[發明專利]一種基于心電信號的心率計算方法

在審

• 申請號: 201710495246.4
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107095665A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 周楊;張雅勤;劉傳銀;張長安;朱文濤
• 申請（專利權）人: 四川長虹電器股份有限公司
• 主分類號: A61B5/0245
• 分類號: A61B5/0245;A61B5/0456
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所51213
• 代理人: 蔣金梅,李潔

技術領域

本發明涉及醫學電子信息領域，具體涉及一種基于心電信號的心率計算方法。

背景技術

心電圖是臨床最常用的檢查之一，應用廣泛，包括幫助診斷心律失常、心肌缺血、心肌梗死等。心電圖記錄的是隨心動周期變化的體表特定位置的電位差。心電信號是典型的人體電信號，人體電信號本質是兩點的電位差信號。直接加電壓于身體并通過一定的導聯方式就可以觀察到心電信號。導聯方式即輸入導線與電極放置在機體特定的測試部位(正輸入端)、參比部位(負輸入端)和接地部位的連接方式。在心電圖學中，雙極肢體導聯又稱標準I、II、III導聯，它是以兩肢體間的電位差作為所獲取的體表心電。由于雙極肢體導聯系統獲取的心電圖中有較大的R波，因此利用雙極肢體導聯就能夠可靠地識別每次心跳并進行節律分析。

如果能夠從某一導聯的心電信號中準確識別出所有R波，那么根據相鄰R波的時間間隔就可以很容易得到心率值。顯然利用雙極肢體導聯(如I導聯)獲取的心電信號R波幅值較大的特點，可以方便快捷識別其中的R波。

由于心電信號容易因呼吸、肢體運動等產生基線漂移，以及易受肌電信號干擾，因此現有技術直接在原始心電信號上自動準確尋找R波有較大難度。

發明內容

本發明的目的是針對上述現有技術中不足，提出基于心電信號的差分信號搜尋R波的心率計算方法，用于解決上述問題。

為了達到上述的技術效果，本發明采取以下技術方案：一種基于心電信號的心率計算方法，包括以下步驟：

第一步：獲取心電信號的差分絕對值信號

給定一段時長L秒的肢體導聯I導聯心電信號x1(n)，其中n＝1，1、2、…、f*L，f為信號采樣頻率；計算其差分信號d_x1(n)＝x1(n+k)–x1(n)，其中n＝1、2、…、f*L–k，k為小于n的一個正整數；對差分信號d_x1(n)中各個元素取絕對值，得到差分絕對值信號abs_d_x1(n)；

第二步：搜索峰值點

對差分絕對值信號abs_d_x1從起始位置點開始搜索，當遇到幅值大于thres1的點p1，則在區間[p1，p2]上搜索幅值大于thres1的點的數量cnt1，其中p2、p1為點的索引值，且p2與p1的時長間距為0.1秒，如果cnt1/(p2–p1)大于閾值thres2，thres2＝0.5，則將[p1,p2]區間上幅值最大點定義為一個峰值點；然后，從p2+1點繼續采用上述方法向前搜索，如此循環直到差分絕對值信號abs_d_x1結束位置時停止搜索；此過程將獲得若干個峰值點的集合A＝{a1,a2,…}，a1、a2……分別表示各峰值點；

第三步：定位R波

在心電信號x1(n)上以集合A中各峰值點為中心的鄰域，即區間[ai–d，ai+d]上搜索最大幅值點，這些點即為R波頂點；其中ai表示集合A＝{a1,a2,…}中任意一峰值點的相應索引值，d為正整數；

第四步：計算心率

計算相鄰兩R波頂點的時間間隔T，由T可以換算得到一個瞬時心率；對所有瞬時心率求平均，即可得到該時長L秒內的平均心率；其中T的單位為秒。

進一步的技術方案是：在第一步中，L≥2。

進一步的技術方案是：第二步中，令閾值thres1＝4*m，其中m為差分絕對值信號abs_d_x1的均值。

進一步的技術方案是：第三步中，d為0.1*f向下取整的結果，f為信號采樣頻率。

進一步的技術方案是：第四步中，瞬時心率為60/T。

進一步的技術方案是：第一步中，k為0.01*f向下取整的結果，f為信號采樣頻率。

本發明與現有技術相比，具有以下的有益效果：本發明提供的方法從采集的一段連續心電信號序列中提取特征點(如R波頂點)，并計算出相鄰特征點間的時間間隔，再計算這些時間間隔的均值，利用該均值即可換算得到一定時間長度內的平均心率。該方法可以快速準確地從心電信號中自動計算得到心率值。

附圖說明

圖1是本發明實施例心電信號x1(n)的示意圖；

圖2是本發明實施例差分絕對值信號abs_d_x1(n)的示意圖。

具體實施方式

下面結合本發明的實施例對本發明作進一步的闡述和說明。

實施例：