心脏储备( cardiac reserve, CR)是心脏功能的上调能力,将在心脏状态的动态变化中表现出来,包括心力储备和心率储备。心力储备指的是心率随机体代谢需要而增加的能力,又称泵功能储备,心力储备的主要决定因素是心肌收缩能力储备,心肌收缩能力强弱与第一心音幅值的大小密切相关,故可用第一心音幅值的变化趋势来评估心力储备。心率储备与心脏舒张期有关,心脏舒张期自身供血时限充分与否涉及到舒张期为心脏收缩准备的养料和氧气的多少,故心脏舒张期自身供血时限也可以作为心脏储备的一个评估指标。心脏储备是心脏功能的一个最重要的方面,通过对其进行监测可以让医生和病人了解各种疾病和应激情况对心脏状态的损害或影响。本论文的主要任务是:首先,设计心脏储备检测量化指标,对数据进行统计从而得出量化指标的标准参考值。其次,完成心脏储备检测软件的系统设计。在本系统中设计了以第一心音幅值(S1)的平均值与第二心音幅值(S2)的平均值的比值作为心脏储备检测中心脏变力性的评估指标,以舒张期(D)的平均值与收缩期(S)的平均值的比值作为心脏储备检测中变时性的评估指标。通过对采集受试者的心音信号的分析统计得出:在本系统中第一心音幅值(S1)的平均值与第二心音幅值(S2)的平均值的比值正常人一般在1.8到3.0之间。舒张期(D)的平均值与收缩期(S)的平均值的比值以截断点1.6为宜。心脏储备软件则是以Windows XP为操作系统,利用Labview为开发平台,包括心音采集模块、数据库管理模块、心脏储备检测模块以及心脏心音听诊教学模块。实现了数据采集与存储,数据管理与心脏储备检测分析、指标计算、结果报告等功能。在心脏储备检测模块中实现了对各种评估指标的量化提取。比如提取了S1与S2的幅值与起始点。要使心脏储备检测系统准确评估心脏功能,关键还是准确地提取心音信号中的各种特征值,尤其是S1与S2。因此本课题还设计了一种基于归一化平均Shannon能量包络提取与差分法实现心音特征值提取算法,主要实现了S1与S2的幅值与起始位置的提取。经实验验证,该算法具有准确、可靠和实用,并易于Labview的实现。