[發明專利]一種基于雙向連通的心電波形提取方法

有效

• 申請號: 202010280351.8
• 申請日: 2020-04-10
• 公開（公告）號: CN111466905B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 樊夏玥;薦志潔;李鐘毓;李柏林;閆金濤
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: A61B5/346
• 分類號: A61B5/346
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 郭瑤

一種基于雙向連通的心電波形提取方法，對心電圖的圖像沿導聯方向縱向投影，確定各個導聯的基線；對心電圖的圖像沿垂直導聯方向橫向投影，得到幾個峰值，記錄兩個相鄰峰值之間的區間；根據各個導聯的基線位，計算導聯與基線的交叉點，對于每一導聯與基線有多個交叉點q，將第j導聯與基線的多個交叉點q放入隊列Q_j中；遍歷隊列Q_j中的交叉點q，選擇滿足約束的交叉點q作為p放入隊列P_j中；復制一個與心電圖相同的圖像IM；以隊列P_j中的每一個交叉點p為基礎，計算雙向連通圖；對雙向連通圖進行采樣，計算距離基線的相對像素值。本發明過程簡潔，易于實現，對不同心電圖像具有良好的適配性，同時誤差更小。

技術領域

本發明涉及一種心電波形提取方法，具體涉及一種基于雙向連通的心電波形提取方法。

背景技術

隨著計算機技術人工智能的發展,心電信號自動識別、分析、歸類的實現成為一個重要研究方向,而研究前提是得到量化的心電數據。為方便醫生的直觀診斷分析，目前醫院所存在大量的心電圖病歷，都是以圖像的形式保存，存儲在心電圖紙或心電圖的電子圖像中。為了后續對心電信號進行計算機自動分析，需要從二維圖像中提取標準數字形式的心電數據。對紙質心電圖而言，首先將他們拍攝或掃描成為電子圖像，之后將電子圖像通過數字圖像處理技術從中提取各個導聯的一維心電數據，整個數字圖像處理過程先對背景網格進行檢測和消除(Badilini F,Erdem T,Zareba W,et al.ECGScan:a method forconversion of paper electrocardiographic printouts to digitalelectrocardiographic files[J].Journal of electrocardiology,2005,38(4):310-318.)，之后提取心電波形。

傳統的心電波形曲線提取方法主要分為兩種，一種是對心電曲線進行追蹤，一種是消除心電曲線的背景(Shen T W,Laio T F.Image processing on ECG chart for ECGsignal recovery[C]//2009 36th Annual Computers in Cardiology Conference(CinC).IEEE,2009:725-728.)。對心電曲線追蹤法使用Snack模型(Badilini F,Erdem T,Zareba W,et al.ECGScan:a method for conversion of paper electrocardiographicprintouts to digital electrocardiographic files[J].Journal ofelectrocardiology,2005,38(4):310-318.)，在圖像中定義活動輪廓曲線，通過最小化其能量函數，動態調整曲線形狀知道與目標曲線一致，但Snack模型算法復雜度高，且存在QRS波處跟蹤效果不理想的問題。消除心電曲線的背景的方法包括通過閾值去除背景提取曲線，也有使用傅里葉變換將ECG圖像分為高頻網格線、低頻ECG波形和噪聲進行波形三部分進行波形提取(Shen T W,Laio T F.Image processing on ECG chart for ECG signalrecovery[C]//2009 36th Annual Computers in Cardiology Conference(CinC).IEEE,2009:725-728.)。現有的曲線提取方法大部分是針對單導聯圖像(Lozano-Fernández F,Mora-Jiménez I,Sanromán-Junquera M,et al.Auto-cropping of phone camera colorimages to segment cardiac signals in ECG printouts[C]//2016Computing inCardiology Conference(CinC).IEEE,2016:421-424.),此時需要對多導聯心電圖進行手動分割，同時如圖1所示，心電圖中常常存在導聯交叉的現象，在將電子心電圖像向數值轉換的過程中，交叉導聯的追蹤分離一直是一個難以解決的問題，楊榮峰等(楊榮峰，魏義祥.掃描心電圖心電軌跡的連續跟蹤算法[J].醫療衛生裝備,2003,24(6):1-2.)提出了一種使用折線對心電圖峰值進行擬合的方法以解決導聯交叉的問題，該算法在某些心拍會造成波幅度和峰位的微小誤差。Baydoun(Baydoun M,Safatly L,Hassan O K A,et al.HighPrecision Digitization of Paper-Based ECG Records:A Step Toward MachineLearning[J].IEEE Journal of Translational Engineering in Health and Medicine,2019,7:1-8)等同樣使用連通性進行心電曲線追蹤，但是其計算連通圖時的迭代次數為啟發式參數，難以適應不同樣式的心電圖像。需要有效的一種心電波形提取方法可以對交叉的心電圖像進行分離，同時具有較高的適配性并盡量降低誤差。