[發明專利]一種自學習ECG QRS波檢測裝置及其自學習方法

有效

• 申請號: 201810157906.2
• 申請日: 2018-02-25
• 公開（公告）號: CN108460350B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 孫美洋;羅星寶;吳少偉
• 申請（專利權）人: 柏塔科技（深圳）有限公司
• 主分類號: G06N3/08
• 分類號: G06N3/08;G06F17/18;A61B5/366;A61B5/346;A61B5/00
• 代理公司: 深圳市恒和大知識產權代理有限公司 44479
• 代理人: 何園園

1.一種自學習ECG QRS波檢測裝置，其特征在于：包括自學習預處理單元和自學習ECGQRS波判定單元，所述自學習預處理單元輸入為ECG數據的Ⅰ導聯數據或Ⅱ導聯數據或Ⅲ導聯數據或多導聯數據，輸出為預處理數據和自學習閾值；自學習ECG QRS波判定單元輸入為預處理數據和自學習閾值，輸出為QRS波標志；

所述自學習預處理單元包括依次連接的差分單元、多點平滑單元、絕對值單元、區間最大值單元、區間閾值單元、自學習閾值計算單元；ECG數據進入差分單元獲得差分后的數據流，差分后數據流進入多點平滑單元做平滑濾波處理，平滑濾波后得到低噪的信號進入絕對值單元，絕對值單元輸出預處理數據；區間最大值單元完成固定區間最大值篩選，篩選出的最大值在區間閾值單元中乘以閾值系數得到區間閾值，區間閾值進入自學習閾值計算單元完成區間閾值減去一個最大值再減去一個最小值后求平均并輸出自學習閾值；

所述自學習ECG QRS波判定單元包括依次相連接的QRS波預判定單元、心率自學習單元、RR間隔點數下閾值單元和QRS波判定單元；所述QRS波預判定單元比較輸入的預處理數據和自學習閾值，同時輸出預判定QRS標志給QRS波判定單元做進一步的篩選，剔除誤檢的QRS波標志；心率自學習單元采用滑動窗口方法得到自學習心率時間，然后計算出心率，并乘以容限系數作為自學習心率閾值上限HB，當自學習心率閾值上限大于自學習ECG QRS波檢測裝置預設最大值時，取該預設最大值作為自學習心率閾值上限HB輸出給RR間隔點數下閾值單元；RR間隔點數下閾值單元根據心率自學習單元求得的自學習心率閾值上限HB，計算RR間隔點數下閾值PT，并輸出給QRS波判定單元做最終QRS波判定；QRS波判定單元根據預判定的QRS波標志和RR間隔點數下閾值PT，如果預判定的兩個QRS波間隔大于RR間隔點數下閾值PT，判定為有效QRS波，否則為無效QRS波。

2.根據權利要求1所述的自學習ECG QRS波檢測裝置，其特征在于：所述ECG數據是Ⅰ導聯或Ⅱ導聯或Ⅲ導聯或多導聯模式下通過ADC采集得到，其中所述Ⅲ導聯分別是右臂電極RA、左臂電極LA、左腿電極LL，所述導聯模式選擇為模擬導聯模式。

3.根據權利要求1所述的自學習ECG QRS波檢測裝置，其特征在于：所述差分單元根據QRS波導數過零點特性，通過檢測ECG斜率的變化來實現QRS波的定位；所述差分操作采用前向差分但不僅限于前向差分。

4.根據權利要求1所述的自學習ECG QRS波檢測裝置，其特征在于：所述閾值系數為0.7～0.8。

5.根據權利要求1所述的自學習ECG QRS波檢測裝置，其特征在于：絕對值單元處理倒R波情況，絕對值后輸出預處理數據序列Z(n)。

6.根據權利要求1所述的自學習ECG QRS波檢測裝置，其特征在于：所述區間最大值單元求固定區間寬度內的預處理數據最大值且對其做上閾值限制，大于預設上閾值則取該預設上閾值作為該區間的最大值。

7.根據權利要求1所述的自學習ECG QRS波檢測裝置，其特征在于：自學習閾值計算單元采用滑動窗口方法實現閾值自學習計算；所述自學習閾值計算單元自學習閾值計算獲得閾值序列TH(n)。

8.根據權利要求1所述的自學習ECG QRS波檢測裝置，其特征在于：QRS波預判定單元根據預處理數據和閾值預先判定是否為QRS波，大于閾值則認為是潛在QRS波，并輸出QRS波標志給QRS判定單元。

9.根據權利要求1所述的自學習ECG QRS波檢測裝置，其特征在于：所述差分單元為一階差分單元或二階差分單元或多階差分單元。

10.根據權利要求1到9中任一種所述的自學習ECG QRS波檢測裝置的自學習方法，其特征在于：該自學習方法包括如下步驟：

S1、在模擬導聯模式下通過ADC采集ECG數據中的Ⅰ導聯數據或Ⅱ導聯數據或Ⅲ導聯數據或多導聯數據做為ECG數據，并將這種數據導入到自學習預處理單元中的差分單元；

S2、差分單元將導入的ECG數據進行前向差分處理，根據QRS波導數過零點特性，得到差分后的數據流，并將該差分后的數據流導入到多點平滑單元；差分單元是根據QRS波導數過零點特性，通過檢測ECG斜率的變化來實現QRS波的定位；

S3、多點平滑單元采用滑動窗口多點平滑對差分后的數據流進行平滑濾波處理，得到低噪的信號并將該低噪的信號導入到絕對值單元，由絕對值單元處理倒R波情況，并輸出預處理數據序列Z(n)；

S4、區間最大值單元求固定區間寬度內的預處理數據最大值且對其做上閾值限制，大于預設上閾值則取該預設上閾值作為該區間的最大值；區間閾值單元把區間最大值單元求得的區間最大值乘以閾值系數得到區間閾值，區間閾值進入自學習閾值計算單元，自學習閾值計算單元采用滑動窗口的方式實現，每次滑動一個固定窗口，而最終的自學習閾值由相鄰的多個窗口區間閾值減去一個最大值再減去一個最小值后求平均得到閾值序列TH(n)并輸出自學習閾值序列TH(n)；

S5、預處理數據序列Z(n)和自學習閾值序列TH(n)傳遞給自學習ECG QRS波判定單元，QRS波預判定單元根據預處理數據和閾值預先判定是否為QRS波，大于閾值則認為是潛在QRS波，并輸出QRS波標志給QRS判定單元；

S6、心率自學習單元采用滑動窗口方法實現，隨著新的預處理數據的進入，每次移動一個窗口，每個窗口有各自的相鄰的兩個QRS波時間間隔，根據多個相鄰的這些窗口的QRS波時間間隔，減去一個最大值，再減去一個最小值，把剩下窗口的QRS波時間間隔求平均得到自學習心率時間，然后計算出心率，并乘以容限系數作為自學習心率閾值上限HB，同時系統存在一個預先設定的心率最大值PHB，當自學習心率閾值上限大于該預設值PHB時，取該預設最大值作為自學習心率閾值上限HB輸出；

S7、RR間隔點數下閾值單元根據心率自學習單元求得的自學習心率閾值上限HB，計算RR間隔點數下閾值PT，并輸出給QRS判定單元做最終QRS波判定；

S8、QRS判定單元根據預判定的QRS波標志和RR間隔點數下閾值PT，如果預判定的兩個QRS波間隔大于RR間隔點數下閾值PT，判定為有效QRS波，否則為無效QRS波。