[發明專利]一種去除運動偽影干擾與心電特征檢測的心電診斷與監護系統

有效

• 申請號: 201910160880.1
• 申請日: 2019-03-04
• 公開（公告）號: CN109907752B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 王量弘;白黎明;黃寶震
• 申請（專利權）人: 王量弘
• 主分類號: A61B5/366
• 分類號: A61B5/366;A61B5/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

1.一種去除運動偽影干擾與心電特征檢測的心電診斷與監護系統，其特征在于：包括心電信號采集器、加速度采集器、存儲器、以及處理器；所述存儲器中存儲有其工作方法指令，所述處理器在執行時運行存儲器中存儲的工作方法指令；

所述工作方法包括以下步驟：

步驟S1：采集心電信號E和加速度信號A，根據心電信號E的頻率，對加速度信號A進行插值和抽樣處理，使得輸出加速度信號B的頻率與心電信號E的頻率一致；

步驟S2：將步驟S1得到的加速度信號B與心電信號E進行自適應濾波，得到濾波后的心電信號F；

步驟S3：對步驟S2得到的心電信號F進行小波提升變換，得到小波系數a1,d1,a2,d2,a3,d3,a4,d4；

步驟S4：對步驟S3得到的小波系數d1,d2,d3,d4進行閾值去噪處理，得到d1`,d2`,d3`,d4`；

步驟S5：對步驟S3得到的小波系數a4進行滑動平均濾波，得到濾波后系數a4`；

步驟S6：使用小波系數d1`,d2`,d3`,d4`,a4`進行提升小波重構，得到重構后的心電信號G；

步驟S7：將步驟S2中得到的心電信號F進行中值濾波處理，得到濾除基線漂移噪聲但是保留QRS復合波群的心電信號H；

步驟S8：使用步驟S7中的心電信號H和步驟S4中得到的小波系數d3`,d4`進行QRS復合波群檢測，判斷Q波、R波和S波的位置；

步驟S9：根據步驟S8中R波的位置與R-R間期閾值檢測算法計算人體心率；

步驟S10：根據步驟S8得到的Q波、R波和S波的位置以及步驟S6得到的重構后的心電信號G，使用窗匹配法匹配相鄰心電波形的QRS波群，并計算相鄰心電波形的方差δ，并將該方差δ反饋步驟S4中的閾值去噪處理中。

2.根據權利要求1所述的一種去除運動偽影干擾與心電特征檢測的心電診斷與監護系統，其特征在于：步驟S1具體為：首先計算心電信號E的頻率m與加速度信號A的頻率n的公倍數p，使用三次樣條插值函數對加速度信號A進行p/n倍插值，然后對插值后的信號進行m/p倍抽樣，最終得到與心電信號E頻率一致的加速度信號B。

3.根據權利要求1所述的一種去除運動偽影干擾與心電特征檢測的心電診斷與監護系統，其特征在于：步驟S2中，所述自適應濾波采用的算法為LMS sign-error，其中，設x(n)為心三軸均方根加速度信號,W(n)為濾波器系數，e(n)表示輸出的心電信號，則采用的濾波器的迭代公式表示為：

W(n+1)＝W(n)+2μsign(e(n))x(n)；

式中，μ為濾波器的步長。

4.根據權利要求1所述的一種去除運動偽影干擾與心電特征檢測的心電診斷與監護系統，其特征在于：步驟S3中，采用Sym4小波進行多層提升變換。

5.根據權利要求1所述的一種去除運動偽影干擾與心電特征檢測的心電診斷與監護系統，其特征在于：步驟S4中，所述閾值去噪處理采用改進折衷的閾值處理函數作為閾值處理函數，其函數表示為：

式中，d_j,k表示輸入的去噪前小波系數，d`_j,k代表經過去噪后的小波系數，α為比例系數；其中λ_j代表閾值，表示為：

式中，n_j為待處理小波系數的長度。

6.根據權利要求1所述的一種去除運動偽影干擾與心電特征檢測的心電診斷與監護系統，其特征在于：步驟S5中，所述滑動平均濾波采用的濾波器的傳輸函數為：

式中，N表示為濾波器階數。

7.根據權利要求1所述的一種去除運動偽影干擾與心電特征檢測的心電診斷與監護系統，其特征在于：步驟S7中，所述中值濾波處理采用兩組不同長度的中值濾波器，一組中值濾波器的長度等于心電信號的采樣速率，心電信號通過濾波器后可以得到基線漂移信號，另一組中值濾波器的長度等于心電信號采樣頻率的30％，心電信號通過濾波器后得到去除緩變的P波信號；將兩組中值濾波器的結果相減，得到只包含QRS復合波群，去除緩變的P波和基線漂移的心電信號。

8.根據權利要求1所述的一種去除運動偽影干擾與心電特征檢測的心電診斷與監護系統，其特征在于：步驟S8中，所述QRS復合波群檢測具體為：采用模糊形態學極值點檢測與校準匹配法，得到極大值點與極小值點；當采用小波分解系數檢測到疑似R波點與模糊形態學檢測與校準匹配法匹配到的極大值/極小值點相近時，將模糊形態學檢測與校準匹配法匹配到的極大值/極小值點標記為R波點；若采用小波分解系數檢測到疑似R波點與模糊形態學檢測與校準匹配法匹配到的極大值/極小值點相距較遠時，將幅值絕對值大的點標記為R波點；R波點前最近的極小值點標記為Q波點，R波點后最近的極小值點標記為S波點。