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基于Bi‑LSTM和时序注意力的异常心音检测
1
作者 卢官明 蔡亚宁 +3 位作者 卢峻禾 戚继荣 王洋 赵宇航 《南京邮电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期12-20,共9页
异常心音检测是对心脏病进行初步诊断的一种有效而方便的方法。为提升异常心音的检测性能,提出了一种基于双向长短时记忆网络(Bi⁃directional Long Short⁃Term Memory,Bi⁃LSTM)和时序注意力的异常心音检测算法。首先对心音片段进行分帧... 异常心音检测是对心脏病进行初步诊断的一种有效而方便的方法。为提升异常心音的检测性能,提出了一种基于双向长短时记忆网络(Bi⁃directional Long Short⁃Term Memory,Bi⁃LSTM)和时序注意力的异常心音检测算法。首先对心音片段进行分帧处理,使用平均幅度差函数(Average Magnitude Difference Function,AMDF)和短时过零率(Short⁃Time Zero⁃Crossing Rate,STZCR)提取每帧心音信号的初始特征;然后将它们拼接后作为Bi⁃LSTM的输入,并引入时序注意力机制,挖掘特征的长期依赖关系,提取心音信号的上下文时域特征;最后通过Softmax分类器,实现正常/异常心音的分类。在PhysioNet/CinC Challenge 2016提供的心音公共数据集上对所提出的算法使用10折交叉验证法进行了评估,其准确度、灵敏度、特异性、精度和F1评分分别为0.9579、0.9364、0.9642、0.8838和0.9093,优于已有的其他算法。实验结果表明,该算法在无需进行心音分段的基础上就能有效实现异常心音检测,在心血管疾病的临床辅助诊断中具有潜在的应用前景。 展开更多
关键词 心音分类 平均幅度差函数 短时过零率 双向长短时记忆网络 时序注意力机制
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面向可穿戴式的基于LSTM神经网络的智能心音异常诊断芯片 被引量：1
2
作者 周维新 高肇岗 肖宛昂 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期555-563,共9页
心血管疾病是造成全球死亡人数最多的疾病之一,因此对心血管疾病的预防与提前诊断至关重要。人工听诊技术与计算机心音诊断技术无法满足对心音长时间听诊的需求,因而可穿戴式听诊设备越来越受到关注,但是其具有高精度与低功耗的要求。... 心血管疾病是造成全球死亡人数最多的疾病之一,因此对心血管疾病的预防与提前诊断至关重要。人工听诊技术与计算机心音诊断技术无法满足对心音长时间听诊的需求,因而可穿戴式听诊设备越来越受到关注,但是其具有高精度与低功耗的要求。该文设计了低功耗的面向可穿戴式的基于长短期记忆网络(Long Short-Term Memory, LSTM)的智能心音异常诊断芯片,提出了包括预处理、特征提取以及异常诊断的心音异常诊断系统,并搭建了基于听诊器的心音采集FPGA系统,采用了数据增强的方法解决数据集的不平衡问题。基于预训练模型设计了智能心音异常诊断芯片,在SMIC180 nm工艺下完成了版图设计和MPW流片。后仿真结果表明,智能心音异常诊断芯片的诊断准确率为98.6%,功耗为762μW,面积为3.06 mm×2.45 mm,满足可穿戴式智能心音异常诊断设备的高性能与低功耗的需求。 展开更多
关键词 可穿戴式 心音 异常诊断 长短期记忆网络 低功耗
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心音心电检测仪电磁兼容问题的测试分析及整改方法
3
作者 王朔彤 史鹏程 +4 位作者 张国军 崔建功 力乙瑞 王博 汪涛 《太赫兹科学与电子信息学报》 2024年第5期523-528,共6页
现代医疗器械更偏向于高精确度、高敏感度和小型化,其所处的电磁环境越来越复杂。外界电磁干扰对医疗设备会产生影响,严重时甚至影响医生的诊断。本文结合心音心电检测仪,基于医疗器械测试标准对传导发射测试、辐射发射测试和静电放电这... 现代医疗器械更偏向于高精确度、高敏感度和小型化,其所处的电磁环境越来越复杂。外界电磁干扰对医疗设备会产生影响,严重时甚至影响医生的诊断。本文结合心音心电检测仪,基于医疗器械测试标准对传导发射测试、辐射发射测试和静电放电这3个测试项目进行了研究,提出了壳体整改,增加滤波电路、磁环、电荷释放电路等整改方法。对其他类型相关医疗器械的电磁兼容问题分析和整改,有一定的参考借鉴作用。 展开更多
关键词 医疗器械标准 心音心电检测 电磁兼容测试
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MEMS心音传感器及检测电路优化设计
4
作者 刘佳琦 张国军 +1 位作者 崔建功 史鹏程 《微纳电子技术》 CAS 2024年第5期102-111,共10页
对基于微电子机械系统(MEMS)技术的心音传感器声敏结构进行了优化且设计了其检测电路。首先,针对心音信号的特点,设计了二次集成的扁平状仿生纤毛结构,对该结构进行仿真,确定了纤毛的尺寸参数和梁上最大应力1.2×10^(5) N/m^(2),对... 对基于微电子机械系统(MEMS)技术的心音传感器声敏结构进行了优化且设计了其检测电路。首先,针对心音信号的特点,设计了二次集成的扁平状仿生纤毛结构,对该结构进行仿真,确定了纤毛的尺寸参数和梁上最大应力1.2×10^(5) N/m^(2),对纤毛进行特征频率仿真,在硅油域中结果为711 Hz;其次由扁平状纤毛结构X轴接收噪声时梁上的应力仿真结果可知该结构具有抗干扰能力;最后设计了后端的放大电路和滤波电路并对传感器封装后进行测试。测试结果表明,该结构的信噪比达到了27 dB,较传统的圆柱形纤毛提高了35%,且其抗干扰能力也优于传统的圆柱形纤毛。优化过后的MEMS心音传感器具有抗干扰、低噪声、低成本、采集的信号不失真等优势,可为临床心音信号的采集提供关键核心部件。 展开更多
关键词 微电子机械系统(MEMS)技术 心音传感器 处理电路 心音信号 信噪比
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心电心音同步检测的临床应用研究进展
5
作者 曹丽萍 范咏梅 肖春霞 《中国心血管病研究》 CAS 2024年第5期399-404,共6页
心音是由心肌收缩、心脏瓣膜关闭和血液撞击大动脉壁、心室壁等引起的振动所产生的机械波,心血管血流动力学改变及心脏结构异常往往伴随着心音的变化。心脏听诊是获取心音最直接的方式,但结果受医生听诊经验的影响较大。心音图(phonocar... 心音是由心肌收缩、心脏瓣膜关闭和血液撞击大动脉壁、心室壁等引起的振动所产生的机械波,心血管血流动力学改变及心脏结构异常往往伴随着心音的变化。心脏听诊是获取心音最直接的方式,但结果受医生听诊经验的影响较大。心音图(phonocardiogram,PCG)是将心音的振动转变为时间序列振动的波形图。心电心音同步检测(acoustic cardiography,ACG)是一种基于心电心音信号同步采集并分析的新型计算机辅助诊断技术,近年来,在临床上的应用特别是在心血管疾病的筛查、诊断及预后中取得了很大的进展。本文对ACG在临床上的应用研究进展作一综述。 展开更多
关键词 心音 心音图 心电心音 心血管疾病
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混合CNN-SVM的心音信号分类算法的研究 被引量：1
6
作者 王佳佳 《电子技术应用》 2024年第4期16-21,共6页
针对当前心音信号识别算法检测精度不佳问题,提出了一种混合卷积神经网络−支持向量机模型(CNNSVM)的心音信号分类方法。通过PASCAL挑战实验数据,整理出正常与不正常两类心音信号数据库,通过预处理滤波及MFCC、一二阶差分特征提取、PCA降... 针对当前心音信号识别算法检测精度不佳问题,提出了一种混合卷积神经网络−支持向量机模型(CNNSVM)的心音信号分类方法。通过PASCAL挑战实验数据,整理出正常与不正常两类心音信号数据库,通过预处理滤波及MFCC、一二阶差分特征提取、PCA降维,输入CNN-SVM模型进行训练。并从准确率、召回率、特异性、精确率和F分数5个方面进行性能评估。为了验证此算法的有效性,将混合CNN-SVM模型与单一SVM、CNN模型分别进行了对比。实验结果表明,该方法能够以较高识别率将两种心音信号区分开,其平均识别准确率接近于99%,相较于单一CNN方法提高了2.48%,同样高于单一SVM算法。 展开更多
关键词 卷积神经网络 支持向量机 心音信号识别
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心音信号的分析及其特征提取方法的研究 被引量：41
7
作者 周静 杨永明 何为 《中国生物医学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期685-689,共5页
心音的改变和心脏杂音的出现,往往是器质性心脏病的最早体征。本研究讨论了一种全面的、综合性的心音信号分析方法,从多个角度对方法进行了探讨,提取心音的特征值,区分不同的心音。分析和仿真结果证明该方法能有效地区分不同的心音,有... 心音的改变和心脏杂音的出现,往往是器质性心脏病的最早体征。本研究讨论了一种全面的、综合性的心音信号分析方法,从多个角度对方法进行了探讨,提取心音的特征值,区分不同的心音。分析和仿真结果证明该方法能有效地区分不同的心音,有助于器质性心脏病的辅助诊断。 展开更多
关键词 心音 心脏杂音 小波分析 归一化平均香农能量 功率谱估计
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基于S变换的心音信号特征提取 被引量：18
8
作者 李战明 韩阳 +2 位作者 韦哲 周强 辛迈 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第21期179-183,共5页
为了准确获得心音信号生理、病理信息,在对比研究各种时频分析方法的基础上,采用具有良好时频分辨率的S变换提取心音信号特征,实现心脏病辅助诊断。首先对心音信号进行包络提取、第一心音定位及心音分段,然后对一个周期信号进行S变换,... 为了准确获得心音信号生理、病理信息,在对比研究各种时频分析方法的基础上,采用具有良好时频分辨率的S变换提取心音信号特征,实现心脏病辅助诊断。首先对心音信号进行包络提取、第一心音定位及心音分段,然后对一个周期信号进行S变换,最后提取变换后矩阵的统计学特征,并将该特征作为区别不同心音信号的特征向量。通过相关评价可知该方法可以有效识别不同心音信号。 展开更多
关键词 心音 特征提取 S变换 时频分析
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基于样本熵快速算法的心音信号动力学分析 被引量：15
9
作者 王新沛 杨静 +2 位作者 李远洋 刘常春 李丽萍 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第11期115-118,共4页
为了准确刻画冠状动脉狭窄引起的血流动力学状态改变,提出了一种基于样本熵快速算法的舒张期心音分析方法。首先利用小波变换去除心音中的呼吸干扰,然后采用改进的香农能量算法自动分割出舒张期段,最后对分割出的舒张期心音用快速算法... 为了准确刻画冠状动脉狭窄引起的血流动力学状态改变,提出了一种基于样本熵快速算法的舒张期心音分析方法。首先利用小波变换去除心音中的呼吸干扰,然后采用改进的香农能量算法自动分割出舒张期段,最后对分割出的舒张期心音用快速算法估计样本熵。对25例健康人和25例冠心病人的分析结果显示,冠心病人和健康人在舒张期心音的样本熵值上具有显著性差异。利用该方法检测冠状动脉狭窄,敏感性为80%,特异性为84%。 展开更多
关键词 心音信号 样本熵 冠心病 非线性动力学分析
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一种心音小波神经网络识别系统 被引量：8
10
作者 成谢锋 傅女婷 +2 位作者 陈胤 张学军 黄丽亚 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期1-6,共6页
设计一种心音小波神经网络识别系统,将心音特征抽取、有针对性的神经网络层次化架构和分类识别融合一体,以解决复杂条件下的心音分类识别问题。提出基于心音小波神经网络的识别模型,讨论如何构造心音小波和心音小波神经网络的方法,重点... 设计一种心音小波神经网络识别系统,将心音特征抽取、有针对性的神经网络层次化架构和分类识别融合一体,以解决复杂条件下的心音分类识别问题。提出基于心音小波神经网络的识别模型,讨论如何构造心音小波和心音小波神经网络的方法,重点讨论在网络结构的隐含层中引入心音小波作为激活函数的算法,从而获得一种把心音的针对性学习和心音识别技术高度融合的心音小波神经网络识别系统。通过选取正常心音信号与早搏心音信号作为实验对象,验证了心音小波神经网络识别系统的有效性和实用性,并且通过与morlet和Mexican-hat小波神经网络识别系统相比较,证明心音小波神经网络识别系统在收敛性、算法速度上呈现明显的优越性。 展开更多
关键词 心音 识别 心音小波神经网络
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基于coif5小波的多普勒胎心音信号提取算法的研究 被引量：10
11
作者 赵继印 刘海英 +1 位作者 马洪顺 周怀得 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期538-541,共4页
胎心率监护是围产期胎儿监护的关键技术指标,超声多普勒测量胎心率是最常用的无创方法。由于胎心多普勒信号具有信噪比低、非平稳的随机性特点,提出基于coif5小波,结合双重阈值方法的胎心音信号提取算法。实验表明,该算法有效地解决了... 胎心率监护是围产期胎儿监护的关键技术指标,超声多普勒测量胎心率是最常用的无创方法。由于胎心多普勒信号具有信噪比低、非平稳的随机性特点,提出基于coif5小波,结合双重阈值方法的胎心音信号提取算法。实验表明,该算法有效地解决了由于胎心率加倍、减半所引起的胎心率曲线翻转问题,提高了多普勒胎心音信号提取的准确性。 展开更多
关键词 胎心音信号 coif5小波 双重阈值 信号提取
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心音信号特征提取小波包算法研究 被引量：21
12
作者 张国华 袁中凡 李彬彬 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2008年第7期47-49,共3页
为了准确地提取心音信号的病理特征信息,在研究小波包分析的基础上,提出一种心音信号分频带能量特征提取的算法。基于心音信号频谱分析,采用能量集中度高、局部特性好的db6小波函数作为小波包母函数并选取适合心音信号分析的最优基,对... 为了准确地提取心音信号的病理特征信息,在研究小波包分析的基础上,提出一种心音信号分频带能量特征提取的算法。基于心音信号频谱分析,采用能量集中度高、局部特性好的db6小波函数作为小波包母函数并选取适合心音信号分析的最优基,对不同的心音信号进行4层小波包分解,得到最优基的小波包系数。根据小波包系数与信号能量在时域上的等价关系,提取最优基频带的归一化能量作为心音信号的特征向量。采用类别可分离性判据,计算出该算法对正常和心脏疾病患者的心音特征的可分性测度均值为3.934 9,表明该算法能有效地识别不同的心音信号。 展开更多
关键词 心音信号 特征提取 小波包算法 类别可分离性判据
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基于ARM9和CPLD的四导心音采集显示系统的设计 被引量：6
13
作者 刘洋 王海滨 +2 位作者 赵红 邵丹 张凯 《电子技术应用》 北大核心 2013年第12期18-21,24,共5页
介绍一个基于ARM920T内核的S3C2440A微处理器和CPLD芯片EPM570T144C5N实现的四导心音采集显示系统。系统的模拟电路部分对心音信号进行放大去噪;数字部分通过CPLD控制高速A/D转换并通过模拟SPI接口将数据传给ARM9。选用Linux2.6.30作为... 介绍一个基于ARM920T内核的S3C2440A微处理器和CPLD芯片EPM570T144C5N实现的四导心音采集显示系统。系统的模拟电路部分对心音信号进行放大去噪;数字部分通过CPLD控制高速A/D转换并通过模拟SPI接口将数据传给ARM9。选用Linux2.6.30作为操作系统,设计了ARM9的SPI驱动和基于Qt4.7以及Qwt的应用程序。实际运行情况表明,本系统运行流畅,实现了实时采集心音信号、显示波形、储存心音数据。 展开更多
关键词 心音 采集显示 CPLD ARM9 QT4 7
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心音信号分析方法及应用性研究 被引量：12
14
作者 陈天华 韩力群 +1 位作者 唐海滔 郑若金 《北京工商大学学报（自然科学版）》 CAS 2009年第2期35-39,共5页
阐述了心音信号的产生机理、组成成分以及人体微弱心音信号检测的关键技术,介绍了心音信号处理技术在心血管疾病无创诊断中的意义,结合应用分析了经典心音信号谱分析方法的局限性,对现代心音分析中的常用的时频分析方法的特点进行了探讨... 阐述了心音信号的产生机理、组成成分以及人体微弱心音信号检测的关键技术,介绍了心音信号处理技术在心血管疾病无创诊断中的意义,结合应用分析了经典心音信号谱分析方法的局限性,对现代心音分析中的常用的时频分析方法的特点进行了探讨,并展望了心音信号识别技术的应用与发展前景. 展开更多
关键词 心音分析 心音识别 冠心病 无创诊断 信号处理
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EMD近似熵结合支持向量机的心音信号识别研究 被引量：17
15
作者 黄林洲 郭兴明 丁晓蓉 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第19期21-25,共5页
针对心音信号的非线性、非平稳特征和心音识别准确率不高且分类速度较慢的实际情况,提出一种经验模式分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)近似熵(Approximate Entropy,ApEn)结合支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的心音分类... 针对心音信号的非线性、非平稳特征和心音识别准确率不高且分类速度较慢的实际情况,提出一种经验模式分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)近似熵(Approximate Entropy,ApEn)结合支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的心音分类识别方法。通过EMD方法将非平稳的心音振动信号分解成若干个平稳的固有模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF);利用互相关系数准则对IMF进行筛选,计算所筛选IMF的近似熵构成特征向量;将特征向量输入SVM分类器进行分类识别。对临床采集的心音样本按该方法进行测试,结果表明,该方法能有效地用于心音识别。 展开更多
关键词 经验模式分解 心音 近似熵 支持向量机
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基于STC单片机和LabVIEW的心音信号检测系统 被引量：7
16
作者 周红标 蒋鼎国 +1 位作者 柯永斌 范曹龚 《电子技术应用》 北大核心 2012年第1期31-33,37,共4页
介绍了一种用于身份识别的心音信号采集和处理系统。该系统利用STC12C5A单片机作为核心控制器,通过自带的A/D对经过放大、滤波等预处理后的心音信号进行模数转换,然后通过RS232总线将信号传输到上位机进行处理,在上位机利用LabVIEW设计... 介绍了一种用于身份识别的心音信号采集和处理系统。该系统利用STC12C5A单片机作为核心控制器,通过自带的A/D对经过放大、滤波等预处理后的心音信号进行模数转换,然后通过RS232总线将信号传输到上位机进行处理,在上位机利用LabVIEW设计一套集数据采集、存储、回放和分析于一体的虚拟检测平台。实验结果表明,利用该系统采集三位被测试者60组心音信号,建立WPT+GA-SVM心音身份识别模型,其识别准确率达到了85%。 展开更多
关键词 心音信号 STC单片机 LABVIEW
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改进的高斯混合模型在心音信号分类识别中应用 被引量：12
17
作者 张文英 郭兴明 翁渐 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期29-34,共6页
为提高心音信号特征提取的准确性及分类识别的高效性,将小波包变换的Mel频率倒谱系数与改进的高斯混合模型结合用于心音信号分类识别。在Mel频率倒谱系数提取方法基础上,用小波包变换代替傅里叶变换与Mel滤波器组,获得新特征参数DWPTMF... 为提高心音信号特征提取的准确性及分类识别的高效性,将小波包变换的Mel频率倒谱系数与改进的高斯混合模型结合用于心音信号分类识别。在Mel频率倒谱系数提取方法基础上,用小波包变换代替傅里叶变换与Mel滤波器组,获得新特征参数DWPTMFCC;针对传统GMM参数初始化K-means算法缺点,用加权可选择模糊C均值算法进行改进;将提取的特征参数分别输入到改进后GMM进行分类识别。对临床采集的心音数据测试结果表明,该方法能有效提取心音特征,优于传统GMM识别性能。 展开更多
关键词 心音 特征参数 改进高斯混合模型 加权可选择模糊C均值
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基于WinCE的便携式心音监护系统设计 被引量：5
18
作者 李静 李琪 +1 位作者 张修太 张可 《电子器件》 CAS 北大核心 2013年第1期120-123,共4页
由心音传感器HKY-06B在WinCE平台下设计的便携式心音监控系统可以克服传统心音监控系统依赖PC平台、不利于携带的缺点。设计给出了ARM9平台上心音监护系统的硬件组成,重点研究了针对HKY-06B的高效驱动模型。该模型可提高HKY-06B的运行... 由心音传感器HKY-06B在WinCE平台下设计的便携式心音监控系统可以克服传统心音监控系统依赖PC平台、不利于携带的缺点。设计给出了ARM9平台上心音监护系统的硬件组成,重点研究了针对HKY-06B的高效驱动模型。该模型可提高HKY-06B的运行效率和稳定性,实现对体温、脉搏、心率的记录、保存和上传。通过测试,该系统运行准确、稳定,可以满足便携式心音监控的要求,为心音监控在嵌入式系统下的应用提供了有效参考。 展开更多
关键词 嵌入式系统 心音监控 HKY-06B WINCE
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运动与年龄对心音混沌特性影响规律的研究 被引量：3
19
作者 成谢锋 严誌 +2 位作者 马勇 张学军 黄丽亚 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期175-180,200,共7页
研究心音混沌特征随着运动与年龄变化的规律。心音是一种非平稳的非线性信号,具有典型的混沌特性,利用自制的肩带式心音采集装置采集运动环境下和不同年龄段的心音信号,然后对心音信号进行相空间重构,给出在静息、运动中、运动后三种状... 研究心音混沌特征随着运动与年龄变化的规律。心音是一种非平稳的非线性信号,具有典型的混沌特性,利用自制的肩带式心音采集装置采集运动环境下和不同年龄段的心音信号,然后对心音信号进行相空间重构,给出在静息、运动中、运动后三种状态下的心音信号混沌吸引子,讨论运动与年龄对心音混沌特性的影响,重点分析心音关联维数的变化规律。实验结果表明:1运动前静息期、运动中期、运动后恢复期的心音信号关联维数具有显著差异性,长期运动会使心音混沌特征参数趋于相对稳定。2随着年龄的增加,受人体心血管系统衰老和病理性杂音的影响,心音信号关联维数呈下降趋势,衰老是心音混沌特性渐变为零的过程。 展开更多
关键词 心音 混沌 关联维数 运动 年龄
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基于GMM的心音信号生物识别方法研究 被引量：3
20
作者 钟丽莎 万江中 +2 位作者 黄志伟 郭兴明 段赟 《中国医疗器械杂志》 CAS 2013年第2期92-95,99,共5页
目的将倒谱系数提取和高斯混合模型(GMM)相结合,提出了一种基于心音信号的生物识别方法。方法首先心音信号预处理小波去噪,然后进行特征参数的选择,对比研究了线性预测倒谱系数(LPCC)和Mel频率倒谱系数(MFCC),再用高斯混合模型(GMM)进... 目的将倒谱系数提取和高斯混合模型(GMM)相结合,提出了一种基于心音信号的生物识别方法。方法首先心音信号预处理小波去噪,然后进行特征参数的选择,对比研究了线性预测倒谱系数(LPCC)和Mel频率倒谱系数(MFCC),再用高斯混合模型(GMM)进行识别。最后利用50名志愿者的100段心音信号对所提出的方法进行验证。结果对比实验证明LPCC比MFCC更适合用于心音信号的生物识别研究,通过对每段心音信号进行小波去噪,取得了比传统GMM方法更高的识别率。结论表明该方法能够有效提高系统的识别性能,达到了比较理想的识别效果。 展开更多
关键词 心音信号 生物识别 高斯混合模型 小波去噪 线性预测倒谱系数 MEL频率倒谱系数
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