[發明專利]一種同步記錄的多通道心電信號的增強方法

有效

• 申請號: 201910135294.1
• 申請日: 2019-02-22
• 公開（公告）號: CN109758143B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 劉紅星;陳藝娟;莊建軍
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: A61B5/318
• 分類號: A61B5/318;G06K9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種對同步記錄的多通道心電信號進行增強的方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)讀入同步記錄的多通道心電信號，設為X＝[x₁；x₂；…；x_i…；x_m]，它可以是直接記錄的m通道心電信號，也可以是經過一定預處理的m通道心電信號，預處理可指去直流、基線漂移、50Hz干擾等基本預處理，也可指從腹壁電去除母體心電這樣的綜合性預處理；(2)對讀入的m個通道心電信號X進行R峰的初檢或者叫預檢，在R峰初檢的基礎上并制作m個通道心電信號QRS波群模板矩陣X_QRS＝[x_QRS1；x_QRS2；…；x_QRSi；…；x_QRSm]；(3)求解一個最大化問題求得最優點w_optimized(行向量)；(4)計算y＝w_optimizedX，即為要增強信號，并輸出之。

技術領域

本申請涉及一種基于計算機程序對同步記錄的多通道心電信號進行增強的方法。

實際中存在同步記錄多通道心電信號的場景。譬如，人們經常去醫院做標準12導靜息心電圖檢查，它實際同步記錄了8個通道的人體心電信號；胎兒做心電監護或靜息心電圖檢查時，也往往是同步記錄了3到4個通道的孕婦腹壁電信號，有時還增加同步記錄1路或幾路孕婦胸壁電信號作為參考；常規心電監護儀和動態心電圖(Holter)，也是同步記錄多通道心電信號的情況更為常見。

同步記錄多通道心電信號，較只記錄單通道心電信號，采集系統的成本增加了，但是，它使通過多通道心電信號融合實現心電信號的增強成為可能，人們可以通過對同步記錄的多通道心電信號進行線性合成，合成出一路高信噪比的心電信號，以改善心電信號R波檢測和其他分析的效果。

特別是，對胎心電、動態心電等所記錄信號信噪比較低的場合，多通道心電信號增強顯得非常有必要。以從腹壁電中分離胎心電問題為例，在母體心電成分估計階段，可以用多通道心電信號增強方法增強母體心電成分，在去除母體心電后的胎心電增強階段，也可以用多通道心電增強方法增強胎兒心電信號。

背景技術

設有同步記錄的m個通道的心電信號X＝[x₁；x₂；…；x_i…；x_m]，它是一個m行的矩陣，其中，行向量x_i，i＝1，2，…，m為記錄的第i個通道的心電信號，所謂多通道心電信號的增強，就是要求出一個m維單位組合向量w(行向量)，使得按y＝wX計算出的心電信號y在一定的標準下最強。不同的標準，求出的組合向量w不盡相同，也對應不同的方法。

主分量分析(Principal Component Analysis，PCA)方法確定組合向量w的原理是：它的標準或者說目標函數是max wXX^Tw^T s.t.||w||₂＝1，也就是求一個單位向量w使變換后的信號y具有最大的能量；具體求解時，可求矩陣XX^T的特征值和特征向量，讓w等于對應最大特征值的特征向量即可。該方法求得的一路能量最大的信號，未必是信噪比最強的信號。

獨立分量分析(Independent Component Analysis，ICA)方法確定組合向量w的原理是：求解一個優化問題，使得按照y＝wX變換后的信號y具有最大非高斯性，認為具有最大非高斯性的信號是一個獨立的源信號或者源分量，它的目標函數通常定義為變換后信號y＝wX的峭度(kurtosis)最大或負熵最大，限定||w||₂＝1。但求得的一個獨立源信號，未必就剛好是你想要的獨立源信號，存在一個進一步辨識的問題。獨立源不與信噪比最強等價。