[發明專利]移動心電監測差分閾值檢測改進算法

有效

• 申請號: 201310578487.7
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN103549950A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 鄧梅葵;孫迎;韓雯晴;歐陽儉;梁康;陳靜;顏景浩;冼志榮
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: A61B5/0452
• 分類號: A61B5/0452;G06F19/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

????本發明涉及一種檢測技術，特別涉及一種移動心電監測差分閾值檢測改進算法。

背景技術

心血管疾病發病率越來越高，已成為目前對人類生命構成最大的危害疾病之一。而心電圖是檢測、診斷和預防這類疾病的主要有效方法。傳統的PC監護儀價格昂貴，體積龐大，不便移動且主要集中在醫院，而無法實時監護患者的病情，給病人和醫生帶來很大不便。針對這些弊端，也隨著嵌入式和網絡通訊技術的飛速發展，克服傳統的移動心電監測儀應運而生，它具有低成本、體積小、可靠性高、操作簡單等優點，適用于個人，家庭，中小型醫院和社區醫療單位。移動心電監護設備能夠快速對動態心電信號進行實時檢測和心臟疾病的自動診斷，以便能為用戶提供緊急救護、疾病預警、醫學咨詢和指導等多種服務，必然，選擇一種準確快速適用的心率檢測算法，意義重大。

目前，心電檢測算法繁多，諸如:差分閾值法，模板匹配法，小波變換法和神經網絡法等。差分閾值法算法簡單，處理速度快，易于工程實現；模板匹配法原理簡單，但對高頻噪聲和基線漂移很敏感；小波變換法具有良好的時頻局域化特性,檢測準確度高，但計算量較大，不適于實時處理；神經網絡法能夠實現很好的判別效果，但訓練時間較長，實時性差。上述方法各有優缺點，比較起來差分閾值法比較折衷，針對傳統差分閾值法中閾值選取固定而產生局限性，提出根據當前信號特點自適應動態設置閾值，采用五點差分處理信號，使信號特征點更加突出，由差分閾值得到的R波切入點，對QRS波群特征進行判定，精確定位Q、R、S各波，進行心率計算。

發明內容

本發明是針對移動心電監測應用、傳統差分閾值法中閾值選取固定產生局限性的問題，提出一種移動心電監測差分閾值檢測改進算法，基于差分閾值，利用一階差分過零點，精確定位心電信號?QRS?波群，從而實時計算心率，算法易于實現，并且運算處理快、準確率較高。

本發明的技術方案為：一種移動心電監測差分閾值檢測改進算法，具體包括如下步驟：

1）對原始ECG心電信號進行去噪處理：設計濾波器法對采集到的原始ECG信號進行去噪，高通濾波器法去基線漂移，低通濾波器去除工頻干擾；

2）QRS波群檢測：

A:首先對步驟1）去噪處理后心電信號為?x?(n)，分別進行五點差分和一階差分，信號長度為L，可得五點差分信號為y(n)和一階差分信號為d(n)，

y(n)=x(n+2)+x(n+1)-x(n-1)-x(n-2)?，其中，n?=?2,3......，L-2

d(?n)=?x(n+1)-x(n)，?其中，n=1,2......，L?1；

B:其次求初始閾值和初始平均幅值閾值：

取步驟1）去噪處理后心電信號x(n)的前6s數據Xi，以2s為單位周期將Xi劃分成3段，按五點差分公式作差分運算，然后每一周期段內分別求得，五點差分心電數據的最大正差分值Dmaxi、最小負差分值Dmini和Xi信號的最大幅值Amaxi、最小幅值Amini，然后對五點差分最大Dmaxi、最小值Dmini、Xi信號幅度最大值Amaxi和幅度落差值（Amaxi-Amini）求算術平均值，依次得到初始閾值DDmax、DDmin、AAmax和初始平均幅值閾值TH，閾值可以表示為如下式子：

其中；；；；；每個單位周期的閾值由初始閾值及當前段最大、最小差分和最大幅值來共同決定，th為閾值參數；

C:更新閾值：初始閾值檢測到的6s數據的R波后，采用滑動平均法來修正檢測閾值，取每2s為動態閾值調整范圍，最新閾值由當前段閾值和初始閾值共同決定，新的閾值為：

；

D:用五點差分信號y(n)進行R波檢測：當滿足當前差分值大于正差分閾值DDmax，下一點差分值也大于正差分閾值DDmax，并且當前幅值大于幅度閾值Aamax，以此點為起始點作160ms的窗口，如果窗口內存在其差分值小于負差分閾值DDmin的點，則找出窗口內最大峰值點，作為R波峰值點，隨后每分段周期內閾值按步驟B和C中閾值計算和更新公式進行修改，以新的閾值繼續檢測初始R波，其中跳過臨床心電生理學醫學原理上的不應期檢測，即R波后200ms內不需檢測；