面向冠心病早期无损诊断的MEMS电子听诊器与心音特征提取研究
发布时间：2021-01-30 14:38
冠心病被世界卫生组织认定为人类的头号杀手。我国冠心病死亡率逐年持续攀升,而其检测设备大多有创昂贵、无法实现冠心病的早期检测。早发现早治疗是降低冠心病死亡率的必要途径。心音的改变和杂音的出现往往是器质性心脏病变的最早体征。基于心音信号分析和特征提取的冠心病无损诊断研究受到了国内外学者的广泛关注。传统听诊器正逐步被电子听诊器所取代,因为电子听诊器具备了实时心音波形存储和回放功能,同时具有使用方便,成本低,体积小等优点。电子听诊器的信噪比对心音信号的特征提取至关重要,因为即使是非常微弱的外界噪声也可能导致心音信号中病理生理信息的误判,从而导致疾病诊断的误判。在噪声类型复杂的情况下,消除噪声和保留病理信息之间的权衡变得非常困难。因此高信噪比的电子听诊器可以大幅降低数据分析处理的难度,提高数据分析结果的准确性,达到事半功倍的效果。本文针对冠心病早期无损诊断的实际应用需求,提出了提高电子听诊器信噪比的心音传感器结构改进方法同时制作了完整的电子听诊器。并利用自制MEMS电子听诊器在山西医科大学第二附属医院心内科采集了堵塞程度不一的冠心病心音数据和其他非冠心病心音数据。研究了冠心病和其他非冠心病心音特...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
002-2016年城乡地区冠心病死亡率变化趋势
中北大学学位论文10心音是由声音从心脏瓣膜关闭、心肌伸展、血液流动所发出来的声音组成的。动脉粥样硬化引起的血管狭窄可引起血液湍流和血管振动。从体表探测到的心音可以用来诊断由血管堵塞引起的疾玻虽然心音微弱，但在心脏舒张时，由于冠状动脉的压力最小，冠状动脉的血流量此时达到最大，心杂音相对突出，仍然能够检测到[67]。JLSemmlow和W.Welkowitz等用傅里叶变换的方法研究了冠心病患者与正常人之间舒张期心音频谱的差异，发现冠心病患者舒张期心音中的高频谱能量增加[68]。MetinAkay和JLSemmlow等用特征矢量法对冠状动脉狭窄的血管成形术前、术后的心音信号进行了研究，表明与冠状动脉狭窄相关的舒张期杂音相当于一个频率较高的窄带信号[69,70]。冠状动脉有左、右两支，分别开口于主动脉的左、右冠状动脉瓣，如图1-3所示。冠心病的发展过程如图1-4所示。图1-3心脏冠状动脉示意图Fig.1-3Schematicdiagramofcardiaccoronaryarteries图1-4冠心病的发展过程示意图Fig.1-4SchematicdiagramofthedevelopmentofCHD通过对冠脉生理研究表明，在心脏收缩期因受心脏收缩影响，冠脉几乎没有血流流过，因而检测舒张期血流流过冠脉时的一些物理参数能为冠脉状态良好与否提供有力的证据。之前的研究表明在血压驱动下，血液流经冠脉狭窄处将会有更多能量的消耗，血液流经狭窄处后在出口扩大处将发生流层之间的分离并进一步形成涡流，因此，当冠脉堵塞血管出现狭窄时，舒张期血流会出现高频杂音。
中北大学学位论文10心音是由声音从心脏瓣膜关闭、心肌伸展、血液流动所发出来的声音组成的。动脉粥样硬化引起的血管狭窄可引起血液湍流和血管振动。从体表探测到的心音可以用来诊断由血管堵塞引起的疾玻虽然心音微弱，但在心脏舒张时，由于冠状动脉的压力最小，冠状动脉的血流量此时达到最大，心杂音相对突出，仍然能够检测到[67]。JLSemmlow和W.Welkowitz等用傅里叶变换的方法研究了冠心病患者与正常人之间舒张期心音频谱的差异，发现冠心病患者舒张期心音中的高频谱能量增加[68]。MetinAkay和JLSemmlow等用特征矢量法对冠状动脉狭窄的血管成形术前、术后的心音信号进行了研究，表明与冠状动脉狭窄相关的舒张期杂音相当于一个频率较高的窄带信号[69,70]。冠状动脉有左、右两支，分别开口于主动脉的左、右冠状动脉瓣，如图1-3所示。冠心病的发展过程如图1-4所示。图1-3心脏冠状动脉示意图Fig.1-3Schematicdiagramofcardiaccoronaryarteries图1-4冠心病的发展过程示意图Fig.1-4SchematicdiagramofthedevelopmentofCHD通过对冠脉生理研究表明，在心脏收缩期因受心脏收缩影响，冠脉几乎没有血流流过，因而检测舒张期血流流过冠脉时的一些物理参数能为冠脉状态良好与否提供有力的证据。之前的研究表明在血压驱动下，血液流经冠脉狭窄处将会有更多能量的消耗，血液流经狭窄处后在出口扩大处将发生流层之间的分离并进一步形成涡流，因此，当冠脉堵塞血管出现狭窄时，舒张期血流会出现高频杂音。
【参考文献】：
期刊论文
[1]自适应经验小波塔式分解的齿轮微弱故障诊断方法[J]. 邓飞跃,丁浩,刘永强. 动力学与控制学报. 2020(03)
[2]基于经验小波变换的电力系统谐波检测方法[J]. 吴建章,梅飞,陈畅,潘益,李陶然,郑建勇. 电力系统保护与控制. 2020(06)
[3]基于经验小波变换的基因关联隐私保护实验研究[J]. 陈红松,孟彩霞,刘书雨. 湖南大学学报(自然科学版). 2020(02)
[4]《中国心血管病报告2018》概要[J]. 胡盛寿,高润霖,刘力生,朱曼璐,王文,王拥军,吴兆苏,李惠君,顾东风,杨跃进,郑哲,陈伟伟. 中国循环杂志. 2019(03)
[5]基于经验小波变换的特高压并联电抗器振动信号分析[J]. 赵若妤,马宏忠,魏旭,姜宁,田涛,谭风雷. 电工电能新技术. 2019(01)
[6]MEMS电子听诊器微结构设计与验证[J]. 王续博,张国军,郭楠,刘梦然,郭静,刘源,张文栋. 微纳电子技术. 2016(01)
[7]B超联合心电图诊断高血压性心脏病的临床研究[J]. 屈利平. 河北医学. 2015(09)
[8]心音信号的预处理与包络提取算法研究[J]. 张磊邦,唐荣斌,蒋建波,张帅,池宗琳,王威廉. 生物医学工程学杂志. 2014(04)
[9]Acoustic cardiography to improve detection of coronary artery disease with stress testing[J]. Michel Zuber,Paul Erne. World Journal of Cardiology. 2010(05)
[10]心音信号分析方法及应用性研究[J]. 陈天华,韩力群,唐海滔,郑若金. 北京工商大学学报(自然科学版). 2009(02)
博士论文
[1]基于非平稳随机理论的结构抗震分析研究[D]. 郑永阳.南昌大学 2017
[2]基于舒张期心音信号分析与特征提取的冠心病无损诊断研究[D]. 赵治栋.浙江大学 2004
硕士论文
[1]基于数据融合的出行特征识别[D]. 吴奇.西南交通大学 2019
[2]基于CTG参数的胎儿状态智能评估算法研究[D]. 张扬.杭州电子科技大学 2019
[3]基于MEMS声传感器的电子听诊器设计[D]. 杨晟辉.中北大学 2018
[4]协同计算平台下大规模资源监控系统的设计与实现[D]. 石光敏.西安电子科技大学 2017
[5]基于心音的心脏储备指标变异性研究[D]. 林辉杰.重庆大学 2010
[6]硅微MEMS仿生矢量水声传感器研究[D]. 陈尚.中北大学 2008
本文编号：3009076
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
002-2016年城乡地区冠心病死亡率变化趋势
中北大学学位论文10心音是由声音从心脏瓣膜关闭、心肌伸展、血液流动所发出来的声音组成的。动脉粥样硬化引起的血管狭窄可引起血液湍流和血管振动。从体表探测到的心音可以用来诊断由血管堵塞引起的疾玻虽然心音微弱，但在心脏舒张时，由于冠状动脉的压力最小，冠状动脉的血流量此时达到最大，心杂音相对突出，仍然能够检测到[67]。JLSemmlow和W.Welkowitz等用傅里叶变换的方法研究了冠心病患者与正常人之间舒张期心音频谱的差异，发现冠心病患者舒张期心音中的高频谱能量增加[68]。MetinAkay和JLSemmlow等用特征矢量法对冠状动脉狭窄的血管成形术前、术后的心音信号进行了研究，表明与冠状动脉狭窄相关的舒张期杂音相当于一个频率较高的窄带信号[69,70]。冠状动脉有左、右两支，分别开口于主动脉的左、右冠状动脉瓣，如图1-3所示。冠心病的发展过程如图1-4所示。图1-3心脏冠状动脉示意图Fig.1-3Schematicdiagramofcardiaccoronaryarteries图1-4冠心病的发展过程示意图Fig.1-4SchematicdiagramofthedevelopmentofCHD通过对冠脉生理研究表明，在心脏收缩期因受心脏收缩影响，冠脉几乎没有血流流过，因而检测舒张期血流流过冠脉时的一些物理参数能为冠脉状态良好与否提供有力的证据。之前的研究表明在血压驱动下，血液流经冠脉狭窄处将会有更多能量的消耗，血液流经狭窄处后在出口扩大处将发生流层之间的分离并进一步形成涡流，因此，当冠脉堵塞血管出现狭窄时，舒张期血流会出现高频杂音。
中北大学学位论文10心音是由声音从心脏瓣膜关闭、心肌伸展、血液流动所发出来的声音组成的。动脉粥样硬化引起的血管狭窄可引起血液湍流和血管振动。从体表探测到的心音可以用来诊断由血管堵塞引起的疾玻虽然心音微弱，但在心脏舒张时，由于冠状动脉的压力最小，冠状动脉的血流量此时达到最大，心杂音相对突出，仍然能够检测到[67]。JLSemmlow和W.Welkowitz等用傅里叶变换的方法研究了冠心病患者与正常人之间舒张期心音频谱的差异，发现冠心病患者舒张期心音中的高频谱能量增加[68]。MetinAkay和JLSemmlow等用特征矢量法对冠状动脉狭窄的血管成形术前、术后的心音信号进行了研究，表明与冠状动脉狭窄相关的舒张期杂音相当于一个频率较高的窄带信号[69,70]。冠状动脉有左、右两支，分别开口于主动脉的左、右冠状动脉瓣，如图1-3所示。冠心病的发展过程如图1-4所示。图1-3心脏冠状动脉示意图Fig.1-3Schematicdiagramofcardiaccoronaryarteries图1-4冠心病的发展过程示意图Fig.1-4SchematicdiagramofthedevelopmentofCHD通过对冠脉生理研究表明，在心脏收缩期因受心脏收缩影响，冠脉几乎没有血流流过，因而检测舒张期血流流过冠脉时的一些物理参数能为冠脉状态良好与否提供有力的证据。之前的研究表明在血压驱动下，血液流经冠脉狭窄处将会有更多能量的消耗，血液流经狭窄处后在出口扩大处将发生流层之间的分离并进一步形成涡流，因此，当冠脉堵塞血管出现狭窄时，舒张期血流会出现高频杂音。
【参考文献】：
期刊论文
[1]自适应经验小波塔式分解的齿轮微弱故障诊断方法[J]. 邓飞跃,丁浩,刘永强. 动力学与控制学报. 2020(03)
[2]基于经验小波变换的电力系统谐波检测方法[J]. 吴建章,梅飞,陈畅,潘益,李陶然,郑建勇. 电力系统保护与控制. 2020(06)
[3]基于经验小波变换的基因关联隐私保护实验研究[J]. 陈红松,孟彩霞,刘书雨. 湖南大学学报(自然科学版). 2020(02)
[4]《中国心血管病报告2018》概要[J]. 胡盛寿,高润霖,刘力生,朱曼璐,王文,王拥军,吴兆苏,李惠君,顾东风,杨跃进,郑哲,陈伟伟. 中国循环杂志. 2019(03)
[5]基于经验小波变换的特高压并联电抗器振动信号分析[J]. 赵若妤,马宏忠,魏旭,姜宁,田涛,谭风雷. 电工电能新技术. 2019(01)
[6]MEMS电子听诊器微结构设计与验证[J]. 王续博,张国军,郭楠,刘梦然,郭静,刘源,张文栋. 微纳电子技术. 2016(01)
[7]B超联合心电图诊断高血压性心脏病的临床研究[J]. 屈利平. 河北医学. 2015(09)
[8]心音信号的预处理与包络提取算法研究[J]. 张磊邦,唐荣斌,蒋建波,张帅,池宗琳,王威廉. 生物医学工程学杂志. 2014(04)
[9]Acoustic cardiography to improve detection of coronary artery disease with stress testing[J]. Michel Zuber,Paul Erne. World Journal of Cardiology. 2010(05)
[10]心音信号分析方法及应用性研究[J]. 陈天华,韩力群,唐海滔,郑若金. 北京工商大学学报(自然科学版). 2009(02)
博士论文
[1]基于非平稳随机理论的结构抗震分析研究[D]. 郑永阳.南昌大学 2017
[2]基于舒张期心音信号分析与特征提取的冠心病无损诊断研究[D]. 赵治栋.浙江大学 2004
硕士论文
[1]基于数据融合的出行特征识别[D]. 吴奇.西南交通大学 2019
[2]基于CTG参数的胎儿状态智能评估算法研究[D]. 张扬.杭州电子科技大学 2019
[3]基于MEMS声传感器的电子听诊器设计[D]. 杨晟辉.中北大学 2018
[4]协同计算平台下大规模资源监控系统的设计与实现[D]. 石光敏.西安电子科技大学 2017
[5]基于心音的心脏储备指标变异性研究[D]. 林辉杰.重庆大学 2010
[6]硅微MEMS仿生矢量水声传感器研究[D]. 陈尚.中北大学 2008
本文编号：3009076
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/3009076.html
