[發明專利]一種快速十二導聯心電信號質量評估方法

在審

• 申請號: 201710348768.1
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107296600A
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 夏勇;賈紅紅;王寬全;張恒貴
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: A61B5/0402
• 分類號: A61B5/0402
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司23206
• 代理人: 高媛

技術領域

本發明涉及一種心電信號質量的評估方法，尤其涉及一種快速十二導聯心電信號質量評估方法。

背景技術

據世界衛生組織(WHO)估計，世界上目前每年有3600萬人死于心血管疾病、糖尿病、呼吸系統疾病和惡性腫瘤等非傳染性疾病，占全球死亡總數的三分之二。其中，心血管疾病是全球范圍內第一位致死、致殘原因。國家心血管病中心公布的《中國心血管病報告2014》顯示：中國心血管病患病率處于持續上升階段，目前，估計全國有心血管病患者2.9億，每5個成人中有1人患心血管病。臨床中的研究表明，心血管疾病是一種可以控制和預防的疾病。因此，對心血管疾病的預防、診斷以及治療具有非常重要的意義和研究價值。

心電圖(Electrocardiogram，ECG)作為心臟電活動在體表的一種綜合表現，蘊涵著豐富的反映心臟節律及其電傳導的生理和病理信息，在一定程度上可以客觀反映心臟各部位的生理狀況，目前已成為心血管疾病無創性檢查診斷的重要方法之一。因此，檢測病人的心電信號是診斷心血管疾病的最主要也是最直接的一種方法。

隨著移動通訊技術的發展，移動醫療已經成為一種趨勢，例如可穿戴設備和手機為那些遠離醫療中心的人們提供了方便。然而要獲得滿足診斷條件的心電圖需要技巧，臨床中醫護人員大部分都是經過訓練后才進行操作的。獲取符合診斷標準的心電圖需要一些基本的要求：適當的皮膚接觸、電極的正確定位和減少干擾等。然而，現實生活中利用手機或者可穿戴設備獲取心電信號的用戶大都是未經過訓練的人員，由于他們對心電信號的采集方法和采集環境不甚了解以及受采集過程中其他因素的干擾，他們獲取到的心電信號中往往包含著很多噪聲，導致心電信號出現質量問題。如果把這些有質量問題的心電信號發送給醫生，不僅增加了醫生的工作量，而且還會影響醫生的診斷結果。

當普通用戶或者患者使用心電采集設備獲取心電信號時，如果設備可以對心電圖的質量進行實時評估，并告知用戶該心電信號的質量是否可以接受，這將會非常有意義。特別是當信號質量很差時，如果能夠及時提醒用戶重新測量，或檢查電極的連接，或檢查其他因素造成的影響，這將讓使用者大大受益，并且可以提高醫生的診斷效率。

從最近一些論文中可以查閱到有關對心電信號質量評估方法的研究，但是這些研究大都只采用一些簡單特征進行評估，其性能極其有限。也有研究者試圖采用大量的復雜特征及分類算法來提高性能，但由于復雜度過高，往往難以在計算資源有限的移動設備上應用。如何有效的平衡算法的復雜度與檢測精度就成為了一個非常重要的問題。

發明內容

針對心電采集設備對心電信號進行質量評估問題，本發明提出了一種快速十二導聯心電信號質量評估方法。利用本方法對十二導聯心電信號質量評估時，可以快速得到評估結果，并且有較高的準確率，具有很高的性價比。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種快速十二導聯心電信號質量評估方法，包括如下步驟：

(1)將心電信號質量評估結果分為可接受與不可接受兩類；

(2)基于心電信號處理設備硬件資源的配置和處理速度，用戶自主選擇質量評估方法；

(3)基于單個導聯內部特性和不同導聯間相關特性對十二導聯心電信號進行特征提取，得到導聯脫落特征X1、信號幅值的平均值X2、導聯電極接反特征X3、鄰近導聯交叉點的數量X4；

(4)如果用戶選擇的質量評估方法是基于閾值法，則直接基于特征與閾值的大小關系得到評估結果，然后跳轉到步驟(8)；

(5)如果用戶選擇的質量評估方法是基于機器學習方法，則對步驟(3)中提取的特征進行處理，得到48維的特征向量；

(6)重復步驟(3)和步驟(5)，獲得大量心電信號的特征數據，對信號進行類別標記，標記為可接受與不可接受兩個類別，基于機器學習方法構建學習與分類系統；

(7)對新的心電測試信號，重復步驟(3)和步驟(5)，獲取新的心電測試信號特征，然后基于步驟(6)中訓練好的分類系統進行分類；

(8)將評估結果反饋給用戶。

本發明具有如下優點：

1、本發明采用閾值法和機器學習兩種方法對心電信號進行質量評估，用戶根據設備的硬件配置自己選擇合適的方法。這兩種方法都基于同一組原始特征，可以快速得到評估結果。其中：閾值法的好處是無需進行樣本訓練，可以快速構建分類系統，分類速度快；機器學習法的好處是可以取得更高的分類精度。