基于嵌入式ADSP-BF的实时先天性心脏病心音分析处理系统讲述.docVIP

ADI创新设计竞赛 创 意 书 项目名称： 基于嵌入式ADSP-BF533的实时先天性心脏病心音分析处理系统 参赛学校： （如实填写） 参赛队员： （如实填写） 参赛项目： 基于嵌入式ADSP-BF533的实时先天性心脏病心音分析处理系统 参赛队员情况表： 项目实现构思： 本项目基于AD公司的ADSP-BF533嵌入式DSP研发一种新型的先天性心脏病的心音信号分析处理系统，旨在提供一种便捷、有效和低成本的、基于心脏听诊并借助现代数字信号处理手段的先天性心脏病临床辅助诊断技术，服务于先天性心脏病的早期诊断。 1、先天性心脏病的背景 先天性心脏病（先心病，CHD）是青少年儿童的一种高发性疾病。根据最近统计资料表明，我国新生儿先天性心脏病发病率为0.13%- 0.67%，先天性心脏病患儿的病死率(1岁以内)为33.8%,可见未经治疗的先天性心脏病死亡率相当高。存活的婴儿，即使心脏疾患不十分严重，但成活到40岁以上者为数不多[1]。同时患者在整个生命旅程中体弱多病，生活质量较差，给家庭和社会带来很大的负担与压力。早期诊断对于先心病的治疗有十分重要的意义，且发现得越早，治疗越早，生存时间也就越长，同时也有更好的生活质量。 2、目前先天性心脏病的诊断手段 先心病的临床初诊一般为心脏听诊。迄今为止，心脏听诊，因它的非介入性，器械简单可靠，操作简便易行，仍然是心脏物理检查的重要手段，尤其是先心病临床检查的第一个环节。但心脏听诊经验性很强，需要训练有素的专业人员；且心音的频率通常在5~600Hz之间，而人耳对1000~3000Hz之间的声音最敏感，对1000Hz以下的声音敏感程度急剧下降，对50Hz以下的声音很难听到，因此心音频率远在人耳敏感区之外[2]。资料显示，人耳仅能接收到6~7%的心音信息[3]。心音信号十分复杂，即便是心音图（Phonocardiogram,简称PCG）仅凭视觉也难以对其进行分析[4]，采用现代数字信号处理技术对心音进行分析已势在必行。我国现有先心病患者200万人，年龄大多在18岁以下，且每年以超过14万人的速度递增[5]。虽然近年来，由于心导管检查、心血管造影术及超声心动图等先进设备的应用，使许多常见的先天性心脏病得到准确的诊断，但上述先进设备和检查手段大多要在县、市级以上的医疗机构才具备，且检查费用昂贵，对占我国人口大多数的农民和乡村卫生院而言，更多和更常用的对先心病检查手段依旧是心脏听诊。 3、本项目的研究目标 能否在心脏听诊的同时，对所听到的心音进行实时的数字信号处理，分析、提取与先心病相关的数字特征，并同步给出诊断参考信息，使得对先心病的临床诊断更方便、快捷、有效和低成本，是本项目的目标。目前我国城市医疗保险开支费用居高不下，农村缺医少药还很严重，尤其是在云南这样的西部欠发达地区问题更为突出，本项目拟使用AD公司的ADSP-BF533竞赛板、AD8220运算放大器、AD8618运算放大器、AD7792 A/D转换器等器件来实现，目的是要研发一种介于心脏听诊和大型诊断设备之间，实时地对先心病的心音进行分析处理，更便捷有效和低成本的、基于心脏听诊并借助现代信号处理手段的先心病临床辅助诊断技术和设备，服务于先心病的早期诊断。 4、本项目的创新性 （1）首次对先天性心脏病的心音信号进行数字处理，目前尚未见有类似的报道。 （2）首次对先天性心脏病的心音信号进行实时分析处理，目前尚未见有类似的报道。 （3）首次用嵌入式DSP芯片将数字信号处理的方式用于心音信号的分析，将传统的靠听觉诊断心脏病的方式变为视觉的方式。医生可以在听诊的同时结合本系统来观察心音在时频上的特征，让传统的经验结合科学的分析，有助于先天性心脏病的早期临床诊断，使诊断更加准确、方便。 [1] 郑州市第七人民医院（郑州市心血管研究所） / “我国每年有多少先天性心脏病患儿出生？” [2] 董承琅，陶寿淇，陈灏珠，《实用心脏病学》，上海：上海科技出版社 1994。 [3] Xuan Zhang,L.G.Durand,etc,“Time-frequency scaling transformation of the phonocardiongram based of the matching pursuit methond,”IEEE Trans.on biomedical Engineering.vol.45,No.8,pp.972-979,1998 [4] L.G.Durand and P.pibarot,“Digital signal pro