TW480168B

TW480168B - Multi-modal cardiac diagnostic decision support system

Info

Publication number: TW480168B
Application number: TW089120232A
Authority: TW
Inventors: Raymond L Watrous; Nathaniel Reichek; Sreeraman Rajan; Daniel Nikovski
Original assignee: Siemens Corp Res Inc
Priority date: 1999-09-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2002-03-21
Also published as: US6629937B2; US20020052559A1; WO2001022883A1; AU7845900A

Description

480168 A7 ^-- B7_ 五、發明說明（/ ) 發明背景技術領域 ’ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係關於心臟衡量之系統，特別是關於多模式心臟診斷之決定支持系統。背景描述在健康醫樂愈來愈昂貴的今天，作爲醫療系統資源之^ 把關者之主要醫護人員的角色是很重要的。以有效花費方式運用醫療資源之挑戰在心.臟聲音及雜音衡量的領域更爲明顯。 •線» 現在將簡單描述心臟聽診之傳統方法。使用聽診來聽心臟，參考心臟之收縮及舒張相位之主心臟聲音被辨識。然後決定是否有不正常的心臟聲音，如雜音及/或卡搭聲。心臟聲音的大小，長短，強度圖案，光譜性質及時間序列被衡量。心臟聲音係以心臟肌，瓣膜及室之動作之生理模式來解釋。然後基於這聲音證據及病患之病史來推論出任何可能的疾病狀態。不同的診斷可藉由麥· 克風的位置，病患的姿勢，或使病患執行加強或減弱特疋心臟賢音的不同動作來辨識。衡量累積的證據來看心經濟部智慧財產局員工消費合作社印製臟疾病的存在。然後決定是否要病患進行影像診斷，特別是超音波。現在將描述一些傳統心臟診後之缺點。心臓聽診是 -件困難的工件。聽診器本身祇傳送胸部表面聲音信號的一小部分至聽診者的耳朵，並且在過程中過濾心臟聲音信號。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮） 480168 :: Λ7 一 Β7 五、發明說明（> )

在很多心臟聲音中之信號能量係在人類聽覺的臨界線之下，而這個情形隨著聽診者年紀的增加而有更糟的趨勢。聽診亦依賴正確地決定主心臟聲音與心臟之收縮及舒張相位之間的關係，其在收縮及舒張間隔大約相等時，特別是在升高之心跳時更爲困難。聽診亦依賴偵測在時間上緊鄰之簡短事件之正確序列，這對人類聽覺而言是困難的。 I 學習聽診亦是困難的，因爲診斷指令手冊依賴心臟聲音的主觀描述，其需要更多的練習。再者，聽診的臨床技術的練習及教導已在醫生之中減少。最近的測試指出醫生祇能可靠的辨識出少數的標準的心臟聲音和雜音，如伯迪克（Burdick)等在”Physical Diagnosis Skills of Physicians in Training: A Focused Assessment", Acad. Em e r g . Med., 2(7), pp. 622-29，July 1995 中及曼吉尼（Mangione)等在” Cardiac Auscultatory Skills of Internal Medicine and Family Practice Trainees : A Comparison of Diagnostic Proficiency" , Journal of the American Medical Association， 278(9)， pp. 717-22， Sept. 1997;及葛雷斯利（Gracely)等在”Teaching and Practice of Cardiac Auscultation During Internal Medicine and Cardiology Training: A Nationwide Survey" , Annals of Internal Medicine, 119(1), pp. 47-54, July 1997 中所指出者。結果，在很多病患中的嚴重心臟雜音都沒 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · 線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制农 480168 : A7 ----- B7 五、發明說明（） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 再者，聽診技術的減少造成超音波心臟動態診斷的過度信賴，造成大量不需要且昂貴的診斷硏習。結果，對超音波心臟動態診斷的補償最近由醫療保險嚴格的檢測。因此，最好能有多模式心臟診斷決定支持系統及方法，能夠助於心臟的聽診。發明槪述本發明係指向多模式心臟診斷決定支持系統及方法。本發明可能用於幫助醫生執行下列的作業：偵測心瓣膜病，分辨病理的及無害的心臟雜音，以對病患是否要進 ί了超曰波心臟動態診斷做出一個最好的決定，並合理化該項診斷的決定。本發明允許醫生在較便宜的情況下提供一較好的醫療診斷，並檢測出否則沒有被檢測出的心臟疾病，省下醫療系統不必要的超音波心臟動態診斷，並促進合理診斷的補償。根據本發明之第一方面，提供一方法，用於自心臟聲音信號取出特徵，心臟聲音信號被獲得。生理顯著特徵係使用神經網路自心臟聲音信號取出。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製根據本發明之第二方面，生理顯著特徵對應至少基本心臟聲音之一及基本心臟聲音之成份。根據本發明之第三方面，提供一用於衡量心臟聲音信 5虎之方法。獲得一心fe腎音伯號。以小波分解分析心臟聲音信號以取出時間頻率資訊，基本心臟聲音使用套用 _5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 480168 A7 __ B7 五、發明說明（4 ) 到取出之時間頻率資訊之神經網路來辨識。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 根據本發明之第四方面，提供自心臟聲音信號決定心臟事件順序之方法。獲得一心臟聲音信號。自心臟聲音信號取出之特徵順序係由機率有限狀態自動裝置來處理以決定最有可能之心臟事件順序。根據本發明之第五方面，機率有限狀態自動裝置是一隱藏的馬可夫（markov)模型。根據本發明之第六方面，提供自心臟聲音信號取出臨床發現之方法。獲得一心臟聲音信號。給予心臟聲音信號，根據心臟聲音信號來決定最有可能的心臟事件順序。臨床發現係取自心臟事件順序。根據本發明之第七方面，此方法更進一步包含決定是否介紹病患到超音波心臟動態診斷之步驟，這是根據取出之臨床發現。 -線· 根據本發明之第八方面，本方法更進一步包含決定是否介紹病患到心臟專科做進一步的治療之步驟，這是根據取出之臨床發現。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製根據本發明之第九方面，臨床發現對應從心臟聽診得來之發現。根據本發明之第十方面，臨床發現對應基本的心臟聲音及雜音。根據本發明之第十一方面，臨床發現包括至少目前強度，強度圖形，維時，時間對齊，及順序及光譜性蓂特徵之一。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 480168 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ___B7 五、發明說明（）根據本發明之第十二方面，提供用於決定心臟疾病存在之方法。獲得病患之心臟聲音信號。心臟聲首信號被處理以發現心臟疾病的證據。對應病患之病史之資料被接收。對應心臟疾病存在的機率之診斷建議被提供，根據使用拜耶辛（Bayesian)網路之證據和資料的分析。根據本發明之第十三方面，此方法更進一步包含決定是否介紹病患到超音波心臟動態診斷之步驟，根據診斷建議。根據本發明之第十四方面，此方法更進一步包含根據診斷建議，決定是否介紹病患給心臟專科醫生做進一步治療的步驟。根據本發明之第十五方面，提供一決定心臟雜音狀態之方法。獲得一心臟聲音信號。如果有雜音，是從心臟聲音信號中偵測。然後根據專家規則決定雜音是否爲功能性或病理性之一。本發明之其他方面，特徵及益處將從下列之較佳實施例之詳細描述而更爲明顯。圖式之簡單描述：第1圖係根據本發明之一實施例，套用本發明之電腦處理系統之方塊圖；第2圖係根據本發明之一實施例，顯示多模式心臟診斷決定支持系統/方法之高層次方塊圖；第3圖係根據本發明之一實施例，顯示一可攜式心臟本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •訂，168 Α7

五、發明說明（）診斷決定支持系統3 00之圖；及第4圖係根據本發明之一實施例，顯示決定心臟雜音之狀態之系統/方法之高層次方塊圖。較佳實施例之詳細說明本發明係指向一多模式心臟診斷決定支持系統及方法。應了解的是本發明可以不同形式之硬體，軟體，韌體，特別目的處理器，或其組合來實施。最好的是，本發明係以一軟體做爲程式，具體化於程式儲存裝置來實施。程式可以上載至及由包含任何適當結構之機器來執行。最好是，機器是由具有一或多個中央處理器（CPU)， —隨機存取記憶體（RAM)，及輸入/輸出（I/O)介面之電腦平台來實施。電腦平台亦包含一作業系統及微指令碼，在此描述之各種處理及功能可以是微指令碼之一部分或由作業系統執行之程式之一部分。此外，各類其他周邊裝置可以連接到電腦平台，例如額外的資料儲存裝置及列印裝置。應進一步了解的是，因爲某些構成系統的組件及描述於伴隨圖式之方法步驟最好是實施於軟體中，在系統組件（或處理步驟）之間之實際連接可能根據本發明被程式化的情形而有所不同。第1圖係根據本發明之一實施例，本發明可能被套用之電腦處理系統100之方塊圖。系統1〇〇包含至少一處理器102，藉由一系統匯流排1〇4耦合至其他組件。一 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - 丨線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 480168 A7 - -----B7 __ 五、發明說明（7 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 唯讀記憶體（ROM)106，隨機存取記憶體（RAM)108,顯示器轉換器1 1 〇，一 I / 〇轉換器丨丨2，及一使用者介面轉換器114係耦合至系統匯流排104。一顯示裝置1 1 6係由顯示器轉換器1 1 〇耦合至系統匯流排1 04。一碟式儲存裝置（例如一磁式或光學碟:式儲存裝置）1 1 8係藉由I / 0轉換器1 1 2耦合至系統匯流排1 0 4。一滑鼠120及鍵盤124係藉由使用者介面轉換器1 14 耦合至系統匯流排104。滑鼠120及鍵盤124係用來自系統100輸入及輸出資訊或輸入及輸出資訊至系統100。現在將提供本發明之一般描述以將本發明之觀念介紹給讀者。之後將提供本發明之各方面之詳細描述。 -線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本發明自胸部表面獲得心臟聲音信號，同時獲得同步心動電流波及呼吸信號。再者，關於聲音感測器在胸部表面之位置之使用者提供資訊，姿勢資訊及任何相關的診斷動作例如渥梭華(Valsalva)法亦被獲得。本發明分析這些信號，擷取臨床發現，並產生與自心臟聲音信號及病患病史^ 資料獲得之臨床發現一致之數種心臟疾病之每一個之機率估計。根據這些分析，本發明提供診斷決定支持給初級診療醫生來決定是否介紹·病患給更進一步之診斷測試 ,例如超音波。本發明以註解信號組形式提供文件，用來合理化介紹決定。本發明亦支持與提供對臨床發現及診斷建議之解釋之使用者之互動。獲得之信號，擷取之特徵，解釋及診斷結果係做成檔案以供未來參考，並可用於電子資料本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 480168 A7 1 B7__ 五、發明說明（3 ) 傳送，或用於報表之產生。至醫院醫療資訊系統之介面以便病患資料傳送及電位醫療應用亦包含在內。這些功能可以具體化於一輕便，手拿，信號取得單元及一可攜式分析及顯示單元，或根據本發明之特定實施，較穩定的組態。現在將給予本發明某些元件之各種詳細描述。 1 欲被描述之第一此種元件係感測器，想要的信號係記錄在胸部表面之心臟聲音波形。最好是，信號是由使用具有高信號對雜訊比（SNR )，對環境雜訊有好的免疫，及優良的低頻率反應，至1 Hz之適當感測器來記錄。表面心臟聲音信號被預放大，並對信號處理及解釋數位化。爲此目的之一感測器使用在感測元件（壓電過荷傳感器 (piezoelectric accelerometer))及胸部表面之間之液體介面以達到好的阻抗匹配及改善之SNR。這個感測器係描述於由培曼拿罕（Padmanabhan)等所著之 Accelerometer Type Cardiac Transducer for Detect ion of Low-Level Heart Sounds*, IEEE Transactions on Biomedical Engineering，40(1)，pp.21-28 Jan 1993。當然，本發明並不限於前述的感測器，因此，其他感測器可以用來記錄心臟聲音波形，其維持本發明之精神及範圍。現在將描述之本發明之下個元件係信號處理。獲得之心臟聲音信號係使用標準方法來過濾以移除動作加工及高頻雜訊。濾波係被設計成保有低頻率之信號資訊。 -10 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · 丨線· 480168 ' A7 B7 五、發明說明（？）過濾之信號係使用小波# Μ來#析以擺、取時間頻率資訊。小波分解之核心功能對本發明並不重要。小波分角琴被標化（S c a 1 e d )以補償振幅的變化。一組心臟聲音特徵係使用適應性神經網路自小波代表擷取。特徵係對應基本心臟聲音，例如S 1 , S2，雜音，發射卡搭來使用。這些特徵偵測器係自使用標號範例之資料來訓練。特徵偵測器在小波分解上持續作業以產生一串特徵資料。擷取之特徵係參考心臟之狀態轉移模型來解釋或剖析。狀態機器可以是機率性的’例如一隱藏之馬可夫（Markov)模型。當然，其他技術及/或狀態轉移模型可以用來解釋或剖析擷取特徵，同時維持本發明之精神及範圍。狀態轉移模型之輸出允許信號之心臟相位之決定，及隨後的心臟雜音辨識爲收縮的或舒張的。其他特徵，例如發射卡搭Μ 1，T 1，A2及P2係使用模型辨識及序列化。心臟雜音的維時係相對於收縮/舒張間隔被量化，雜’ 音參考相位早-，中-,晚-，全-收縮或舒張被標號。根據本發明之實施例，雜音強度被音質的（psychoacoustic) 測量標度（scaled)分級成I到VI。當i然，其他測量及/或分級可被使用。由信號處理獲得之臨床發現被提供作爲到信號分類模組之輸入。下個被描述之本發明之元件後使用者介面（聲音感測-器）。聲音感測器在胸部表面之位置在聽診上係一重要 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·# 線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 480168 A7 B7 五、發明說明（（。）參數。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 感測器位置可相對於一標準位置序列規約被推論，由信號解釋系統引導，由使用者確定，由使用者使用鍵盤，滑鼠，或位在聲音感測器上之位置顯示器，或參考一標準位置由位置感測器測量。病患的姿勢也是可由使用者提供之聽診之重要參數，與當時獲得之信號相關之動態診斷運作一起。本發明之另一元件係診斷決定支持。由處理心臟聲音信號獲得之臨床發現，與可得之相關病患醫療記錄資料一起，作爲機率理由網路之輸入，機率理由網路係用來計算對超音波心臟動態診斷介紹之需要之顯示估計。機率理由網路亦估計心臟疾病之後面機率。機率理由網路之輸出後作爲介紹建議機率呈現給使用者，與最有可能之心臟疾病之排行榜一起。 -丨線· 機率網路亦可用來對使用者產生不同程度之詳細解釋以支持診斷及介紹建議。 * 現在將給予關於由本發明使用之感測器及本發明之應用之各種建伸及變化之描述。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製表面心動電流波可選擇性地被記錄以提供一參考信號 ,用於同步化記錄之聲音信號。被記錄之心電圖（ECG)僅需包含一單一通道，要求一單一電極及電參考。一呼吸信號亦可被選擇性地記錄以便提供關於病患之呼吸動作之資訊，以使用於解釋心臟聲音信號，呼吸信號可自例如阻抗呼吸或鼻熱敏電阻感測器獲得。. -12 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 480168 ： A7 B7 五、發明說明（） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 脈衝氧定量法信號亦可被選擇性地記錄以提供關於病患之心臟動作之資訊，以使用於解釋心臟聲音信號。脈衝氧定量法信號可自施加至指尖之光學體積描記法感測器獲得。一壓力感測器也可選擇性地加入聲音感測器以測量聲音感測器之胸部表面之施加壓力。這個感測器可用來倬測施加壓力太低或太高之處；假使壓力太低，得到之信號振幅很低，然而太高之壓力會造成表面皮膚之隔膜，而導致修正之光譜性質。位置感測器亦可選擇性地被包含入聲音感測器以測量聲音感測器相對於某參考點之位置。或者，位置顯示器可被包含在感測器頭以允許使用者顯示目前位置，或根據特定感測器位置序列前進目前位置。相對於本發明之延伸及應用，電腦輔助聽診可以應用在人體其他位置上，例如頸動脈或其他動脈，並用來衡量其他的聲音，例如肺的及胃腸的，相對於不同的對應疾病類別。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本發明可應用到衡量人工心臟瓣膜的狀態及用於評量相關之溶解血栓的危險。本發明可應用在其他動物上。其他使用者可以找到本發明的用途，例如牙醫師決定是否要開預防抗生素，參與心血管疾病篩選之較不受訓練之醫藥人事，例如醫務兵篩選應召入伍的士兵，或護士對高中生或大學運動員進行預加入篩選。本發明亦可用在重要人事的例行性篩選，例如飛行昌 -X3- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公屋爛168 A7

五、發明說明（) ，公車駕駛，警察及緊急事故處理員。第2圖係高級方塊圖，顯示根據本發明之一實施例多模式心臟診斷決定支持系統/方法。一呼吸感測器2 1 0可選擇性地被用來記錄一呼吸信號。呼吸信號可被用來提供關於病患之呼吸動作之資訊，以使用於心臟聲音信號之解釋。呼吸信號可由阻抗呼吸感測器或鼻熱敏電阻感測器來獲得。心動電流波感測器2 1 4可選擇性地用來記錄表面心動電流波以提供一參考信號用於同步化記錄之聲音信號。記錄之ECG僅需要包含一單一通道，要求一單一電極及電參考。一 PCG感測器2 1 6可用來記錄在胸部表面之心臟聲音波形。PCG感測器2 1 6應該有一高信號對雜訊比，對周圍雜訊及人工動作好的免疫力，優良的低頻率回應，最低至1 Hz。表面心臟聲音信號被預放大，並爲信號處理及解釋被數位化。爲此目的之一感測器使用在感測元# 及胸部表面之間之液體介面以達到良好的阻抗匹配及改善之SNR。這個感測器是由巴尼斯（Barnes)等描述於’’Improved Phonocardiogram System Based on Acoustic Impedance Matching", AM. J. Pyhsiol., 238:H604-9 ，April 1980 ° 對應病患之動態輸入2 1 8被接收。關於病患之姿勢， PCG記錄之位置之資訊，與獲得之信號相關之動態聽診作業係使用手持裝置或來自PC之鍵盤及滑鼠動作之組 —14— ^^尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ' ' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -1 -線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^υΐ68 Α7 ’ ---〜___ B7__ 五、發明說明（d ) 合輸入至系統，手持裝置包含位置顯示器，銨鈕及致動器。病患醫療資料輸入2 3 0亦被接收。關於病患之醫療資資，包括病徵，病史，及身體檢查之結果係自一智慧卡或其他電腦資料源以電子可讀型式輸入診斷系統。呼吸預放大及過濾器2 3 2係使用標準方法來放大及過 ·，* 濾呼吸，例如增加信號對雜訊比。 E C G預放大及過濾器2 3 4使用標準方法，例如增加信號對雜訊比來放及過濾ECG信號。 P C G預放大及過濾器2 3 6使用標準方法，例如增加信號對雜訊比來放大及過濾ECG信號。 QRS偵測電路2 3 8使用標準方法來偵測在ECG信號中之QRS事件。QRS偵測電路2 3 8之輸出提供同步化資訊，用於心音描記像之解釋。小波分解電路240使用小波分解來分析過濾後之信號以擷取時間頻率資訊。小波分解之核心功能對本發明而· 言並不重要，因此可使用任何核心功能，同時維持本發明之精神及範圍。在一本發明之較佳實施例中，使用之小波爲一 Μ 〇 r 1 e t小波。小波分解最好被標化（s c a 1 e d ) 以補償振幅之變化。神經網路特徵擷取器242係自標號範例被訓練以辨識基本心臟聲音，卡搭及雜音。在一較佳實施例中，神經網路係時間延遲種類，其中輸入全長，層數目，單元功能，連接性及初始重量選擇係根據已知方法適當地被選 -15 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) # 訂--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（κ) 取。然而，其他種類的神經網路可以根據本發明而使用，但仍維持本發明之精神及範圍。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 序列解釋器244參考心臟之狀態轉換模型解釋或分析擷取之特徵以決定最有可能之心臟事件順序。狀態機器可以疋機率性的’例如’隱藏的馬可夫（Markov)模型。然而，其他種類之狀態轉移模型可被使用而仍保持本發明之精神及範圍。維持及相位測量電路246計算序列模型之平均狀態維時。事件順序係自序列模型之狀態軌跡讀取。臨床發現擷取器248根據狀態維時，相位，振幅資訊及由使用者提供之動態及位置資訊自聲音信號擷取臨床發現。心臟雜音係對於收縮/舒張間隔被量化，且雜音參考相位被標爲早-、中-，晚-,全-收縮或舒張。雜音強度由一聲音測量標化（s c a 1 ed )並分成等級I至V I。決定支持電路250結合臨床發現及病患醫療資料輸入以產生涵蓋之心臟疾病之後面機率之估計。這個牽涉到^ 拜耶辛（Bayesian)網路及專家系統。動態拜耶辛（Bayesian) 網路可用來模型化疾病狀態之進展。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製檔案信號資料儲存2 5 2檔案化記錄之信號以便稍後參考及顯示用途。最好的是，儲存252係電子或光學儲存媒介。信號輸出裝置2 5 4將記錄之信號呈現給使用者。信號輸出裝置2 5 4可以是，例如，一顯示裝置（e g，PC監測器，手持LCD等）或印表機。輸出波形後根據可由使用者 -16 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） " " ^0168 A7

五、發明說明（）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製選擇之因數來辨識及標化（s c a 1 ed ；)。分析輸出裝置2 5 6提供聲音信號之分析結果給使用者。分析輸出裝置2 5 6可以是，例如，一顯示裝置（e . g · 電腦監測器，手持LCD等）或印表機。分析輸出可以是圖表型式，且可以覆在信號輸出（波形資料）上。收縮及舒張相位，及心臟雜音可以使用一直覺顏色碼計畫來顯現。診斷輸出裝置2 5 8提供診斷決定支持分析之結果給使用者。診斷輸出裝置258可以是，例如，一顯示裝置（eg 電腦監測器，手持LCD )或印表機。診斷輸出可以是文字型式，且可以包含解釋資訊及對圖形顯示資料的參考。最告知性的測試及程序被辨識。詳細解釋的程度可由使用者選擇。第3圖係根據本發明之一實施例，顯不一可攜式心臟診斷決定支持系統3 00。系統300包含乙太網路(Ethernet)介面310,頭戴式插孔312’一電源開關314，一列印鈕316，」方向鍵板318。在系統300的顯示器320上顯示了日期，病患ID，PCG信號，ECG信號，p0S，呼吸狀態，心跳，大小聲設定，及心臟計時。系統3 0 0包含一軟碟機用於接收一軟碟，及一具有紙輸出之印表機。第4圖係一高級方塊圖，根據本發明之一實施例，顯示用於決定心臟雜音狀態之系統/方法。p C G感測器4 1 6 在胸部表面獲得心臟聲音波形。心臟信號處理器4 9 〇自心臟聲音信號偵測一雜音。診斷決定支持系統4 5 0根據 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂.· 丨線· 480168 A7 B7 齊 !才 ί 57 % 五、發明說明（專家規則決定雜音是否是功能性或病理性。現在將對本發明之各種新元件做描述。此種新元件之一係自處理之心臟聲音信號擷取生理顯著特徵之神經網路之使用；這些特徵對應基本心臟聲音，例如S 1，或其他成份，如Μ 1，Τ 1，雜音等等。本發明之另一新元件係心音描記像之小波處理及神經網路特徵擷取之結合。本發明之另一新元件係特徵之處理，由機率有限狀態自動機器串接以剖析心臟聲音信號以決定最有可能之心臟事件之順序。本發明之另一新元件係自解釋之心臟聲音信號之臨床發現之擷取，例如那些使用在心臟之專家聽診者，包括強度，強度圖像，維時，時間對齊，順序及光讀性質特徵等等。再者，本發明之另一新元件係使用拜耶辛（Bayesian)網路之診斷決定支持，其中給予自信號處理結果之臨床發現及病患病史記錄資料之證據而存在有心臟疾病的機率。此外，本發明之另一新元件係根據專家規則決定一偵測之雜音是否功能性或病理性。又，本赛明之另一新元件係診斷決定支持之應用至對於超音波心臟動態診斷之介紹決定。現在將給予本發明相對於心臟之手動聽診之優點。使用一特別設計之感測器，本發明取得之心臟聲音信號較標準聽診器取得之信號具有較大的真實度及較高的信號振幅。信號取得及處理系統對較廣的頻率敏感。本發明之裝置在人類聽覺以外之頻率敏感，其包含對於衡量心臟狀態及診斷心臟疾病之明顯診斷資訊。本發明能夠同 .18* 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^0168 A7 、 _B7___ 五、發明說明（7 ) 步化心臟聲音及心臟之收縮/舒張相位，即使在升高之心跳之情況下，這對於人類聽覺而言是困難的。本發明提供一雜音強度的客觀測量，其可被規一化以補償人類之音質。本發明提供雜音維時，雜音頻率內容，雜音相位及強度圖像之客觀測量。本發明使用心臟聲音產生之統計模型來解釋心臟聲音之順序。使用數位信號處理技術，本發明可以分辨被短時間間隔分開之簡短心臟聲音之身份及順序。本發明使用適應性非線性方法自心臟聲音信號擷取臨床發現。本發明在一合一模型中拜耶辛（Bayesian)網路）使用機率性理由積分統計信號處理。機率性理由模型支持診斷建議之解釋。本發明提供心臟聲音信號及其解釋之文件，以信號，信號分析，及在病患醫療記錄資料之前後文中之信號之解釋之檔案記錄之型式。信號取得，處理及解釋提供對於決定介紹給更貴的診斷測試，例如超音波之診斷影像支持及合理化。雖然在此參考伴隨圖式描述了較佳實施例，但應了解的是本系統及方法不受限於這些實施例，而熟悉此技藝之人士可在不離本發明之精神及範圍內對實施例做變化及變更。 « 符號之說明 102處理器 104系統匯流排 106唯讀記憶體 -19 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -. -線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 480168 A7 ' _B7_ 五、發明說明（d ) 1 0 8隨機存取記憶體 1 1 〇顯示轉換器 1 1 2 I / 0轉換器 1 1 4使用者介面轉換器 1 1 6顯示裝置 1 1 8碟式儲存裝置 120滑鼠 124鍵盤 3 00可攜式心臟診斷決定支持系統 3 1 0乙太網路介面 3 1 4電源開關 316列印接鈕 3 18方向鍵盤 320顯示器 -----------------.—•訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -20 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims

480168 六、申請專利範圍第89 120232號「多模式心臟診斷之決定支持系統」專利案 (91年1月修正）六、申請專利範圍 1. 一種自心臟聲音信號擷取特徵之系統，包含：適用於取得一心臟聲音信號之感測器；及適用於自心臟聲音信號擷取生理顯著特徵之神經網路。 2. 如申請專利範圍第1項之系統，其中生理顯_特徵對應基本心臟聲音及基本心臟聲音成份之中之至少一個。 3. —種評估心臟聲音信號之系統，包含：適用於獲得心臟聲音信號之感測器；適用於分析心臟聲音信號以擷取時間=頻率資訊之小波分解電路；適用於自擷取之時間-頻率資訊辨識基本心臟聲音之神經網路。 4. 一種用於自心臟聲音信號決定心臟事件順序之系統，包含·· 適用於獲得心臟聲音信號之感測器；及一機率性有限狀態自動機器，適用於處理心臟聲音信號擷取之特徵序列以決定最有可能之心臟事件順序。 5. 如申請專利範圍第4項之系統，其中系統機率性有限狀態自動機器係一隱藏之馬可夫（Markov)模型。 6. —種用於自心臟聲音信號擷取臨床發現之系統，包含：適用於獲取一心臟聲音信號之感測器；六、申請專利範圍一順序解釋器，適用於處理心臟聲音信號以決定最有可能之心臟事件之順序；及一擷取電路，適用於自心臟事件序列中擷取臨床發現。 7·如申請專利範圍第6項之系統，更包含一診斷決定支持電路，適用於根據擷取之臨床發現決定是否介紹病患之超音波心臟動態診斷。 " 8.如申請專利範圍第6項之系統，更進一步包含一診斷決定支持電路，適用於根據擷取之臨床發現決定是否介紹病患至心臟專科做進一步治療。 9·如申請專利範圍第6項之系統，其中臨床發現對應導自心臟聽診之發現。 10.如申請專利範圍第6項之系統，其中臨床發現對應基本心臟聲音及雜音。 11·如申請專利範圍第1〇項之系統，其中臨床發現包含目前強度，強度圖像，維持，時間對齊，及順序及光譜性質特徵中之至少一個。 12·—種用於決定心臟疾病存在之系統，包含：適用於獲得病患之心臟聲音信號之感測器；一聲音信號處理，適用於處理心臟聲音信號以發現心臟疾病的證據；一輸入裝置，適用於接收對應病患之醫療記錄之資料；及一診斷決定支持電路，適用於根據使用拜耶辛（Bayesian) 網路之證據及資料之分析，提供對應存在於病患中之心 -2- 480168 六、申請專利範圍臟疾病之機率之診斷建議。这如申請專利範圍第12項之系統，其中該支持電路更適用於根據診斷建議決定是否介紹病患至超音波心臟動態診 t£6r 斷。述如申請專利範圍第12項之系統，其中該支持電路更適用於根據診斷建議決定是否介紹病患到一心臟專科做進^ 步治療。迅一種用於決定心臟雜音之狀態之系統，包含：適用於獲得心臟聲音信號之感測器；一聲音信號處理器，適用於心臟聲音信號偵測雜音；一診斷決定支持系統，適用於根據專家規則決定雜音是否是功能性及病理性之一。