逢甲大學運用LabVIEW及DAQ架設聞舌診及心律變異之生理訊號擷取分析系統

  Print

"藉由LabVIEW對於聲音、影像以及訊號處理的強大支援性,快速的取得生醫訊號進行處理,藉由圖控式的開發環境與使用介面,使得開發人員與研究單位能夠較以往的開發工具節省更多的時間,並且降低使用上的門檻。"

- 邱創乾 教授, 逢甲大學自動控制工程學系

The Challenge:
聞診與舌診及心律變異是簡易得知人體狀況的檢測手段之一,傳統上此類診斷方式皆需至醫療單位接受醫生實際診察方可得知結果。利用LabVIEW對於聲音、影像以及訊號處理的強大支援性,有效開發相關檢測系統,完成聞舌診的中醫現代化,同時架構出類神經網路心電圖辨識系統,順利將開發成果與醫療單位合作發展。

The Solution:
語音方面利用Sound toolkit開發,並使用指向性麥克風,即可完成聞診分析;舌診部分利用Vision toolkit進行影像擷取與分析,可及時將影像及分析結果顯示於面板上;心律變異方面則利用DAQ6024E或串列傳輸埠,即可擷取心電訊號並進行相關分析。

Author(s):
吳 奇熾 - 逢甲大學自動控制工程研究所
許 濬麟 - 逢甲大學自動控制工程研究所
藍 振晏 - 逢甲大學電機與通訊工程研究所
邱創乾 教授 - 逢甲大學自動控制工程學系

電腦化舌象診察系統

中醫學的理論中,舌頭是反應身體內在狀態的鏡子,臟腑的病變可由舌頭的變化得知。西方醫學裡,早在150年以前,舌象就被期待能為診斷疾病的依據之一。時至今日,舌象相關診察是快速瞭解病人整體病情的一項基本檢查方式。長久以來,不論是西方及中國文化中,舌象觀察持續不斷地被醫療人士使用,但至目前為止,舌診至今尚缺客觀標準,而無法達到研究及臨床上可重複性的要求,其診斷的正確率往往取決於醫師的主觀經驗及當時所在環境的各種因素,如光源環境不一或患者姿勢不良等。除上述因素外,醫師寶貴的臨床經驗亦不易保留下來,值得重視的是,在傳統醫學養成教育的過程中,中醫師由書籍習得有關“望聞問切”的知識,多以揣摩的方式來了解前人對病症與現象的描述,並配合臨床經驗與教學加以驗證所學以增加臨床知識,但是往往需要一段時間加以磨練與培養,才能成為一位有經驗的中醫師,而這些因素將造成舌診在發展上的阻力。因此發展舌診客觀化及定量化的診斷標準是件非常重要的工作,藉由現代化舌診輔助儀器系統,可減少或消除傳統診斷上環境因素對舌診的影響,對舌象特性作定性及定量分析,能提供客觀的診斷標準,降低舌診結果的差異。此外舌影像可記錄儲存,方便作療程追蹤,亦可作訓練醫學人員訓練之用,使醫師在舌診上的寶貴經驗可傳承下來。舌診硬體架構採用不易受環境光源影響之設備,配合高解析度攝影機動態擷取清晰完整之舌象影像,並利用全彩印相機輸出高品質舌象影像。簡易之硬體操作方式,以方便日後醫師與醫護人員能獨立完成取像作業以及便利地進行的分析。

 

圖:舌診分析介面圖

 

電腦化語音分析診斷系統

發聲器官是人體的一部份,隨人行止,可以隨時使用而不影響其他活動。而聲音不僅是人類表達情感及進行溝通的工具,更可以反映出人類體質的一種訊息。中醫四診之一的聞診便是利用患者聲音上的變異來診斷病證,包括由語音、呻吟、呼吸、咳嗽、嘔吐、呃逆、腸鳴等聲音的高低、清濁,來辨別五臟六腑的虛實及整體的變化。但是在中醫聞診診斷上常面臨一些問題,如:每一位醫生對聲音的感覺並不完全相同、人的生理的影響會造成聽覺改變、人的聽覺較無法進行大量的辨識及判別、測聽時間較長容易疲勞,或是加入其它外界的干擾等,使得在診斷上因為個人的差異造成過於主觀判斷。所以中醫聞診客觀化顯得重要。近年來,語音信號處理已有長足的進步,不論在語音分析、語音辨識或語音合成等科技的開發均有許多的成果展現出來。本系統目的,在於找出經過科學化分析後的聲音參數,將虛證及非虛患者語音訊號作量化分析,用以辨識虛證及非虛患者,輔助中醫臨床辨證。本系統以個人電腦的硬體介面作為設計的模式,採用不易失真之語音擷取卡以及高感度之指向性麥克風等做為硬體介面,並與軟體充分的整合,達成一個適合語音信號擷取、分析、編輯與信號存取的理想設備,可提供臨床上或研究使用。

 

圖:聞診分析介面圖

 

電腦化心律變異分析系統

本心律變異分析系統,可藉由心律變異信號的時域與頻域分析結果,來分析交感神經與副交感神經調變的情形,並進一步探討自律神經功能與中醫陰陽體質的相關性。自律神經在人體中扮演著十分重要的角色,一般而言,自律神經主管大部份內臟器官的活動功能,包括:心、肝、脾、肺、腎和腸道等,並與體溫調控、血壓心跳以及內分泌和情感行為表現相關,其主要的作用在維持人體內穩定的內在環境,並以此對抗外在的壓力。在臨床診斷上,許多疾病當中常伴有自律神經異常症狀,如:偏頭痛、腹脹消化不良、頭痛昏眩、失眠、盜汗和呼吸困難等等。近二、三十年來,利用心律變異信號進行功率頻譜分析的方式,一直是最常用之評估自律神經功能的方法之一,尤其是評估以副交感神經功能為指標的相關研究顯示,當發生心血管功能不全時,諸如冠狀動脈疾病、心肌梗塞、糖尿病、高血壓、心臟衰竭及老化等,副交感神經活性會明顯的降低,同時心律變異分析對心臟病發病的預測、評估心臟病的癒後狀況具有指標性的意義。本系統可以結合各型心電圖裝置,以個人電腦為主,將各種心電圖信號作一次完善的處理與儲存,免去你在各種儀器傳檔之繁雜手續。此套心律變異分析系統除了提供醫師作一診斷參考之外,也可提供給個人、家庭使用,藉由平時的檢查來預防疾病。此外,並可擴及加護病房生理監視、心血管修復狀況評估、心律不整分析、自律神經活性分析、小兒ECG分析與學術研究。

 

圖:心律變異分析介面圖

Author Information:
邱創乾 教授
逢甲大學自動控制工程學系
Tel: 04-2451-7250
chiuc@auto.fcu.edu.tw

Bookmark and Share


Explore the NI Developer Community

Discover and collaborate on the latest example code and tutorials with a worldwide community of engineers and scientists.

‌Check‌ out‌ the‌ NI‌ Community


Who is National Instruments?

National Instruments provides a graphical system design platform for test, control, and embedded design applications that is transforming the way engineers and scientists design, prototype, and deploy systems.

‌Learn‌ more‌ about‌ NI