[發明專利]一種基于稀疏成分分析的心室晚電位分離方法

有效

• 申請號: 201210549390.9
• 申請日: 2012-12-08
• 公開（公告）號: CN103070681A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 趙菊敏;郝德峰;李燈熬;趙寶峰
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: A61B5/0452
• 分類號: A61B5/0452
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于盲源分離技術領域，具體涉及一種基于稀疏成分分析的心室晚電位分離方法。

背景技術

心室晚電位(ventricular?late?potentials，VLP)信號是一系列不規則形態的重復性出現的高頻率、低幅值的微弱信號，在預測惡性心律失常、不明原因昏厥、心源性猝死等方面具有重要意義。而且，隨著科學技術的發展以及醫療水平的逐漸提高，“微型化”、“智能化”、“移動化”以及“低成本化”的監護系統將會成為主流方向，目前醫院常用的三導聯心電采集系統逐漸會被二導聯的心電采集系統所取代，可見，基于二導聯的心室晚電位的檢測具有重要的臨床意義。

目前，心室晚電位的檢測方法主要有時域檢測法、頻域檢測法、小波分析法等。時域和頻域分析法分別由于存在晚電位陽性預測準確率低、頻率分辨率低且對所加窗函數過分敏感等缺點受到限制；小波分析恰恰彌補了這一缺點，在時頻域均具有較好的表征信號局部特征的能力，能很方便地將信號分成不同的頻帶，從而提高了局部信號的分析能力。目前小波分析的應用主要是從時頻能量分布來考慮，能較好的反應VLP的低幅和高頻特性，但是否是最優的特征還值得研究。因此需要引進新的信號處理技術來提高VLP的提取技術。

盲源分離技術是醫學電信號的分離和特征提取的主要手段，已形成比較完備的理論體系。近年來迅速發展的基于信號稀疏性的稀疏分量分析(Sparse?Component?Analysis，SCA)技術提供了一種新的信號處理思路，在心電領域中已有了初步研究。而且正常心電信號與帶有心室晚電位的心電信號恰恰滿足稀疏性的要求，因此采用稀疏成分分析來分離心室晚電位是一種理想的選擇。

發明內容

基于現有技術的缺點與不足，本發明的目的是提供一種基于稀疏成分分析的心室晚電位分離方法，包括以下步驟：

(1)獲取兩路觀測信號；

(2)對觀測信號進行噪聲濾除；

(3)對經過噪聲濾除的信號進行稀疏化預處理；

(4)對預處理信號的采樣點進行混合矩陣的估計；

(5)通過混合矩陣求源信號，即實現心室晚電位與正常心電信號的分離。

基于稀疏成分分析的心室晚電位提取方法主要有五部分：獲取觀測信號、觀測信號的噪聲濾除、經過噪聲濾除信號的稀疏化預處理、混合矩陣估計、源信號估計。

觀測信號獲取：從體表獲取兩路心電信號；

觀測信號的噪聲濾除：需要濾除50Hz工頻干擾、矯正正常信號的基線漂移、濾除肌電干擾等；

觀測信號的稀疏化預處理：采用小波變換將經過噪聲濾除的觀測信號進行稀疏化預處理；

混合矩陣的估計：對稀疏化后觀測信號的采樣點進行K均值聚類分析，估計各直線的聚類中心從而得到混合矩陣；

源信號的估計：通過混合矩陣和盲源分離的線性混合數學模型求解心室晚電位與正常心電信號。

本發明與現有技術相比有如下優點：

1.本發明可以確定估計出來的源信號的順序，解決了獨立分量分析在信號排列順序上的不確定性；

2.該種方法提取心室晚電位的優勢在于對正常心電信號沒有損傷，即正常心電信號的提取效果也很理想。

附圖說明

圖1是本發明基于稀疏成分分析的心室晚電位分離方法的工作流程圖

圖2是混合矩陣估計流程圖

具體實施方式

以下結合具體實施例，對本發明進行詳細說明。

根據圖1所示，一種基于稀疏成分分析的心室晚電位提取方法包括以下步驟：

(1)通過心電圖機獲取兩路觀測信號，或者從體表獲取兩路心電信號，然后濾除50Hz工頻干擾、矯正正常信號的基線漂移、濾除肌電干擾得到兩路觀測信號；

(2)選取較合適的基小波對觀測信號進行小波分解；

(3)對小波分解后的高頻部分進行重構，實現觀測信號的稀疏化；

(4)對稀疏化后信號的采樣點進行混合矩陣的估計；

(5)根據(4)求得的混合矩陣和盲源分離的線性混合數學模型求解源信號，從而實現心室晚電位與正常心電信號的分離。

所述步驟(1)：實驗過程采用的信號可以通過兩種途徑獲得

①通過心電圖機獲得。該方法獲得的心電信號已經實現了噪聲的濾除，包括濾除50Hz工頻干擾、矯正正常信號的基線漂移、濾除肌電干擾等，所以不再單獨進行噪聲濾除操作；