[發明專利]利用胸阻抗二階差分圖輔助實時定位心電R波峰的方法

有效

• 申請號: 201310023902.2
• 申請日: 2013-01-22
• 公開（公告）號: CN103083011A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 張建保;王歡;孔慶水
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: A61B5/0456
• 分類號: A61B5/0456
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 汪人和

技術領域

本發明涉及心電R波峰定位的技術領域，具體涉及一種利用其他生理信號輔助快速準確定位R波峰的方法。

背景技術

在心電信號測量中，雖然有創方法的信噪比小，但其創傷大，所以一般研究的心電信號都是體表測得的。這種體表心電信號是一種心臟有規律的電傳導活動，在波形上主要表現為p波、QRS復合波、T波以及u波等。相較于心房去極化的p波和心室復極化的T波，反映心室去極化的R波擁有更陡峭的斜率和更高的幅值，成為心電信號中各個波形的定位算法的基礎和依據。

心率變異性（Heart?Rate?Variability，HRV）的時頻域分析是探索自主神經功能系統對心腦血管系統調控的重要指標之一，對各種心律失常、分析睡眠呼吸暫停綜合癥等具有重要的研究價值。R波峰定位是從長期的ECG記錄中提取RR間期及分析HRV的基礎。在較大的數據量分析HRV時，R波峰的提取速度和精確度會直接影響HRV分析的可靠性和準確度。

R波峰定位可以分為兩個環節：信號預處理和R波峰值檢測。預處理是為了去除信號中的噪聲和干擾，主要有濾波器和差分法、小波變換法、數學形態、神經網絡等方法。R波峰值檢測主要包括R波峰值搜索和決策兩個部分，由于QRS復合波比較尖聳，峰值搜索的常用方法主要有幅度法、斜率法和面積法。

近一個世紀以來R波峰定位一直都受到了廣泛關注，定位方法層出不窮。面對無創的心電信號噪聲干擾大、信號微弱而變異性又強的特點，各方法都有其優劣點。差分濾波方法雖然實時性好，但是精確度有待提高；而小波分析精確度高，但實時性卻不能滿足動態QRS波檢測的需求；神經網絡方法計算量大，目前尚不能用于實際中；其他方法也都有需要繼續改進的地方。因此，實時性、穩定性、精確度兼顧的R波定位算法仍然需要進一步的研究。

發明內容

本發明目的在于提供一種利用胸阻抗二階差分圖輔助實時定位心電R波峰的方法。

為達到上述目的，本發明采用了以下技術方案：

1）采集同步的心電信號和胸阻抗信號，對心電信號進行預處理得到去除基線的心電信號，對胸阻抗信號進行二階差分運算獲得胸阻抗二階差分圖；

2）經過步驟1）后，根據胸阻抗二階差分圖中主峰值的采樣點位置，以心電信號對應位置的采樣點為原點劃定前向搜索范圍，然后在前向搜索范圍內搜索R波峰。

所述前向搜索范圍根據胸阻抗二階差分圖中主峰值距離對應的R波峰的間隔范圍進行劃定。

在采樣頻率為250Hz的條件下，前向搜索范圍起點與原點的間隔為20個采樣點，前向搜索范圍終點與原點的間隔為70個采樣點。

所述步驟2）的具體方法包括以下步驟：根據胸阻抗二階差分幅度閾值對胸阻抗二階差分圖中主峰值進行搜索，在前向搜索范圍內進行峰值搜索得最大峰值，將最大峰值與心電信號幅度閾值比較，若最大峰值大于心電信號幅度閾值，則判定該最大峰值為R波峰。

所述胸阻抗二階差分幅度閾值以及心電信號幅度閾值為動態幅度閾值，Th=0.45×F，Th_R=0.65×R，Th表示胸阻抗二階差分幅度閾值，F表示胸阻抗二階差分圖中的前一個主峰值，Th_R表示心電信號幅度閾值，R表示前一個R波峰的峰值。

當搜索到一個R波峰后，在胸阻抗二階差分圖上以當前主峰值為起點、向后一個時間段內繼續搜索下一個主峰值，所述時間段為RR，RR表示最近三個連續RR間期的平均值。

所述步驟2）的具體方法還包括以下步驟：將最大峰值與心電信號幅度閾值比較前，對最大峰值進行回溯重檢判斷：若T1≤dF≤T2，則將最大峰值與心電信號幅度閾值比較；若dF≥T2，則降低心電信號幅度閾值和胸阻抗二階差分幅度閾值，然后回溯到前一個檢測到的R波峰之后重新獲取最大峰值；若dF≤T1，則提高心電信號幅度閾值和胸阻抗二階差分幅度閾值，然后回溯到前一個檢測到的R波峰之后重新獲取最大峰值，dF表示最大峰值與胸阻抗二階差分圖中前一個主峰值之間的距離，T1表示防多檢距離閾值，T2表示防漏檢距離閾值。

重新獲取最大峰值后再次進行回溯重檢判斷，若最大峰值仍滿足dF≥T2或dF≤T1，則將最大峰值判定為R波峰。

所述T1=0.45×RR，T2=1.66×RR，RR表示最近三個連續RR間期的平均值。