基于单导肺音信号的呼吸气相识别.doc

ISSN 100020054清华大学学报 (自然科学版) 2008 年 第 48 卷 第 12 期J T ISSN 100020054 清华大学学报 (自然科学版) 2008 年 第 48 卷 第 12 期 J T singhua U n iv (Sci T ech) , 2008, V o l. 48, N o. 12 28?31 213622140 CN 1122223?N 基于单导肺音信号的呼吸气相识别 郑燕娇1 , 钱 翔2 , 周一平3 , 张卫星4 , 叶大田2 ( 1. 清华大学 生物医学工程系, 北京 100084; 2. 清华大学 深圳研究生院 生物医学工程研究中心, 深圳 518055; 3. 广东医学院附属福田人民医院, 深圳 518033; 4. 北京大学深圳医院, 深圳 518036) 摘 要: 为进行不用测量气流的自动肺音识别, 提出了一种 基于单导肺音信号的呼吸气相检测算法。在肺音平均功率谱 上定位出吸气顶点和呼吸气相切换点。通过吸气顶点, 来判 断气相模式, 为肺音特征分析提供时域定位标准。经37 例实 验数据验证, 结果表明: 全自动模式下正常肺音分相准确率 为85. 7% , 半自动模式下的准确率达 92. 3% 。该算法可有效 地识别呼吸气相, 可简化肺音研究。 肺音是呼吸系统在换气运动中所产生音的总 称, 它蕴含着呼吸系统的病理和生理信息。 研究表 明, 肺音分析与X 线诊断技术、血气分析等技术相 比, 更能早期预测呼吸系统疾病1 。若能清楚地认识 肺音, 听诊这一简便无创的技术既可在资源有限的 基层医疗单位使用, 也为有针对性的进一步仪器检 查提供指导, 避免不必要的检查费用2 。一方面由于 肺音本身的复杂性, 肺音信号十分微弱, 信噪比低, 人耳不能有效地鉴别肺音含有的丰富信息。 另一方 面由于其他先进诊断手段的应用, 长期以来人们缺 乏对肺音的研究, 至今肺音在临床听诊的价值非常 有限。随着计算机和数字信号处理技术的发展, 近年 来国际医学界广泛重视肺音的研究。 医生肺部听诊时通过观察呼吸相的强度、长短, 是否存在附加音及出现的时间、性质等参数进行诊 断, 所以呼吸气相的判断对肺音的研究有重要意义。 过去的肺音研究中, 人们常用气流描记器来获得气 相相关信息, 这可以准确判断呼吸气相但整套实验 设备较复杂, 使肺音听诊简便的优势不明显, 而且若 受试者不能配合可能影响正常诊断。M o u ssav i 等3 在吞咽音的研究中提出一种基于同时记录的气管音 和肺音判断气相的替代方法, 但医生的听诊器无法 同时记录两路信号。 本文根据肺音吸、呼气相中间过程及过渡阶段 的能量特征, 首次提出基于单导肺音信号的自动检 测呼吸气相的方法。 关键词: 呼吸相识别; 肺音; 吸气顶点; 气相切换点 中图分类号: R 318. 13 文章编号: 100020054 (2008) 1222136205 文献标识码: A Re sp ira tory pha se de tec t ion ba sed on on e lun g soun d s igna l ZHENG Ya n jia o 1, Q IAN X ia ng 2, ZHOU Yip ing 3, ZHANG W e ix ing 4, YE D a t ia n2 ( 1. D epar tm en t of B iom ed ica l En g in eer in g, Ts in ghua Un ivers ity, Be ij in g 100084, Ch ina; 2. Re search Cen ter f or B iom ed ica l En g in eer in g of Gradua te School a t Shen zhen , Ts in ghua Un iver s ity, Shen zhen 518055, Ch ina; 3. The Fut ian Peop le’s Hosp ita l of Shen zhen C ity, Shen zhen 518033, Ch ina; 4. Be ij in g Un iver s ity Shen zhen Ho sp ita l, Shen zhen 518036, Ch ina ) A bstrac t: A re sp ira to ry p h a se de tec t io n m e tho d w a s deve lop ed fo r au tom a t ic lung so und reco