Shovqinni kamaytirish va nafas olish tovushining kengayish xususiyatlari uchun bir qator ketma-ket algoritmlar Xulosa

A kind of integrated serial algorithms for noise reduction and characteristics expanding in respiratory sound
Shovqinni kamaytirish va nafas olish tovushining kengayish xususiyatlari uchun bir qator ketma-ket algoritmlar
Xulosa
Kompyuter asosida o'pka stantsiyasining holati to'g'risida ko'proq ma'lumot beradigan o'pka nafas olish tizimidagi tovushni tahlil qilish so'nggi yillarda katta rivojlanishga erishdi. Shu bilan birga, nafas olish tovush signalidagi tashqi tovush bu texnikani yanada rivojlantirish uchun katta cheklovdir. Ushbu maqolada nafas olish signallarida shovqinni bostirish uchun FIR band-pass filtri va o'zgartirilgan dalgacık filtri va moslashuvchan filtrdan tashkil topgan bir qator ketma-ket no-shou algoritmlari taklif qilingan. Ushbu turdagi filtrning dizayni va uning amaliy qo'llanilishi o'rganiladi. O'pka tovushini shovqinsizlantirishda amaliy qo'llanilishi ushbu filtrning shovqinsizlantiruvchi ta'sirga ega ekanligini va yuqori darajadagi akustik xususiyatlarga ega bo'lganligini ko'rsatadi.
Kalit so'zlar: nafas olish tovushlari, shov-shuvsiz algoritm, band-pass filtri, dalgalanma, adaptiv filtr
Kirish
Nafas olish tovushlari o'pka stantsiyasining holati to'g'risida juda ko'p ma'lumot berishi mumkin va ular chiziqli va statsionar bo'lmagan signallarning bir turi. O'pka tovushlari auskultatsiyasi pnevmoniya, bronxit va uyqu apnesi kabi nafas yo'llari kasalliklarini tashxislash uchun mos yozuvlar nuqtasini beradi [1]. O'pka tovushlari auskultatsiyasining aksariyati va nafas olish yo'llari kasalliklarini tashxislash an'anaviy ravishda shifokorlarning tibbiy ko'nikmalariga va diagnostika tajribalariga bog'liq. So'nggi o'n yilliklar ichida o'pkaning anormalliklarini tashxislashda samaraliroq va umumiy vosita bo'lib xizmat qilish uchun kompyuter asosida nafas olish texnikasi katta rivojlanishga erishdi [2].
So'nggi yillarda elektron stetoskop an'anaviy stetoskopga o'xshash raqamli va o'ziga xos yuqori sezgirligi bilan o'pka tovushini tahlil qilish sohasida keng qo'llanilmoqda. 3M Littmann kabi ba'zi etuk mahsulotlar bozorda paydo bo'ldi. Shu bilan birga, yuqori chastotali va past chastotali atrof-muhit shovqinlari, inson ovozlari va yurak tovushlari bilan hosil bo'ladigan tashqi shovqin - bu auskultatsiya va keyingi tadqiqotlar sohasida elektron stetoskoplar tomonidan to'plangan o'pka tovushining katta cheklovidir. Shunday qilib, shovqinni pasaytirish o'pka-tovush signallarini qayta ishlashning hal qiluvchi bosqichiga aylanadi. Muammoning an'anaviy yondoshuvi - 50Hz dan 150Hz gacha bo'lgan chastotali chiziqli yuqori chastotali filtrdan foydalanish. Ammo o'pka tovushlarining chastotasi 20Hz dan 1600Hz gacha [3] oralig'ida bo'lganligi sababli, 20Hz dan 150Hz gacha o'zgarib turadigan yurak tovushlari chastotasini bir-biri bilan qoplaydi [4,5]. Shuning uchun bitta yuqori chastotali chiziqli filtr nafas olish tovushlarining buzilishini keltirib chiqarishi shart, bu esa muammoga ta'sir qilmaydi. 3M Littmann elektron stetoskopi o'rta chastotali va yuqori chastotali diapazonlarda shovqinni yaxshi ta'sir qiladi. Shu bilan birga, past chastotali sohada bir-birining ustiga chiqadigan chastota mintaqasidagi ba'zi tarkibiy qismlar mahsulot tomonidan o'lchanadigan signallarda buziladi, bu esa o'pka tovushlarining ma'lum darajada buzilishini keltirib chiqaradi.
Shov-shuvsizlikni yaxshilash bo'yicha tadqiqotchilar ikkita asosiy yondashuvni ishlab chiqdilar shovqinni kamaytirish: to'lqin to'lqinlarining qisqarishi shovqini va moslashuvchan filtrlash algoritmi
Etuk texnologiyalar va murakkabligi pastligi tufayli to'lqin uzatish tibbiy signal jarayonida keng qo'llaniladi, masalan: [6,7,8,9]. Nafas olish tovushlarini shov-shuvsiz qilish sohasida to'lqin to'lqinining qisqarishi bilan shovqin ham muhim rol o'ynaydi. M Bahoura va boshqalar [10] to'lqin paketi asosida shovqinni pasaytirishi mumkin bo'lgan to'lqin paketi asosida o'pka tovushlarini shovqinsizlantirish bo'yicha yangi texnikani taklif qildilar. Hossain I va boshqalar [11] to'lqin to'lqinli transformator filtrlari orqali o'pka tovush signallarining spektral xususiyatlarini o'rganib chiqdilar va filtrlar butun chastota diapazonida o'pka tovushining o'rtacha quvvatini ancha pasaytirganligini aniqladilar.
Ko'pgina tadqiqotchilar tomonidan ishlatiladigan adaptiv filtr - bu nafas olish tovushidagi shovqinni yo'qotish algoritmidir. Sankar va boshqalar [12] modeldagi nafas olish tovushiga qo'llaniladigan bir necha xil adaptiv filtrlarning no-shovqin ta'sirini ikkinchi darajali Auto Regressive jarayoni bilan taqqosladilar. Biroq, adaptiv filtr odatda past chastotali mintaqadagi o'pka tovushlarining tarkibiy qismlariga sezilarli ta'sir ko'rsatmasdan, shovqinsizlantirish effekti uchun yurak tovushlarini kamaytirish uchun ishlatiladi. Yurak tovushini pasaytirishda qo'llaniladigan ushbu usul odatda Iyer va boshqalar tomonidan taklif qilingan deb hisoblanadi [4] yurak tovushlarini 50-80 foizga kamaytirish uchun mos yozuvlar signali sifatida "kuchaytirilgan elektrokardiogramma (EKG)" signaliga ega bo'lgan moslashuvchan filtrdan foydalanish. Ammo tashqi EKG signalini import qilish filtrdan foydalanishda noqulaylik tug'diradi. Shunday qilib, Kompis va boshqalar [13] algoritm modelini modifikatsiya qilish uchun moslashtirilgan filtrni olishdi, unga kirish uchun faqat bitta mikrofon kerak. Ushbu usul yordamida yurak shovqinlari (HN) o'rtacha 49% dan 24% gacha kamayishi mumkin. HN kamayishini yaxshilash uchun Hadjileontiadis va Panas tomonidan to'rtinchi darajali statistika (FOS) bilan birlashtirilgan adaptiv filtr taklif qilingan [14]. Ushbu algoritmning HN kamayishi algoritmning murakkabligi hisobiga 90% dan oshadi. Bundan tashqari, Xadjileontiadis va Panas [15] yurak shovqinlarini samarali ravishda kamaytiradigan adaptiv filtr va to'lqin to'lqinlari kompozitsiyasi usulini birlashtirgan holda to'lqin to'lqinlari konvertatsiyasi (WT) asosida yangi turdagi adaptiv filtrni taklif qilishdi.
Ushbu maqolada, birinchi navbatda, past chastotali va yuqori chastotali muhitda o'pka nafas olish tovushlarining shovqinini kamaytirish uchun 20Hz dan 1600Hz gacha bo'lgan chastota diapazonli Chebyshev I-pass filtri taklif qilingan. Keyinchalik, biz atrof-muhitdagi shovqinlarni yanada kamaytirish va yurakning ikkinchi ovozi va inson ovozini yumshatish uchun shovqinlarni yo'q qilish bo'yicha birlashma dalgalanma eshigini taklif qildik. Va nihoyat, shovqinni moslashuvchan filtr yurak tovushlarini kamaytirishga mo'ljallangan. Keyingi bo'limlarda shifoxonadagi o'n bitta bemordan yig'ilgan signallarning amaliy va amaliy tajribalari muhokama qilinadi.