[發明專利]一種三導聯重構十二導聯心電信號的方法

有效

• 申請號: 201610340884.4
• 申請日: 2016-05-20
• 公開（公告）號: CN106056045B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 趙曉鵬;姚劍;何挺挺;姚志邦
• 申請（專利權）人: 浙江銘眾科技有限公司;浙江銘眾醫療器械有限公司;浙江銘眾生物醫用材料與器械研究院
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于醫療器械技術領域，具體涉及一種三導聯重構十二導聯心電信號的方法。

背景技術

據國家心血管病中心發布的《中國心血管病報告2012》數據顯示，中國心血管病現患人數已高達2.9億，即每10個成年人中就有2人患心血管病，每年約350萬人死于心血管病，相當于每10秒就有1人死于心血管病。而另一個由國家心血管病中心聯合阜外心血管病醫院組織實施的臨床研究顯示，在中國，心血管病患者的住院人數在2001年至2010年的十年間增加了四倍多。2001年因心臟病住院的平均每十萬人中有3.7人，到2010年就飆升至15.8人。

所以要降低心臟病患者的發病率及死亡率，對患者的日常心電監護就顯得異常重要了。目前動態心電監護已經成為醫療臨床上診斷、監測心臟疾病的常用方法，尤其是對心律失常、隱匿性冠心病和突發心臟事件的診斷和預報具有重要意義。近年來，國內外已研制出了多種基于Holter系統的便攜式遠程心電監護設備，遠程心電監護技術已經獲得了長足發展，使得動態心電監護的應用得到了普及和延伸。

目前用的較多的導聯系統是十二導聯系統(如Mason-Likar)及三導聯系統，三導聯系統僅適用于心律失常的監測；相比三導聯，使用十二導聯心動圖檢出心率失常和冠心病ST段異常，臨床效果更顯著，所以更多醫院使用的心電圖儀或者動態心電儀大多是十二導聯的心電信號。十二導聯系統具有I、II、III、V1、V2、V3、V4、V5、V6、AVF、AVR和AVL共十二個通道的電極信號；其中標準I、II、III導聯是間接的雙極導聯，I導聯是右手負極RA(-)至左手正極LA(+)，II導聯是RA(-)至左腳正極LF(+)，III導聯是左手負極LA(-)至LF(+)；V1～V6單極胸導聯是半直接的單極導聯；AVF、AVR、AVL單極加壓肢體導聯是間接的單極導聯，AVR導聯是右手正極RA(+)至LA(-)&左腳負極LF(-)，AVL導聯是LA(+)至RA(-)&LF(-)，AVF導聯是LF(+)至RA(-)&LA(-)。然而讓患者自行在家佩戴十二導聯的心電儀，自然缺乏便捷性及準確性，由于導聯線過多，對日常的生活也會造成一定的影響，這種情況對病人的病情控制是不利的。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種三導聯重構十二導聯心電信號的方法，能夠用三導聯的監測數據，準確的重構出十二導聯數據。

一種三導聯重構十二導聯心電信號的方法，包括如下步驟：

(1)在正確使用三導聯心電采集設備和十二導聯心電采集設備的情況下，同步采集m組三導聯心電信號及對應的m組十二導聯心電信號，m為大于1的自然數；

(2)從所述的十二導聯心電信號中提取出關于I、II、V1、V2、V3、V4、V5和V6八個通道的心電信號組成作為一組心電監督數據，遍歷得到m組心電監督數據；進而對所述的三導聯心電信號和心電監督數據進行預處理；

(3)根據預處理后的三導聯心電信號和心電監督數據通過人工神經網絡學習算法進行訓練，得到關于十二導聯心電信號的重構模型；

(4)將用戶日常檢測得到的三導聯心電信號輸入所述的重構模型，從而輸出得到同步對應的關于I、II、V1、V2、V3、V4、V5和V6八個通道的心電信號，進而根據其中I和II兩個通道的心電信號計算出其余III、AVF、AVR和AVL四個通道的心電信號，最終得到用戶關于I、II、III、V1、V2、V3、V4、V5、V6、AVF、AVR和AVL十二通道的十二導聯心電信號。

優選地，所述的人工神經網絡學習算法以Levenberg-Marquardt算法作為優化方向。該方法比高斯-牛頓法以及梯度下降法更可靠，也可以被認為是基于信任區域的高斯-牛頓法，其可以用來解決非線性最小二乘問題。

所述的步驟(3)中通過人工神經網絡學習算法進行訓練的具體過程如下：

3.1將m組預處理后的三導聯心電信號分為訓練集和測試集且訓練集大于測試集；

3.2初始化構建一個由輸入層、隱藏層和輸出層組成的神經網絡；

3.3從訓練集中任取一組三導聯心電信號輸入上述神經網絡計算得到對應包含I、II、V1、V2、V3、V4、V5和V6八個通道的心電輸出數據，計算該心電輸出數據與該三導聯心電信號所對應的心電監督數據之間的累積誤差；