[發(fā)明專利]一種心電信號實時R波檢測方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710216936.1 | 申請日： | 2017-04-05 |
| 公開（公告）號： | CN107041743B | 公開（公告）日： | 2020-03-24 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 張麗敏;胡佳偉;顧秀秀;閆鋒;丁健文;王漣 | 申請（專利權(quán)）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(wù)所 32207 | 代理人： | 李湘群 |
| 地址： | 210046 江蘇*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 電信號 實時 檢測 方法 | ||
本發(fā)明涉及一種心電信號實時R波檢測方法。該方法在現(xiàn)有斜率法檢測算法的基礎(chǔ)上，通過實時更新幅值篩選閾值和斜率比較閾值，并增加R波間隔校驗，能夠在較大干擾情況下以更高的正確率實時檢測R波。本發(fā)明具有方法簡單，實時性好，克服干擾能力強，準(zhǔn)確率高的顯著優(yōu)點，適用于便攜式可穿戴心電監(jiān)測設(shè)備的實時R波檢測。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種心電信號R波實時檢測的改進(jìn)方法。
背景技術(shù)
心血管疾病發(fā)病率越來越高，已成為目前對人類生命構(gòu)成最大的危害疾病之一。心電圖(ECG)作為心臟狀態(tài)的重要表征，在檢測心臟疾病時起到非常重要的作用。傳統(tǒng)的PC監(jiān)護儀價格昂貴，體積龐大，不便移動且主要集中在醫(yī)院，而無法實時監(jiān)護患者的病情，給病人和醫(yī)生帶來很大不便。隨著嵌入式和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，可穿戴式心電監(jiān)護設(shè)備應(yīng)運而生，它具有低成本、體積小、可靠性高、操作簡單等優(yōu)點，適用于個人、家庭、中小型醫(yī)院和社區(qū)醫(yī)療單位。可穿戴式心電監(jiān)護設(shè)備需要快速對動態(tài)心電信號進(jìn)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(yù)警、醫(yī)學(xué)咨詢和指導(dǎo)等多種服務(wù)，因此需要一種準(zhǔn)確的實時心電R波檢測方法。
目前，心電R波檢測方法有：差分閾值法，小波變換法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、模板匹配法和斜率法等。其中，差分閾值法正確率較高，但易受到噪聲的干擾；小波變換法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法識別正確率高，但算法復(fù)雜，不適合用于實時檢測；模板匹配法算法簡單，但對高頻噪聲和基線漂移很敏感。斜率法算法簡單，可實現(xiàn)實時檢測，滿足實時心電監(jiān)測的要求，但識別正確率通常不高，如Chan等人提到的一種利用斜率法檢測R波的實時性算法(Tan K F,Chan KL,Choi K.Detection of the QRS complex,P wave and T wave in electrocardiogram[C]//International Conference on Advances in Medical Signal&InformationProcessing.IET,2000:41-47)，該方法的閾值選取固定而導(dǎo)致檢測正確率較低。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是為了提高斜率法R波實時檢測正確率，提出了一種改進(jìn)的實時R波檢測算法，通過實時更新幅值篩選閾值和斜率比較閾值，并增加R波間隔校驗，使得R波檢測正確率顯著提高，而算法運算量只有少量增加，適用于便攜式可穿戴心電監(jiān)測設(shè)備的實時R波檢測。
本發(fā)明提供的一種心電信號實時R波檢測方法，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(shù)據(jù)；
2)幅值閾值求取：若去噪后的心電信號數(shù)據(jù)為心電信號的第一個20秒，對心電信號數(shù)據(jù)進(jìn)行幅值篩選，得到樣本R(n)，n＝1,2，…，N，N為正整數(shù)；選樣本R(n)前10s數(shù)據(jù)中的10個最大值，為防止信號中出現(xiàn)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(chǔ)t：
若去噪后的心電信號數(shù)據(jù)不為心電信號的第一個20秒，則幅值閾值A(chǔ)t由步驟10)的更新公式(5)計算；
3)R波識別數(shù)據(jù)篩選：根據(jù)步驟2)中得到的幅值閾值A(chǔ)t，選取心電信號數(shù)據(jù)幅值在[0.72*At,1.75*At]范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行R波識別，記為數(shù)據(jù)x(n)，對于幅值不在此范圍的數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)x(n)為心電信號的第一個20秒，信號長度為L，根據(jù)公式(2)求得斜率：
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