CN107822597A - 基于智能平台心脏活力指数计算及图像化显示***与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于智能平台心脏活力指数计算及图像化显示***与方法，由便携式智能蓝牙听诊器采集人体心音信号，手机与智能听诊器实现蓝牙连接，听诊器将信号实时的发送给手机端并保存。基于当前采集的信号重采样后得到的心音分段结果，求得心音分段结果中的S1/S2，D/S，S1/Sum等参数，根据这些参数设计了一种基于智能手机平台的心脏活力指数计算及图形化显示方法，用直观的图像化方法显示出来。本发明方便了人们随时掌握自己的心脏活力状况，将会大大降低心脏疾病对人体的危害。

Description

基于智能平台心脏活力指数计算及图像化显示***与方法

技术领域

本发明涉及智能设备与健康检测技术领域，具体涉及一种基于智能平台心脏活力指数计算及图像化显示***与方法。

背景技术

心音参数有助于诊断心血管疾病，观察病情，推断疾病发生的病理，选择治疗方法，估计预后等。心脏特征参数有D/S(舒张期时间/收缩期时间)，S1/Sum(第一心音香农能量/心音分段周期中总香农能量)，S1/S2(第一心音香农能量/第二心音香农能量)等。各参数的值与心脏健康状况有着一定的关系。

D/S的比值指标的重要性在于它是心脏灌注储备的时间指标，强调了舒张期的长度对维持心脏健康状态的意义：用D/S比值指标来评估心脏供血时间是否充足，并作为一个心脏储备指标，因为它关系到舒张期能为心脏收缩储备养料和氧气的多少，关系到心室充盈量和输出量。

D/S分级 对心脏健康状态评估的价值

>＝1.5 成人舒张期心脏自身供血时间指标的参考值

1.49-1.30 心脏有可能处于亚临床、亚健康状态

1.29-1.00 除了处于生理应激状态(例如妊娠期，激动)外，心脏一定处于病态；

<1.00 警示值，表明心脏处于可能出现心脏事件的危险态

作为心音分析的基础，分段后心音的D/S，S1/S2，S1/Sum的值在疾病，健康，运动员各人群中间的值有着不一样的分布。三个参数分别表示了心脏的不同健康状况。为了使各参数分别表示的心脏机能能够用一个参数直观表示出来，可以采用打分形式对心脏功能做一个整体评判。此过程中涉及心脏疾病与健康的判定，心音分段、心脏收缩和舒张期时间、第一心音和第二心音的香农能量比值大小等。

现今手机已成为人们随身携带的必备品，利用手机作为平台开发心脏活力评估***，让人们随时随地的掌握自己的心脏活力状况，将会大大降低心脏疾病对人体的危害。其中关键的技术问题有：心音的波形显示、表征心脏活力特征参数的提取以及活力指数直观的图形化显示方法。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种基于智能平台心脏活力指数计算及图像化显示***与方法，用于方便人们灵活的掌握自己的心脏状况。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种基于智能设备平台的心脏活力指数计算及图像化显示***，包括：

信号处理模块，用于将采集到的心音信号进行处理，得到心音分段结果；

分类器，用于将心音分段结果进行分类；

计算模块，用于将心脏特征参数整合为一个表征心脏状况的活力指数，实现了由单一得分来反映心脏健康状况；

显示模块，用于实时显示采集到的心音信号，以及显示心脏活力指数的图形。

为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：

根据本发明的一个实施方案，智能设备为手机。

根据本发明的另一个实施方案，由听诊器采集人体心音信号并传送到智能设备。

根据本发明的另一个实施方案，所述听诊器通过蓝牙与所述智能设备连接。

根据本发明的另一个实施方案，所述信号处理模块包括对心音信号进行重采样，经过小波滤波、香农能量滤波和设定阈值处理后得到心音分段结果。

根据本发明的另一个实施方案，所述分类器将心音分段结果分为健康与疾病两项。

根据本发明的另一个实施方案，所述计算模块以分类器的分类为基础分，提取S1/S2、D/S、S1/Sum三个特征参数，三项得分乘以各自权重后与基础分相加得到最终评分。

根据本发明的另一个实施方案，所述心脏活力指数的图形包括：

由柱状图的高矮代表活力指数0到100的变化，每次测量后都显示一个分值及星级，并把该记录添加在上次记录的柱状图末尾，形成一趋势图。

根据本发明的另一个实施方案，所述计算模块将运动员组的信号作为用于计算的标准参考值。

本发明还可以是：

一种基于智能设备平台的心脏活力指数计算及图像化显示方法，包括：

1)将采集的心音信号进行重采样，经过小波滤波，香农能量滤波以及设定阈值处理后得到心音分段结果；

2)将重采样的信号与步骤1)中的分段结果相结合，配合分类器，将诊断结果输出为健康与疾病两项，得到起评分ScoreBaseX，当诊断结果为疾病时X为1，诊断结果为健康是X为2；

3)在得到的分段结果基础上设定阈值，利用经过香农能量滤波后的信号来寻找S1与S2的起点和终点，求出各分段结果中的D/S，S1/S2，S1/Sum，并将各分段中的D/S，S1/S2，S1/Sum求均值得到该信号D/S，S1/S2，S1/Sum的平均值作为计算分数的依据；

4)将运动员组的信号作为标准参考值，将运动员心脏的表现的平均值定为最标准的心音信号，将运动员样本中的D/S，S1/S2，S1/Sum的平均值作为满分期望值，各项参数的得分为与运动员均值相关的值，有

ScoreS1/S2＝f(StandardS1/S2)

ScoreD/S＝g(StandardD/S)

ScoreS1/Sum＝h(StandardS1/Sum)

其中各参数与运动员期望值相差越大，得分越低；

5)将步骤4)中得到的ScoreS1/S2，ScoreD/S，ScoreS1/Sum乘以他们各自的权重系数并与基础分相加，得到最后得分，即心脏活力指数：

Score＝ScoreBaseX+ScoreS1/S2*coefS1/S2+ScoreD/S*coefD/S+ScoreS1/Sum*coefS1/Sum

6)将健康人群与疾病人群分开打分，表征心脏状况的活力指数，并进行显示。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：

本发明的一种基于智能平台心脏活力指数计算及图像化显示***与方法，利用智能手机设备实现心音波形的显示，保存，记录心脏活力指数的变化趋势，使用者可以随时随地的对自己的心脏状况进行监测，对于突发的心脏不舒服的情况可以及时记录心音情况并保存，为医生提供一个可参考的有价值的信息。此外，在广泛使用的智能手机平台上开发这种监测***，不但能开拓智能手机的新功能，推动新一代智能手机的发展，并且还和物联网的应用密切相关。

附图说明

为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。

图1为根据本发明一个实施例的计算流程框图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

一种基于智能设备平台的心脏活力指数计算及图像化显示***的一实施例，包括信号处理模块、分类器、计算模块和显示模块等：信号处理模块用于将采集到的心音信号进行处理，得到心音分段结果；分类器用于将心音分段结果进行分类；计算模块用于将心脏特征参数整合为一个表征心脏状况的活力指数，实现了由单一得分来反映心脏健康状况；显示模块用于实时显示采集到的心音信号(包括实时显示波形，由便携式智能蓝牙听诊器采集人体信号并传送到手机，能实时显示波形，便于观察心跳规律)，以及显示心脏活力指数的图形(包括：由柱状图的高矮代表了活力指数0到100的变化，每次测量后都显示一个分值及星级，并把该记录添加在上次记录的柱状图末尾，形成一个趋势图，能让用户简单明了的了解自己的心脏状况)。

其中，智能设备可以为手机等。

为了对发明详细的说明，另一实施例，一种在智能手机平台上实现心脏活力指数的计算及图形化显示的方法，便于人们非常灵活的掌握自己的心脏状况。该发明由便携式智能蓝牙听诊器采集人体心音信号，手机与智能听诊器实现蓝牙连接，听诊器将信号实时的发送给手机端并保存。基于当前采集的信号重采样后得到的心音分段结果，求得心音分段结果中的S1/S2，D/S，S1/Sum等参数，根据这些参数设计了一种基于智能手机平台的心脏活力指数计算及图形化显示方法，用直观的图像化方法显示出来。具体实现方案为：

1)将采集到的信号用波形的方式显示在手机界面上，并将波形保存在手机内，便于日后查看或发送给朋友。

2)根据心音重采样后的分段结果，对比疾病人群心音与健康人群心音，判断信号属于健康组还是疾病组，得到心脏活力指数基础分ScoreBase1或ScoreBase2。

3)根据心音分段后的信号，确定第一心音S1和第二心音S2的起始点和终点，求出S1/S2(S1、S2为该分段内香农能量)。

4)根据2)中得到的S1、S2的起始点和终点，求出D/S，S1/Sum的值。

5)将所得的S1/S2，D/S，S1/Sum换算为心脏活力指数的得分，分别为ScoreS1/S2，ScoreD/S，ScoreS1/Sum。

6)将上文中得到的基础分ScoreBaseX，ScoreS1/S2，ScoreD/S，ScoreS1/Sum乘以各分数的权重并相加，得到最后心脏活力分数Score，也即心脏活力指数。其中心脏活力指数满分为100，最低起评分为疾病组的基础分ScoreBase1。

7)将算得的心脏活力分数Score，标记在一条柱状线上，该线用高度来标记0到100的分值，越高近代表越健康。

图1为根据本发明一个实施例的计算流程框图，以下结合图1对本发明进一步说明，如图1所示，首先基于某个分类器将心音信号判定为健康还是疾病，选取相应的基础分ScoreBaseX(X为1或者2)，然后基于自己采集的信号，先用波形直观的显示出来，便于观察心跳规律，其次将S1/S2，D/S，S1/Sum三个特征参数提取出来，并将这三项得分乘以各自权重后与基础分相加得到最终评分，最终的评分会在手机上显示出来，显示方法是标记在一条分值为0到100的柱状线上，由柱状图的高矮代表了活力指数的变化，每次测量后都显示一个分值及星级，并把该记录添加在上次记录的柱状图末尾，形成一个趋势图，能让用户简单明了的了解自己的心脏状况。其中各分数计算如下：

总得分为基础分与各参数评分乘以它们各自的权重之和：

Score＝ScoreBaseX+ScoreS1/S2*coefS1/S2+ScoreD/S*coefD/S+ScoreS1/Sum*coefS1/Sum

疾病组的最终总得分小于健康组的起评分：

ScoreBase1+ScoreS1/S2*coefS1/S2+ScoreD/S*coefD/S+ScoreS1/Sum*coefS1/Sum<＝ScoreBase2

心脏活力指数满分为100，即分类为健康组的最高得分：

ScoreBase2+ScoreS1/S2*coefS1/S2+ScoreD/S*coefD/S+ScoreS1/Sum*coefS1/Sum<＝100

在以上规则下，其指数(分数)计算方法为：

1)将采集的心音信号进行重采样，经过小波滤波，香农能量滤波以及设定阈值等相关处理后得到心音分段结果。

2)将重采样的信号与1)中的分段结果相结合，配合分类器，将诊断结果输出为健康与疾病两项，得到本计算方法中的起评分ScoreBaseX，当诊断结果为疾病时X为1，诊断结果为健康是X为2。

3)在得到的分段结果基础上设定阈值，利用经过香农能量滤波后的信号来寻找S1与S2的起点和终点，求出各分段结果中的D/S，S1/S2，S1/Sum，并将各分段中的D/S，S1/S2，S1/Sum求均值得到该信号D/S，S1/S2，S1/Sum的平均值作为计算分数的依据。

4)将运动员组的信号作为标准参考值，将运动员心脏的表现的平均值定为“最标准”的心音信号，将所有运动员样本中的D/S，S1/S2，S1/Sum的平均值作为满分期望值，各项参数的得分为与运动员均值相关的值，有

ScoreS1/S2＝f(StandardS1/S2)

ScoreD/S＝g(StandardD/S)

ScoreS1/Sum＝h(StandardS1/Sum)

其中各参数与运动员期望值相差越大，得分越低。

5)将4)中得到的ScoreS1/S2，ScoreD/S，ScoreS1/Sum乘以他们各自的权重系数并与基础分相加，得到最后得分，即心脏活力指数：

Score＝ScoreBaseX+ScoreS1/S2*coefS1/S2+ScoreD/S*coefD/S+ScoreS1/Sum*coefS1/Sum

6)从评分结果来看，该结果为单一的百分制打分结果，将健康人群与疾病人群分开打分。该指数评分结果有以下特点：满分为100分，满分得分者与运动员的心脏心音非常相似，是健康心音的一个标准；最低分为疾病患者的起评分，该心音为疾病心音，且心脏参数D/S，S1/S2，S1/Sum与正常人相差甚远，表现为心脏极其不健康；健康人群的指数评分结果始终高于疾病人群，具有可分性；由单一得分来反映心脏健康状况，并直观显示出来，简单易懂。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (10)

1.一种基于智能设备平台的心脏活力指数计算及图像化显示***，其特征在于包括：

信号处理模块，用于将采集到的心音信号进行处理，得到心音分段结果；

分类器，用于将心音分段结果进行分类；

计算模块，用于将心脏特征参数整合为一个表征心脏状况的活力指数，实现了由单一得分来反映心脏健康状况；

显示模块，用于实时显示采集到的心音信号，以及显示心脏活力指数的图形。

2.根据权利要求1所述的基于智能设备平台的心脏活力指数计算及图像化显示***，其特征在于智能设备为手机。

3.根据权利要求1所述的基于智能设备平台的心脏活力指数计算及图像化显示***，其特征在于由听诊器采集人体心音信号并传送到智能设备。

4.根据权利要求3所述的基于智能设备平台的心脏活力指数计算及图像化显示***，其特征在于所述听诊器通过蓝牙与所述智能设备连接。

5.根据权利要求1所述的基于智能设备平台的心脏活力指数计算及图像化显示***，其特征在于所述信号处理模块包括对心音信号进行重采样，经过小波滤波、香农能量滤波和设定阈值处理后得到心音分段结果。

6.根据权利要求1所述的基于智能设备平台的心脏活力指数计算及图像化显示***，其特征在于所述分类器将心音分段结果分为健康与疾病两项。

7.根据权利要求1所述的基于智能设备平台的心脏活力指数计算及图像化显示***，其特征在于所述计算模块以分类器的分类为基础分，提取S1/S2、D/S、S1/Sum三个特征参数，三项得分乘以各自权重后与基础分相加得到最终评分。

8.根据权利要求1所述的基于智能设备平台的心脏活力指数计算及图像化显示***，其特征在于所述心脏活力指数的图形包括：

由柱状图的高矮代表活力指数0到100的变化，每次测量后都显示一个分值及星级，并把该记录添加在上次记录的柱状图末尾，形成一趋势图。

9.根据权利要求1所述的基于智能设备平台的心脏活力指数计算及图像化显示***，其特征在于所述计算模块将运动员组的信号作为用于计算的标准参考值。

10.一种基于智能设备平台的心脏活力指数计算及图像化显示方法，其特征在于包括：

1)将采集的心音信号进行重采样，经过小波滤波，香农能量滤波以及设定阈值处理后得到心音分段结果；

2)将重采样的信号与步骤1)中的分段结果相结合，配合分类器，将诊断结果输出为健康与疾病两项，得到起评分ScoreBaseX，当诊断结果为疾病时X为1，诊断结果为健康是X为2；

3)在得到的分段结果基础上设定阈值，利用经过香农能量滤波后的信号来寻找S1与S2的起点和终点，求出各分段结果中的D/S，S1/S2，S1/Sum，并将各分段中的D/S，S1/S2，S1/Sum求均值得到该信号D/S，S1/S2，S1/Sum的平均值作为计算分数的依据；

4)将运动员组的信号作为标准参考值，将运动员心脏的表现的平均值定为最标准的心音信号，将运动员样本中的D/S，S1/S2，S1/Sum的平均值作为满分期望值，各项参数的得分为与运动员均值相关的值，有

ScoreS1/S2＝f(StandardS1/S2)

ScoreD/S＝g(StandardD/S)

ScoreS1/Sum＝h(StandardS1/Sum)

其中各参数与运动员期望值相差越大，得分越低；

5)将步骤4)中得到的ScoreS1/S2，ScoreD/S，ScoreS1/Sum乘以他们各自的权重系数并与基础分相加，得到最后得分，即心脏活力指数：

Score＝ScoreBaseX+ScoreS1/S2*coefS1/S2+ScoreD/S*coefD/S+ScoreS1/Sum*coefS1/Sum

6)将健康人群与疾病人群分开打分，表征心脏状况的活力指数，并进行显示。