[發明專利]一種心室除極關鍵點檢測方法

有效

• 申請號: 201910261215.1
• 申請日: 2019-04-02
• 公開（公告）號: CN109875550B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 徐久強;賈玉其;邵建新;張金鵬;馮家樂
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: A61B5/0402
• 分類號: A61B5/0402;A61B5/0452;A61B5/0472
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉;梅洪玉

本發明屬于計算機技術與心電圖技術的交叉領域，公開一種心室除極關鍵點檢測方法。基于閾值法和局部距離變換法思想，對預處理過的ECG信號，在已知QRS波群主峰位置的條件下，對對應心室除極的多種形態QRS波群準確、快速地定位其起點、Q點、R點、S點和J點，并且計算簡單、易于實現，為多種ECG處理問題提供一種新的解決途徑，比如QRS波群分類、心電軸計算等。相對于小波變換方法，本方法速度更快、適用范圍更廣、更適用于商業使用；相對于傳統的斜率比值法，本方法的抗干擾性更強、適用范圍更廣。

技術領域

本發明屬于計算機技術與心電圖技術的交叉領域，是一種基于閾值法和局部距離變換法的心室除極關鍵點檢測方法。

背景技術

心電圖(Electrocardiogram，ECG)記錄了心臟在每個心動周期中心臟活動伴隨著的電信號的變化，記錄了心臟興奮的發生、傳播及恢復的過程，其形態變化反映了人體心臟功能，是判斷心臟狀態的參考依據，準確識別心電信號的變化特征顯得至關重要。

心電信號的幅度范圍大約在10μV-5mV，頻率范圍大約在0.05-100Hz。典型的心電信號波形如圖2所示：心電信號由許多特征部分組成，分別為P波、Q波、R波、S波、T波，其中Q波、R波、S波構成QRS波群。QRS波群是心室除極在ECG上的表現。QRS波群起點對應于Q波峰之前的第一個斜率突變點，QRS波群的結束點對應于S波峰之后的第一個斜率突變點，這個點也叫做J點。QRS波群的起點、Q波峰值點、R波峰值點、S波峰值點與QRS波群結束點共同組成心室除極關鍵點。

對于ECG自動診斷系統來說，QRS波群起點、Q點、R點、S點、J點的準確定位極其重要。一些自動診斷算法以QRS波群起點的水平線作為基線，是計算其他各個波幅值的基礎。QRS波群形態是診斷多種疾病的重要依據。其中以QRS波群的時限、類型(主要包括qRs，qR，Rs，QS，qS，rSR’，等等)、幅值、起點、J點等參數最為關鍵。

目前有公開的尋R算法有很多，但是在實際使用中并不理想，因其沒有考慮QRS波群的多種形態，例如尋R算法對QS型、rSR’型無力；對病態的QRS波群檢測的準確率低下。在尋QRS波群起點和結束點的算法上，目前還沒有公認成熟的算法。目前亟需一種實用的準確的尋找心室除極關鍵點的算法。

發明內容

本發明為了克服現有算法存在的不足，提供一種適用于各種心室除極形態的通用算法，用以尋找QRS波群起點、Q點、R點、S點、QRS波群終點，其中QRS波群終點又稱為J點。對采集到的人體心電數字信號標記為V(t)，其中V是電壓，單位mV，t是時間，單位s。心電信號為離散值，每連續兩個采樣點之間的時間間隔是相等的，與采樣率相關。該類問題首先需要進行信號質量評估，在評估結果的基礎上選擇去基線漂移算法及濾波算法，以得到相對理想的心電信號y(x)。后續操作均基于處理后的心電信號。

心室除極關鍵點檢測步驟如下：

Step1，對經過去基線漂移及濾波處理過的心電信號y(x)，使用尋QRS波群主峰算法，尋得QRS波群主峰MP位置；該位置可能是R波主峰也可能是Q、S波主峰。在MP點左右0.07s內掃描所有候選波，候選波包括正向波和負向波；所述候選波定義為時限大于0.04s、高度大于0.15mV的波；由于干擾不可避免的存在和濾波產生的微弱形變，該標準不同于明尼蘇達編碼。

Step2，在候選波中，正向波峰值點描述為CR，負向波峰值點描述為CS；根據CR和CS分為以下四種情況：

1)當CR數量為0且CS數量等于1時，確定此情況下沒有R波，則CS點為Q點與S點的重合點，此時QRS波群是QS型，CS點為CQ點；

2)當CR數量為1時，在CR點左0.06s內最低點，接近R者優先，作為CQ點；

3)當CR數量為2時，在第一個CR左0.06s內最低點，接近R者優先，作為CQ點；