摘要：心音信号是一种重要的生理信号，其中包含着心脏系统各种生理和病理信息。因为心脏是一个复杂的非线性动力系统，决定了由其振动产生的心音信号也是一种非线性信号，具有内在的复杂性。而现有的心音信号浅析策略多是建立在心音信号线性模型基础之上，不足以探讨本质上为非线性的生命活动。分形论述作为非线性科学的一个重要分支，可以很好的揭示出非线性历程内在所具有的特殊规律。本论文试图以非线性角度，将分形论述运用到心音信号的浅析探讨，以本质上更深入的探讨心音信号的内在特点规律。同时将分形论述的定性浅析和定量浅析结合起来，利用计盒维数算法估算人群心音信号的分形维数值，并将其运用到心脏功能评估，以一个全新角度实现对心音信号的浅析探讨。论文首先浅析了心音信号的时频域特点，并对心音信号和杂音信号进行短时傅里叶变换和Welch功率谱估计，探讨结果表明正常心音信号和心杂音成分的频率区间不同。而且心音信号的时域和频域特点都有一定的规律性，为后续对心音信号进行非线性浅析奠定基础。然后利用小波阈值去噪策略对心音信号进行预处理，通过浅析噪声在小波分解下的特性和小波函数的性质，基于重构因子策略选取coif3小波去除心音信号噪声，并通过实验结果比较证明coif3小波对心音信号的去噪效果较好。将分形论述运用到心音信号探讨的前提需保证心音信号具有分形特点，本论文利用分形布朗运动模型和心音信号模型进行比较浅析，定性证明了心音信号具有自相似性和无标度性这两个重要的分形特点，为后续利用分形论述探讨心音信号提供依据。接着论文介绍了计盒维数、关联维数、信息维数、Hausdorff维数和相似维数五种分形维数估算策略，由于计盒维数算法原理简单且计算量小，本课题最终选择该算法对人群心音信号进行探讨浅析。最后论文分别对健康孕妇(153例)和妊娠期疾病孕妇(64例)、健康孕妇(153例)和健康未孕妇女(161例)及普通大学生(65例)和运动员(97例)三组人群心音信号样本的计盒维数值进行调研统计，结果显示健康孕妇分形维数值(1.27±0.29)相比健康未孕妇女(1.31±0.41)较低，健康孕妇分形维数值(1.27±0.29）相比妊娠期疾病孕妇（1.38±0.05）较低，第三组样本运动员运动后的分形维数值(1.30±0.065)与静息状态(1.39±0.037)相比降低，普通大学生运动后的分形维数值(1.32±0.054)与静息状态(1.41±0.065)相比降低，均具有统计学差别，而静息状态运动员与普通大学生的分形维数值相比较没有显著性差别，且运动后运动员与普通大学生的分形维数值相比较也没有显著性差别。并将计盒维数值与D/S比值、S1/S2比值、HR三种指标进行对照探讨，浅析结果说明应况下会调用人体的心力储备和心率储备，使D/S比值下降、S1/S2比值升高、HR变快，通过这些指标可以对人群心脏功能进行综合评估。探讨结果初步表明，分形维数值可定量描述心音信号的复杂程度，而且不同人群心音信号的分形维数值具有一定的统计学差别。探讨性的将分形维数值作为一个评估人群心脏功能的指标，让医生和科研人员了解应激状态下心脏功能的变化，为临床提供有价值的信息，为更细致的保护心脏提供依据。关键词：心音信号论文分形论述论文计盒维数算法论文心脏功能论文
摘要3-5
ABSTRACT5-9
1 绪论9-14
1.1 课题探讨背景和作用9
1.2 课题探讨的国内外近况9-12
1.3 探讨目的及内容12
1.3.1 探讨目的12
1.3.2 课题主要内容12
1.4 论文结构安排12-14
2 心音信号的特点浅析14-22
2.1 心音信号的产生机制14-15
2.2 心音信号的时域特点浅析15-17
2.2.1 正常心音的时域特点浅析15-17
2.2.2 心杂音的时域特点浅析17
2.3 心音信号的频域特点浅析17-19
2.3.1 正常心音信号的频率特点17
2.3.2 心杂音的特点浅析17
2.3.3 心音信号的谱估计17-19
2.4 心音信号的时频域特点浅析19-21
2.5 本章小结21-22
3 非线性分形论述及其运用22-29
3.1 非线性分形的定义及性质22-24
3.1.1 分形的定义22
3.1.2 分形的性质22-24
3.2 分形维数的定义24-26
3.2.1 计盒维数24-25
3.2.2 关联维数25
3.2.3 信息维数25-26
3.2.4 Hausdorff 维数26
3.2.5 相似维数26
3.3 多重分形26-27
3.4 分形与混沌的联系27-28
3.5 本章小结28-29
4 心音信号的预处理及其分形特点浅析29-43
4.1 心音信号的预处理29-38
4.1.1 小波去噪的策略及原理29-30
4.1.2 小波函数的选择30-35
4.1.3 小波函数阈值的选取35
4.1.4 心音信号去噪效果35-38
4.2 心音信号的分形特点38-39
4.3 计盒维数算法原理及估算策略39-42
4.4 本章小结42-43
5 人群心脏功能状态指标的数据浅析43-56
5.1 心脏储备的概念及运用43
5.2 基于计盒维数算法的实验设计及调研数据浅析43-52
5.2.1 实验设计思路43-46
5.2.2 健康孕妇与健康未孕妇女的计盒维数值浅析46-48
5.2.3 健康孕妇与妊娠期疾病孕妇的计盒维数值浅析48-50
5.2.4 运动员与普通大学生的计盒维数值浅析50-52
5.3 人群心脏状态各类指标数据比较浅析52-55
5.4 本章小结55-56
6 工作总结和展望56-58
6.1 工作总结56
6.2 工作展望56-58
致谢58-59
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