号通过高通滤波器(C)去除生理信号中的低频噪声信号。
本发明的特点之四为：经高通滤波器(C)处理过的心音信号经提升小波变换(D)加强心音的某些特征，提高信噪比。
本发明的特点之五为：经过一系列处理过的心音信号传输到对比软件(E)内，和正常心音信号进行对比，发现异常后报警装置(F)进行报警，提醒人们及时就医。
按照以上措施本发明人制作了一台样机：并对多例正常人群和心脏病患者进行了测试，重点对第一心音的二尖瓣(M1)和三尖瓣(T1)信号进行了采集，当对正常人群进行测试时，得到的心音信号如图1所示，装置未发生报警，从图1中可以看出，正常人群的第一心音的二尖瓣(M1)早于三尖瓣(T1)，属于第一心音的正常生理性分裂。当对心脏病患者进行测试时，得到的心音信号如图2所示，该装置报警。从图2中可以看出心脏病患者的第一心音的三尖瓣(T1)早于二尖瓣(M1)，该人群多伴有室间隔缺损、动脉导管未闭，某些二尖瓣或三尖瓣瓣膜返流、严重的右心室流出道梗阻等症状。图1为测得的正常第一心音的二尖瓣(M1)和三尖瓣(T1)的位置关系图，图2为非正常第一心音的二尖瓣(M1)和三尖瓣(T1)的位置关系图。该装置实现了心脏异常报警的功能。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种便携式心血管疾病诊断报警装置，其特征在于，包括心音探测器，去噪处理器，高通滤波器以及信号对比模块，其中，
所述心音探测器用于对心音进行探测和采集，其通讯连接去噪处理器并可将采集到的信号发送至去噪处理器；
所述去噪处理器用于去除外部噪声，其通讯连接高通滤波器并可将信号发送至高通滤波器；
所述高通滤波器用于去除低频噪声，其通讯连接信号对比模块并可将信号发送至信号对比模块；
所述信号对比模块用于对采集到的心音信号进行自适应对比。
2.如权利要求1所述的便携式心血管疾病诊断报警装置，其特征在于，还包括提升小波变换模块，其设置于高通滤波器和信号对比模块之间，并用于通过提升小波变换提高输出信号的信噪比，其接收来自高通滤波器的信号并将处理后信号发送至信号对比模块。
3.如权利要求1和2所述的便携式心血管疾病诊断报警装置，其特征在于，还包括报警模块，其连接至信号对比模块，并用于在对比发现信号异常时进行报警。
4.如权利要求1-3所述的便携式心血管疾病诊断报警装置，其特征在于，所述外部噪声包括环境噪声、工频噪声以及皮肤摩擦产生的噪声，所述低频噪声为生理信号中存在的低频噪声。
5.如权利要求1-4所述的便携式心血管疾病诊断报警装置，其特征在于，所述心音探测器对心音进行采集时同时采集第一心音的二尖瓣和三尖瓣，并在区分第一和第二心音的基础上，区分第一心音的二尖瓣和三尖瓣。
6.如权利要求1-5所述的便携式心血管疾病诊断报警装置，其特征在于，所述的心音探测器为压电型、高灵敏度谐振式或宽频带式。
7.如权利要求1-6所述的便携式心血管疾病诊断报警装置，其特征在于，所述去噪处理器内为重采样程序进行去噪，用于对心音探测器探测的心音信号及第一心音的二尖瓣和三尖瓣信号进行去噪处理。
8.如权利要求7所述的便携式心血管疾病诊断报警装置，其特征在于，所述去噪处理器采用内置LevKov滤波软件滤除工频干扰。
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