[發明專利]用于心電圖識別與分類的方法和設備

無效

• 申請號: 200810036880.2
• 申請日: 2008-04-30
• 公開（公告）號: CN101268938A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 董軍;張嘉偉
• 申請（專利權）人: 董軍;張嘉偉
• 主分類號: A61B5/0452
• 分類號: A61B5/0452
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 陸嘉

技術領域

本發明涉及心電圖(Electrocardiogram，ECG)診斷儀領域，更具體地說，涉及用于心電圖(ECG)診斷儀的特征識別與模式分類方法和設備。

背景技術

我國社會的醫療模式正在發生深刻的轉變，需要從以大、中醫院為中心的醫療模式，逐步過渡到以個人為中心、以家庭為單位、以社區為范圍，集醫療、預防、保健管理于一體，注重早期診斷與治療的衛生服務，以提高全民生活質量、減少不必要的花費。國務院《關于發展城市社區衛生服務的指導意見》提出到2010年實現“人人享有基本醫療和公共衛生服務”的藍圖。因此，醫療保健設備的“無線化”、“便攜式”、“家庭化”是必然的發展方向，如用于心、肺音的聽診，腦電、心電信號的識別的無線可佩戴設備。

生活中，心腦血管疾病具有起病急驟、難以預測的特點，已經成為威脅21世紀人類生命健康最嚴重、最常見的疾病。例如許多心臟疾病常常突發于醫院之外，病人被送達醫院時相應癥狀的發作已經停止，沒有ECG記錄，此時醫生并不能夠做出診斷。使用“可佩戴無線ECG診斷儀”就能夠及時記錄疾病發作時的ECG，并將其通過短距離無線通信方式傳輸到掌上計算機，捕獲異常情況。一旦有危險，相關信息可通過無線通信網絡傳送到醫院或急救中心，通知醫生進行“家訪”或讓患者/家屬及時到醫院治療，而病人在到達急診室之前就能夠得到初步診斷，社會和經濟效益會十分巨大。

通常，將采集的心電數據進行預處理后，即進入心電圖波形檢測和提取特征信息的階段。心電圖特征信息提取算法的準確與否是自動分析系統研究過程中的核心問題，分析結果的準確性取決于特征提取的準確性和可靠性。在心電圖中，一組順序發生的P波、QRS波、T波以及U波，代表一個完整的心動周期(也稱為一個心拍)，心電圖正是由一次又一次周而復始的心動周期組成的。一個心電周期中所包含的心電特征信息如圖1所示。

ECG計算機識別的核心問題是ECG的特征信號如P波、QRS波和T波的識別和異常情況的分類。QRS波的識別是前提，而精確檢測QRS波的主波R波是識別整個QRS波的基礎。

ECG診斷儀這樣的設備要求在只有較小內存空間的情況下有更強的實時性，因而波形識別面臨著更大的挑戰，進一步研究已有ECG識別算法并針對可佩戴設備的特別的需求來設計新算法成為必然要求。

有關的研究方法有很多，包括小波分析、人工神經網絡、微分閾值、知識庫、句法分析、馬爾柯夫過程、數學形態學、句法分析、支持向量機、人工免疫算法等，并構成診斷系統。由于模型的簡化、信號的干擾、特征的模糊、信息的不全，以及缺乏對形態的分析能力等方面的原因，目前計算機檢測的準確率遠未達到臨床心血管醫生目測的水平。

如果不以“百分之百”準確為目標(這是社區醫療等應用可接受的實際情況)，上述方法的檢測效果均可以，但大部分方法的測試范圍都是局部的，難以推廣到更大范圍，它們有這些共同之處：與斜率、振幅等直觀參數有關或對它們有依賴；對醫生的經驗重視不夠；計算復雜；實時性不夠。下面是主要方法的特點的歸納。

??????直觀參數????經驗??????計算復雜度????實時性????測試范圍???QRS波檢測

1)閾值法????顯式??部分利用??普通??????????較好??????全部???????好

2)句法法????隱式??不討論????高????????????較差??????部分???????好

3)小波法????隱式??不討論????高????????????較差??????全部???????好

4)形態學法??隱式??不討論????高/一般???????較差??????部分???????好

5)隱馬爾可夫模型法

????????????隱式??不討論????高????????????較差??????部分???????好

6)神經網絡法

????????????隱式??不討論????高????????????較差??????部分???????好

7)知識庫法??顯式??部分利用??高????????????較差??????部分???????好

這些方法主要著眼于QRS波的檢測這一基礎和前提工作。綜合考慮測試范圍和QRS波檢測結果，閾值法和小波法是最好的，但小波法計算復雜，而閾值法考慮的參數比較有限。綜合而言，目前沒有滿足實際ECG特征識別與模式分類要求的具體方法。宜在充分重視和吸收醫生的思維過程和經驗、降低計算復雜性方面尋找解決途徑。

發明內容