[發(fā)明專利]一種自學(xué)習(xí)ECG QRS波檢測(cè)裝置及其自學(xué)習(xí)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810157906.2
• 申請(qǐng)日: 2018-02-25
• 公開（公告）號(hào): CN108460350B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫美洋;羅星寶;吳少偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 柏塔科技（深圳）有限公司
• 主分類號(hào): G06N3/08
• 分類號(hào): G06N3/08;G06F17/18;A61B5/366;A61B5/346;A61B5/00
• 代理公司: 深圳市恒和大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44479
• 代理人: 何園園

本發(fā)明公開了一種自學(xué)習(xí)ECG QRS波檢測(cè)裝置及其自學(xué)習(xí)方法，裝置包括自學(xué)習(xí)預(yù)處理單元和自學(xué)習(xí)ECG QRS波判定單元；其自學(xué)習(xí)方法包括如下步驟：S1、ECG數(shù)據(jù)導(dǎo)入到差分單元；S2、ECG數(shù)據(jù)進(jìn)行差分處理；S3、多點(diǎn)平滑單元平滑濾波處理，輸出預(yù)處理數(shù)據(jù)序列Z(n)；S4、區(qū)間最大值單元求最大值；區(qū)間閾值單元得到區(qū)間閾值，輸出自學(xué)習(xí)閾值序列TH(n)；S5、Z(n)和TH(n)傳遞給自學(xué)習(xí)ECG QRS波判定單元，S6、心率自學(xué)習(xí)單元取預(yù)設(shè)最大值作為自學(xué)習(xí)心率閾值上限HB輸出；S7、RR間隔點(diǎn)數(shù)下閾值單元求得計(jì)算RR間隔點(diǎn)數(shù)下閾值PT；S8、QRS判定單元根據(jù)預(yù)判定的QRS波標(biāo)志和RR間隔點(diǎn)數(shù)下閾值PT判定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及ECG檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及一種自學(xué)習(xí)ECG QRS波檢測(cè)裝置及其自學(xué)習(xí)方法。

背景技術(shù)

ECG(Electrocardiograph)QRS波檢測(cè)是心電信號(hào)分析的主要內(nèi)容，QRS波具有波形幅度大、變化快、變化最劇烈的特點(diǎn)，QRS中心頻率在17Hz左右，這些特點(diǎn)是QRS波分析的基礎(chǔ)。如圖1所示是典型的ECG波形，其中11段為P波，12段為Q波，13段為R波，14段為S波，15段為T波，QRS波是其中一段，QRS波是圖1中標(biāo)號(hào)12到標(biāo)號(hào)14這一段。

在ECG檢測(cè)過(guò)程當(dāng)中，人難免會(huì)移動(dòng)，這種情況下產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)偽跡產(chǎn)生隨機(jī)頻率與幅度的噪聲會(huì)造成誤檢和漏檢現(xiàn)象，影響ECG QRS波檢測(cè)的噪聲來(lái)源主要有ECG信號(hào)噪聲主要包括工頻噪聲、基線漂移、運(yùn)動(dòng)偽跡等。

工頻噪聲：人體分布電容和電極環(huán)路受工頻電磁影響產(chǎn)生的噪聲，頻率為50hz及其諧波，幅度較低，表現(xiàn)為心電圖上呈現(xiàn)的規(guī)律性細(xì)小紋波。抑制方法很多，平滑濾波器、陷波濾波器等。

基線漂移：由于人體呼吸、肌肉運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)電極造成一定影響，會(huì)對(duì)心電圖的幅度和形態(tài)有所影響，頻率一般低于1hz，主要分量在0.1Hz，范圍為0.05Hz至幾Hz。基線漂移一般用高通濾波器實(shí)現(xiàn)抑制。

運(yùn)動(dòng)偽跡：由于人體處在活動(dòng)狀態(tài)，人體皮膚和電極之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生較大噪聲，這種運(yùn)動(dòng)偽跡難以消除，頻率以及幅度具有很大的隨機(jī)性，而且對(duì)QRS波檢測(cè)產(chǎn)生很大影響，導(dǎo)致QRS波誤檢，把噪聲當(dāng)成QRS波。同時(shí)由于有的運(yùn)動(dòng)偽跡持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致自學(xué)習(xí)閾值較大，也會(huì)出現(xiàn)漏檢現(xiàn)象。

現(xiàn)有的ECG QRS波檢測(cè)主要有：差分閾值法、小波變換法、模板法等。

其中差分閾值法算法比較簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)性好，是ECG檢測(cè)的基本手段。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，如圖2所示，其中21為微分單元，22為移動(dòng)積分單元，23為閾值比較單元。差分閾值法實(shí)現(xiàn)原理：QRS波上升沿和下降沿斜率與其他波斜率差別大，為ECG斜率變化最大的區(qū)域，差分閾值法即通過(guò)檢測(cè)ECG斜率的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)QRS波的定位。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到斜率大于閾值后就認(rèn)為是QRS波。差分閾值法缺點(diǎn)：算法簡(jiǎn)單，處理速度快，工程應(yīng)用中較容易實(shí)現(xiàn)，但受噪聲及偽差干擾嚴(yán)重，運(yùn)動(dòng)偽跡導(dǎo)致的誤檢比較嚴(yán)重，檢測(cè)效果較差。

小波變換法通過(guò)多尺度分解可在不同分辨率下觀察信號(hào)的局部特征，其實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖3所示，其中31為特征提取單元，32為低通濾波單元，33為求和單元，34為QRS檢波單元。小波變換原理：帶噪ECG信號(hào)變換到小波域上，成為多層次的小波系數(shù)，根據(jù)小波的特性，分析小波系數(shù)的特點(diǎn)，針對(duì)不同需求，結(jié)合常規(guī)的信號(hào)處理方法提出更符合小波分析的新算法來(lái)處理小波系數(shù)，再對(duì)處理后的小波系數(shù)進(jìn)行反變換，將得到所需的目標(biāo)信號(hào)。小波變換缺點(diǎn)：小波變換法具有良好的時(shí)域頻域轉(zhuǎn)換和局部化分析能力，但是缺點(diǎn)是計(jì)算量大，實(shí)時(shí)性不好，處理效率低，不適合實(shí)時(shí)應(yīng)用場(chǎng)合。