韋 哲,辛 邁李亞林,陸陳洲,潘 丁

（1.蘭州軍區(qū)蘭州總醫(yī)院，甘肅蘭州，730050；2.蘭州理工大學電信學院，甘肅蘭州，730050；3.蘭州理工大學外國語學院，甘肅蘭州，730050；4.解放軍94804部隊，上海，200000）

0 引言

聯(lián)合時頻分析（JTFA--Joint Time-Frequency Analysis）是一類具有廣泛應用的技術(shù)，在信號處理，地質(zhì)分析，水聲勘測和生理數(shù)據(jù)分析中的應用優(yōu)勢明顯，是對非平穩(wěn)信號分析的有效方法，因此能夠用于對病理心音的分析。

該方法從時頻域同時分析非平穩(wěn)信號得到的信息與非平穩(wěn)信號一階或高階統(tǒng)計量隨時間變化的基本特征相吻合，從而可以有效提取非平穩(wěn)信號參數(shù)的時變特征，對于心音信號這樣的復雜信號的分析，引用該方法的先進意義正在于此。

基于對信號特征的了解和認知，在本文中擬選用：STFT(短時傅里葉變換)方法；Gabor變換法；WVD(Wigner-Ville Distribution) 方法 ；CSD（Cone-Shaped Distribution）方法。利用LabVIEW2011高級開發(fā)工具包進行程序設計，將這些方法應用于對心音信號的分析當中，以起到簡化分析操作的目的。

1 基于JTFA的心音信號分析系統(tǒng)的構(gòu)建

在之前的實驗中已實現(xiàn)對于心音信號的無線采集以及對于心音信號的三類（時變，CWT,DWT）濾波功能，以此設備作為采集器和前期信號處理器，通過LabVIEW2011高級程序工具包編程，實現(xiàn)基于STFT、Gabor變換、WVD、CSD這4類方法構(gòu)成JTFA分析的功能。

按照設計構(gòu)想，將所提到的各類方法在同一個VI中集體實現(xiàn)，所得到的處理圖將在之后的論述中展示。

2 分析應用

本文所論述的JTFA方法一共選用了引言中所提到的4種方法,以下將一一描述。

2.1 利用STFT方法實現(xiàn)對于心音信號的分析

圖1.利用STFT方法實現(xiàn)對于心音的分析

圖1所顯示的是利用STFT分析方法處理后的正常心音信號（上）和患有肺動脈瓣狹窄癥的心音信號（下）的對比。

肺動脈瓣狹窄癥的病理聽診特征：可聞噴射性吹風樣收縮期雜音，向左頸部或左鎖骨下區(qū)傳導，雜音最響亮處可觸及收縮期震顫，圖示也與之吻合，顯示了這類方法的臨床應用價值。

2.2 利用Gabor方法實現(xiàn)對于心音信號的分析

圖2.利用Gabor方法實現(xiàn)對于心音的分析

圖2所顯示的是患有單純性主動脈瓣關(guān)閉不全病人的心音（下）與正常心音信號（上），經(jīng)過Gabor方法處理后強度圖的對比，下圖樣所顯示的高幅值強度圖樣延續(xù)時間明顯長于上圖，這是與在病理學上的主動脈關(guān)閉不全的特征是吻合的。

2.3 利用WVD方法實現(xiàn)對于心音信號的分析

圖3.利用WVD方法實現(xiàn)對于心音的分析

圖3所顯示的是利用WVD分析方法處理之后的室中隔缺損癥心音信號（下）同正常心音信號（上）的對比。

室間隔缺損的病理學上聽診特征為：收縮期雜音，向心前區(qū)傳導，伴收縮期細震顫。若分流量大時，心尖部可有功能性舒張期雜音，肺動脈瓣第二音亢進及分裂。通過對比，可見下圖所顯示特征是與病理特征相符的。

2.4 利用CSD方法實現(xiàn)對于心音信號的分析

圖4.利用CSD方法實現(xiàn)對于心音的分析

圖4所顯示的是患心房顫動者心音（下）與正常心音（上），經(jīng)過CSD方法處理后的對比圖樣。

心房顫動的病理特征是心率快且不齊，這也在下方圖樣中能夠得到明顯的顯示，證明了該方法的準確性。

3 結(jié)束語

以上有關(guān)病理數(shù)據(jù)來源于蘭州軍區(qū)蘭州總醫(yī)院干二科的病人。

在實踐應用中，該方法顯示出了它自身的優(yōu)越性，它能夠靈活的對于各類病癥進行具體子方法的選用，力圖通過多方法的佐證,以幫助醫(yī)生對于有關(guān)疾病進行確證。

實踐應用證明：該系統(tǒng)能實現(xiàn)基于JTFA對心音信號分析，在心音相關(guān)心臟病癥判定方面準確性好；同時，由于該系統(tǒng)的參數(shù)能靈活設定，就使得該設備應用起來更為方便，適用性強。

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