[發明專利]一種心電信號實時R波檢測方法

有效

• 申請號: 201710216936.1
• 申請日: 2017-04-05
• 公開（公告）號: CN107041743B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 張麗敏;胡佳偉;顧秀秀;閆鋒;丁健文;王漣
• 申請（專利權）人: 張麗敏
• 主分類號: A61B5/0402
• 分類號: A61B5/0402;A61B5/0456;A61B5/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李湘群

1.一種心電信號實時R波檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)原始心電信號去噪處理：采集到的原始心電信號中的噪聲包括工頻干擾、基線漂移及運動噪聲，利用高通濾波器去除基線漂移和運動噪聲，使用陷波濾波器法去除50Hz工頻干擾及其諧波，得到去噪后的心電信號數據；

2)幅值閾值求取：若去噪后的心電信號數據為心電信號的第一個20秒，對心電信號數據進行幅值篩選，得到樣本R(n)，n＝1,2，…，N，N為正整數；選樣本R(n)前10s數據中的10個最大值，為防止信號中出現幅值較大的噪聲，取樣本R(n)中的第三個至第十二個為最大值的樣本，求其平均值并以此平均值作為幅值閾值A_t：

若去噪后的心電信號數據不為心電信號的第一個20秒，則幅值閾值A_t由步驟10)的更新公式(5)計算；

3)R波識別數據篩選：根據步驟2)中得到的幅值閾值A_t，選取心電信號數據幅值在[0.72*A_t,1.75*A_t]范圍內的數據進行R波識別，記為數據x(n)，對于幅值不在此范圍的數據，不予識別；

4)斜率閾值求取：若步驟3)中得到幅值篩選后的數據x(n)為心電信號的第一個20秒，信號長度為L，根據公式(2)求得斜率：

S(l)＝-2x(l-2)-x(l-1)+x(l+1)+2x(l+2),l＝3,...,L-2 (2)

并取此20秒數據中斜率S(l)的最大值作為斜率閾值S_t和斜率修正值maxi的初始值，若數據x(n)不為心電信號的第一個20秒，則斜率閾值S_t和斜率修正值maxi由步驟10)的更新公式(6)至(7)計算；

5)QRS波起始點確定：計算出第一個20秒之后的每組20秒數據的斜率，并與斜率閾值S_t比較，當連續兩個心電信號數據的斜率S(l)和S(l+1)均大于閾值S_t時，認為斜率S(l)對應的數據點是一個QRS波段的起點，記該起點的幅值為H；

6)QRS波段R波初判：步驟5)中檢測到一個QRS波段的起點后，在此波段中找到幅值最大的點，該最大點暫記為R波位置；

7)RR間隔確定：已檢測出序號為n的R波位置記為P(n)，由公式(3)計算出RR間隔記I_r，T_s為采樣頻率F_s的倒數：

I_r(n)＝(P(n)-P(n-1))*T_s (3)

平均RR間隔I_ra由公式(4)計算實現，采取最近檢測到的10個間隔I_r確定，

8)QRS波段R波排除：根據步驟7)中得到的平均RR間隔I_ra，在步驟6)檢測R波幅值最大點后，若該最大點與其前一個R波間隔時間I_r(n)>1.66*I_ra，則該最大點與其前一個R波之間可能存在幅值較低的R波漏判，此時降低幅度閾值，令A_t＝0.6*A_t，若I_r(n)<0.6*I_ra，該最大點與其前一個R波間隙過小，認定為誤判；

9)QRS波段R波確定：根據步驟7)中得到的平均RR間隔I_ra，在步驟6)檢測R波幅值最大點后，若該最大點與其前一個R波間隔時間I_r(n)∈(0.6*I_ra，1.66*I_ra)，則認定為識別到一個R波，并記該最大點的幅值為H_R；

10)閾值更新：幅值閾值A_t、斜率閾值S_t和斜率修正值maxi的值根據公式(5)-(7)自適應更新：

S_t＝0.5*maxi (6)

其中，A(n)為序號為n的R波的幅值；

11)閾值自適應更新后，重復步驟2)，直至數據停止傳輸。

2.根據權利要求1所述的一種心電信號實時R波檢測方法，其特征在于，步驟2)中，最大值存在選取規則：為避免前10個最大值中存在同一個R波峰值附近的點，利用高通濾波器去除噪聲后的數據每m個中取一個，然后按照所取點的幅值從大到小排序；m的數值由R波峰值下降到0之間的時間決定，設采樣率為Fs，正常心電信號的一個QRS波群寬度約0.06~0.1s，信號幅度從0到R波峰值再下降到0的時間約為0.03s，，其中，表示向下取整，即不超過的最大整數。