本文關(guān)鍵詞：心音信號的混沌特性、重構(gòu)和應(yīng)用研究

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【摘要】：心音信號是反映人體心臟健康與否的一種標(biāo)志信號,其中蘊(yùn)含著大量能夠反映心臟狀態(tài)及病理狀況的有效信息。近幾十年來,人們一直試圖將心臟這一復(fù)雜的生理系統(tǒng)簡化并抽象為一個理想的線性模型,并通過傳統(tǒng)的時域、頻域以及時頻結(jié)合的方法對心音、心電信號進(jìn)行分析,取得了一系列顯著的研究成果。然而,心臟系統(tǒng)的本質(zhì)是一個復(fù)雜的非線性動力學(xué)系統(tǒng),傳統(tǒng)的線性分析方法并不足以研究其非線性生命活動的本質(zhì)�；煦邕\(yùn)動是非線性系統(tǒng)中一種極為重要的運(yùn)動方式,基于混沌理論的分析與研究能夠較好地揭示非線性系統(tǒng)內(nèi)在隨機(jī)性中所蘊(yùn)含的固有特殊規(guī)律,故論文擬從該角度對心音信號進(jìn)行研究,進(jìn)而在本質(zhì)上更加深入地探討和揭示心音信號這一非平穩(wěn)信號的內(nèi)在動力學(xué)特征規(guī)律。論文的主要研究工作如下:1.對心音信號進(jìn)行非線性建模,提出了一個近似心音信號波形的混沌系統(tǒng),計(jì)算了該系統(tǒng)相應(yīng)的混沌特征,并給出該系統(tǒng)的時域波形圖及吸引子相圖,最后通過相似系數(shù)結(jié)合相似相圖的方法證明了該系統(tǒng)所產(chǎn)生的時域波形與真實(shí)的心音信號波形具有一定的相似性。為心音信號的非線性分析提供了一種思路與方法。2.使用課題組設(shè)計(jì)的肩帶式心音采集裝置采集了不同運(yùn)動狀態(tài)與不同年齡人群的心音信號,計(jì)算出合適的延遲時間與嵌入維數(shù)重構(gòu)心音信號的相空間,并進(jìn)行混沌特征分析。得到結(jié)論(1):運(yùn)動前心音關(guān)聯(lián)維數(shù)較大,運(yùn)動過程中降低,運(yùn)動靜息后恢復(fù)。結(jié)論(2):隨著年齡的增加,心音信號的關(guān)聯(lián)維數(shù)和Lyapunov指數(shù)均呈現(xiàn)下降趨勢。以上結(jié)論與相關(guān)的心電信號混沌特征研究結(jié)論基本一致,與臨床診斷相結(jié)合可以更深入地研究心臟狀態(tài)變化的規(guī)律。3.在信號處理領(lǐng)域中,對時間序列的預(yù)測建模是一個重要和新穎的研究方向,論文介紹了基于混沌時間序列的Volterra級數(shù)預(yù)測理論并將其應(yīng)用到心音信號時間序列短時預(yù)測領(lǐng)域,取得了較好的預(yù)測效果。此外,論文給出了一個心音信號波形長期預(yù)測的經(jīng)驗(yàn)公式,可以對用戶未來較長時間范圍內(nèi)的心音波形進(jìn)行一個大致的預(yù)測估計(jì)。最后,為了滿足實(shí)際需要,論文通過Matlab GUI設(shè)計(jì)了一個集心音混沌分析與心音波形預(yù)測功能于一身的工程性應(yīng)用平臺,可以方便用戶檢測心音混沌指標(biāo),并通過心音預(yù)測對可能出現(xiàn)的心臟疾病的發(fā)生進(jìn)行提前干預(yù)。
【關(guān)鍵詞】：心音信號 混沌 相空間 波形重建 心音預(yù)測
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R540.4;TN911.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-12
• 1.1 心音信號的研究背景及意義8-9
• 1.2 心臟系統(tǒng)活動與混沌9-10
• 1.3 內(nèi)容章節(jié)安排及創(chuàng)新點(diǎn)10-12
• 第二章 混沌理論基礎(chǔ)12-21
• 2.1 相空間重構(gòu)理論12-13
• 2.2 相空間重構(gòu)參數(shù)的計(jì)算13-17
• 2.2.1 時延的確定13-15
• 2.2.2 嵌入維數(shù)的確定15-17
• 2.3 混沌系統(tǒng)特征17-20
• 2.3.1 圖形特征17-18
• 2.3.2 數(shù)值特征18-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 第三章 基于混沌系統(tǒng)的心音波形重建21-35
• 3.1 典型混沌系統(tǒng)21-27
• 3.1.1 Lorenz系統(tǒng)21-24
• 3.1.2 三維混沌Bao系統(tǒng)24-27
• 3.2 一種近似心音的混沌系統(tǒng)的建立27-34
• 3.2.1 系統(tǒng)構(gòu)造及混沌特性證明28-31
• 3.2.2 仿真實(shí)驗(yàn)31-34
• 3.3 本章小結(jié)34-35
• 第四章 心音信號混沌特征分析35-45
• 4.1 心音信號的采集與預(yù)處理35-38
• 4.2 不同實(shí)驗(yàn)對象的心音信號混沌特征分析38-44
• 4.2.1 運(yùn)動狀態(tài)對心音關(guān)聯(lián)維數(shù)的影響38-42
• 4.2.2 心音混沌特征隨年齡的變化42-44
• 4.3 本章小結(jié)44-45
• 第五章 基于混沌的心音分析與預(yù)測系統(tǒng)45-61
• 5.1 基于混沌的Volterra級數(shù)預(yù)測模型45-48
• 5.2 Lorenz系統(tǒng)的Volterra級數(shù)預(yù)測48-49
• 5.3 心音信號的Volterra級數(shù)短期預(yù)測49-52
• 5.4 基于經(jīng)驗(yàn)公式的心音信號長期預(yù)測模型52-54
• 5.5 心音信號混沌特征分析與預(yù)測平臺的實(shí)現(xiàn)54-60
• 5.6 本章小結(jié)60-61
• 第六章 總結(jié)與展望61-63
• 6.1 總結(jié)61-62
• 6.2 展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-65
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文65-66
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間申請的專利66-67
• 附錄3 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目67-68
• 致謝68

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本文編號：864838