[發明專利]一種基于分段MODWT及自適應閾值的動態心電圖實時濾波方法

有效

• 申請號: 202010521996.6
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111543981B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 楊智;顧林躍;孫斌
• 申請（專利權）人: 浙江好絡維醫療技術有限公司
• 主分類號: A61B5/318
• 分類號: A61B5/318
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 陳琦;陳繼亮

一種基于分段MODWT（Maximal?overlap?discrete?wavelet?transform）及自適應閾值的動態心電圖實時濾波方法，包括：a)采集心電圖信號，根據測試結果確定動態心電圖分析實時參數，對心電圖信號進行分段處理；b)對去均值后分段心電圖信號進行MODWT；c）基于自適應閾值去除噪聲；d）銜接分段信號。本發明基于分段MODWT及自適應閾值方法，對動態心電圖信號進行實時濾波，易于理解，容易實現，精度較高。

技術領域

本發明提出了一種基于分段MODWT及自適應閾值的動態心電圖實時濾波方法，涉及心電圖信號測試領域。

背景技術

心電圖檢查是體檢的常見項目，如果患者疑似有心律失常癥狀，通常也會去醫院做個心電圖，但是，在醫院的幾分鐘或者十幾分鐘心電圖，難以發現問題，這時候醫生可能會給患者一個可以穿戴的心電圖檢測器，佩戴一天、兩周或者更長時間，這會產生幾十、幾百小時的心電圖，即所謂的動態心電圖。與常規心電圖相比較，動態心電圖更容易受到外界因素的干擾，信號中存在大量的工頻干擾、基線漂移和肌電噪聲，目前，對心電信號的噪聲抑制一般采用低通濾波器方法，其中主要的不足在于固定頻帶的濾波不能適應心電信號的隨機性、非平穩性，也難以解決信號與噪聲處于同一頻帶問題。

傳統小波變換具有良好的時-頻局部分析特點，能較好的解決心電信號的非平穩性問題，但在強噪聲背景下，進行小波變換后，不具有平移不變性，且幅度較小的Q、S波處常因為Gibbs振蕩現象，造成信號失真。MODWT是一種高度冗余的非正交小波變換，對樣本容量沒有要求，具有小波系數和尺度系數的平移不變性、無相位扭曲，從而保留了心電信號中有用的特征波形，避免了有用心電信息的損失。在此基礎上，再結合經典的自適應閾值方法，就能較好的去掉同一頻帶內的高頻噪聲。

但MODWT算法運算量較大，為了滿足動態心電圖實時濾波的要求，分析數據不宜過長，需要進行秒級的分段處理，而分段容易引起銜接處的的頓挫和切跡，即使采用常用的邊緣延拓(注：0值、周期、對稱延拓等方法)也難以避免，從而容易導致后期的心電圖診斷出現誤判。

為此，我們綜合考慮心電圖診斷要求，在利用MODWT及自適應閾值的基礎上，提出了基于重疊量的分段濾波——銜接方法，以1秒延遲作為代價，一次分析3秒數據，1秒1次更新，且每次只取中間1秒數據，從而較好的去掉了銜接處的切跡和頓挫，較好的解決了動態心電圖實時濾波問題，易于理解，容易實現，精度較高。

發明內容

本發明的目的，在于克服現有技術的不足提供一種分段MODWT及自適應閾值的動態心電圖實時濾波方法。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種基于分段MODWT及自適應閾值的動態心電圖實時濾波方法，包括：a)采集心電圖信號，根據測試結果確定動態心電圖分析實時參數，對心電圖信號進行分段處理；b)對去均值后分段心電圖信號進行MODWT；c)基于自適應閾值去除噪聲；d)銜接分段信號。所述a)采集心電圖信號，根據測試結果確定動態心電圖分析實時參數，對心電圖信號進行分段處理方法為：

步驟1：采集心電圖信號，采樣頻率為128Hz，以1秒、3秒、5秒、10秒作為分析時長分別進行分析測試，根據實時分析要求，對心電圖信號進行分段；

步驟2：計算分段心電圖信號幅值平均值，去均值,所述該計算公式為：計算分段心電圖信號幅值平均值mean(X₀)：

其中X₀(i)，i＝1,2,3,……N為原始分段信號各采樣點幅值。

作為優選：所述b)對去均值后分段心電圖信號進行MODWT方法為：

步驟1：基于采樣頻率及心電規則對分段信號進行MODWT；

步驟2：基于心電規則，去除干擾頻帶，選定空間濾波頻帶。