呼吸音信号是空气在人体呼吸系统中运动时所产生的特定的声音信号,包含着丰富的生理病理信息。呼吸音分为正常呼吸音和异常呼吸音,正常呼吸音是呼吸系统健康的标志,异常呼吸音对反应人体呼吸系统疾病具有重要意义。利用呼吸音听诊,不仅可以更早、更准确的诊断出呼吸系统的疾病,而且便于操作,不会对人体造成任何损害。受传统听诊器和医生临床经验的限制,仅靠耳朵听诊来诊断和判断呼吸系统疾病不够准确,而且容易受主观因素影响。因此开发一款可以提取呼吸音波形并将其清晰准确显示出来的可视化听诊系统具有很重要的意义。本文开发的可视化呼吸音听诊系统以STM32F103C8T6芯片为控制核心,由电源模块、传感器模块、数据处理模块、存储模块、显示模块和报警模块共同组成。由专业的呼吸音传感器采集的呼吸音数据,经AD/DC芯片进行模数转换后由TMS320VC5509A芯片进行实时处理。在功能强大的STM32F103C8T6芯片控制下,处理后的数据既可以在彩色液晶屏实时显示,还可以存储到SD卡或者转换成音频输出。系统控制部分采用实时嵌入式操作系统uC/OS-Ⅱ,其多任务管理方式不仅简化开发任务,而且使系统软件更加稳定,维护更加方便。为了实现更好的人机交互功能,采用7寸可触摸串口屏,相比传统液晶屏更加直观清晰、简洁大方。配合存储卡的使用,可以对病人进行档案建立,方便后续就诊和疾病数据的采集。采集的呼吸音信号容易受到多方面干扰,其中由于心音信号的频带和呼吸音有较大重叠,而且信号强度大,对呼吸音听诊造成的影响最大。传统的基于傅里叶变换的滤波方法不适合频带有重叠的情况。本文采用具有时频局域功能的小波分析方法,利用信号和噪声的小波系数在尺度上的不同性质,通过阈值降噪的方法,可以有效去除心音干扰。经过软硬件调试和实际运行,本系统可以实现对人体无侵害的呼吸音可视化听诊功能,而且具有功能可靠、操作简单、美观大方、成本较低等优点。在呼吸系统疾病防控形势仍然严峻的情况下,本系统可以帮助医生,特别是基层医生有效诊断和预防相关呼吸系统疾病,具有较好的使用价值和推广价值。
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