本研究提出了一种基于全卷积深度神经网络的电子听诊器自适应降噪技术。该技术通过主采集通道捕获受背景噪声干扰的心肺音信号,并利用远端采集通道同步采集信号,实现信号的自适应降噪处理。
背景技术
电子听诊器作为一种非侵入式的辅助诊断仪器,可以方便地采集人体心肺音信号,包括心音和肺音,医生通过分析这些心肺音中包含的信息来确定患者的状态。尽管电子听诊器被广泛采用,但其仍存在许多问题,例如机身和电容式耳机之间存在间隙、听诊器电容式耳机的不同位置,以及容易受到环境噪声的影响等,都将严重影响听诊判断结果。
心音和肺音等信号极其微弱,为确保能够听到清晰信号,电子听诊器的放大倍数往往设置得很大,导致听诊信号极易受到环境噪声影响,而环境噪声是未知的,难以对其进行建模,导致部分传统算法在心肺音降噪领域难以发挥最佳效果。针对这一问题,现有技术提出了一种自适应噪声消除(ANC)的方法,可以一定程度上还原目标信号,它通常使用一个远端采集通道来记录背景音,主通道采集的混合音数据与远端采集通道采集的背景音干扰数据,通过自适应算法训练一组有限脉冲响应(FIR)滤波器实现背景音干扰消除。
2019年2月5日授权公告的发明专利CN105496447B中公开了一种具有主动降噪和辅助诊断功能的电子听诊器,其采用双声道ANC算法来提升听诊效果。然而,传统的ANC技术处理会存在过度消除的问题,使得医生所关注的病理因素引起的信号变化消失,并且当外部背景音有变化时,传统ANC技术需要经历较长迭代过程才能收敛,严重影响消噪处理的实时性。
此外,双通道谱减法也是常用的心肺音降噪算法,Emmanouilidou等人(AdaptiveNoise Suppression of Pediatric Lung Auscultations With RealApplications toNoisy Clinical Settings in Developing Countries.IEEE Transactions onBiomedical Engineering,vol.62,no.9,2015,pp.2279-2288)于2015年提出的双通道多频段谱减法消除肺音采集过程中的环境噪声,其可以动态消除背景噪声干扰,同时保证肺音信号的完整性,但是其只能消除加性噪声的干扰,对于卷积或者非线性噪声的处理效果不佳。
实现思路