[发明专利]一种消除电子听诊器摩擦声的方法

说明书

本发明公开了一种消除电子听诊器摩擦声的方法，包括下述步骤：步骤一，将获取的混合信号初次划分为n₀个窗口信号，并且找出每个窗口信号的幅值，取绝对值后令最大值为A_max，并记录其所在的位置i,j，其中i为窗口的标号i＝0,1,2..，j为所在窗口的波形数据对应的位置j＝0,1,2..；本发明基于周期平均能量占比算法消除听诊头和衣服之间产生的摩擦噪声，能够消除听诊头和衣服之间产生的摩擦声，从而得到没有摩擦噪声的心音信号；在消除摩擦噪声信号的同时，保证了心音信号的完整性。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种消除电子听诊器摩擦声的方法。

背景技术

随着时代的进步，人们越来越注重健康，各种医疗器械技术得到了迅速发展。就我们日常较容易看到的听诊器而言，其种类也非常之多，主要分为两大类：传统听诊器和电子听诊器。电子听诊器相对于传统听诊器来说，一般都具有如录音、回放等大众功能；除此之外，高级电子听诊器和传统听诊器的有本质性区分的功能是前者能够主动降噪，而后者只能被动降噪。

医生能通过听取患者的心跳规律，获取患者生理信息，医生听到的心音越纯净，越能准确判断患者的身体状况。然而医生通过听诊器听到的往往不是纯净的心音，而是掺杂着内部噪声(肺音及其他器官响声)和外部的噪声(环境噪声，听诊头和衣服的摩擦声)的混合音。医生用听诊器听取患者心音时，往往要将听诊头紧贴患者的衣服，因为心音本来就比较微弱，如果听诊头不贴紧身体(因为不卫生，这种紧贴身体的做法已经很少)或者衣服，就很难听到心音了。随着患者呼吸而引起的肺的扩张和收缩或者其他外部原因会带动衣服的震动，这样听诊头和衣服会产生摩擦，摩擦声会混合在生理信号当中并被听诊器拾取，医生根据该混合音很难正确获取患者的生理信息，所以摩擦声会干扰医生做出正确诊断。

目前较好的电子听诊器都有消除内部噪声(如：肺音等)的功能，听诊的效果也得到了一定的改善，但是对于外部噪声(环境噪声，听诊头和衣服的摩擦声)却没有很好的办法去过滤掉。听诊器拾取的音频信号包含心音和噪声，其中心音为有用信号，而噪声为干扰信号。高性能的听诊器能够最大限度地保留心音信号并且过滤掉噪声信号，输出信号的高信噪比和低失真度是评价听诊器性能的重要指标之一。由于摩擦噪声来自于听诊头和衣服两者相互作用，并且没有经过过多的衰减，就被听诊器拾取，故摩擦声较心音的响度要大，如果不对摩擦声进行过滤任其与心音信号一起输出，则听诊器的性能大打折扣，甚至导致医生无法获取患者的身体状况信息，进而无法诊断患者的病情。

经过对听诊头与衣服之间所产生的摩擦音进行数据分析，发现摩擦声和心音两者在频域上的信号特点有相同之处，两者都是低频段信号且大部分频率重合，所以无法直接利用两者频谱的特点进行分离，然而摩擦音和心音在时域上却有明显的区别：即是摩擦音幅值的峰值往往比心音信号幅值的峰值要小，而且该摩擦音具有非周期性﹑短时﹑非持续性特性，则可以利用这个特性对摩擦音进行过滤。

现有技术中，S E Schmidt等人采用以下方法：针对那些其信号幅值峰值往往大于心音信号幅值峰值的摩擦噪声，提出是在混合信号中利用摩擦音幅值峰值比心音幅值峰值大的特点，找出混合音中的摩擦噪声信号，并将其剔除；其步骤如下：将混合信号分成若干个窗，每个窗时长为0.5s，窗的个数N＝2*Num/fs(个)，其中Num为信号采集点总数，fs为信号的采样频率，并且(1)找出每个窗幅值的绝对值的最大值(MAA)以及所有窗的MAA的中位数(MMAA)；(2)如果至少存在一个MAA＝3*MMAA，则认为混合心音中具有摩擦音，否则不作处理；(3)如果存在摩擦音时：(a)选择在所有窗中MMA最大的那个窗，MMA所在的位置对应的波形点就是该窗摩擦声顶值点；(b)摩擦声顶值点前面的第一个方向变换点为该窗摩擦声的起点；(c)摩擦声顶值点后面的第一个方向变换点为该窗摩擦声的终点；(d)将该窗中摩擦声对应的数据置零；(e)重复步骤(1)；(4)处理结束。