[發明專利]一種心電信號采集裝置及質量等級評估和QRS波檢測方法

有效

• 申請號: 202110184620.5
• 申請日: 2021-02-10
• 公開（公告）號: CN112869752B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 袁志勇;袁帥英;杜博;趙儉輝;何紫陽
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: A61B5/318
• 分類號: A61B5/318;A61B5/366;A61B5/256;A61B5/332;A61B5/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 肖明洲

1.一種心電信號質量等級評估和QRS波檢測方法，采用心電信號采集裝置；其特征在于，所述裝置包括若干粘性電極、心電信號采集器、無線傳輸網絡、智能移動設備、云存儲與分析平臺；

所述若干粘性電極分別設置在人體胸腔表面預定部位；

所述若干粘性電極分別與所述心電信號采集器通過導線連接，心電信號采集器所采集的標準12導聯原始心電信號經過ADS1298進行信號放大、A/D轉換操作后轉換為數字信號，再由RC濾波器進行濾波；

信號傳輸網絡，將所述心電信號采集器處理后信號傳輸到智能移動設備；

所述智能移動設備，用于實現心電信號的實時信號質量評估和輕量級QRS波檢測；

所述云存儲與分析平臺用于存儲智能移動設備處理后的數據，以供醫生和研究者進一步分析與處理；

所述方法包括以下步驟：

步驟1：利用可穿戴式心電信號采集裝置采集12導聯心電信號，針對采集的每個通道信號進行QRS波標注并保存，然后將信號數據分割為若干個8s的小片段；

步驟2：將分割后的心電信號針對信號質量進行等級分類，分別劃分為可接受的A、B、C、D四個等級，和不可接受的等級E，然后將五類數據中的每一類分別隨機分為2類，一類作為訓練集，另一類作為測試集；

步驟3：針對每一個質量等級類型的心電信號計算14個信號質量指標SQIs，作為訓練分類模型的特征向量，然后構建基于樸素貝葉斯的分類模型；

步驟4：先用訓練集完成對分類模型的訓練，然后利用測試集對分類模型進行測試；

步驟5：構造輕量級的QRS波檢測算法，利用步驟1中已進行QRS波標注的心電信號測試QRS波檢測算法的性能；

步驟5的具體實現包括以下子步驟：

步驟5.1：對可接受心電信號進行非線性去趨勢，然后再進行低通和帶通濾波；

步驟5.2：使用前向后向IIR濾波器對心電信號進行濾波，以保護QRS復合波峰值頻率部分；

其中，用差分方程定義的移動平均值濾波器m(n)為，濾波器沿窗口長度為W；x(n)心電信號；

步驟5.3：對濾波后的心電信號進行幅值校準；

引入與振幅相關的特征包絡線與m(n)融合以保證無監督狀態下的遠程心電信號質量；

m(n)的振幅包絡線是通過使用一維形態學閉合操作計算的，首先使用給定窗口寬度的最大濾波器計算上包絡g_h(n)，然后使用相同寬度的最小濾波器計算下包絡線g_l(n)；最終得到的信號振幅差值包絡線為：

g_avg(n)＝[g_h(n)-g_l(n)]

通過將m(n)和g_avg(n)相乘獲得最終的特征B(n)；

步驟5.4：確定峰值檢測的閾值；

步驟5.5：在閾值范圍內，將濾波后的信號結合校準的幅值特征進行QRS波檢測；

步驟6：將已訓練好并經過測試的基于樸素貝葉斯的分類模型和輕量級QRS波檢測算法部署到智能移動設備；

步驟7：利用可穿戴式心電信號采集裝置實時采集人體心電信號，并且在智能移動設備上進行心電信號質量等級評估，保留“可接受”的心電信號，丟棄“不可接受”的心電信號，最后對“可接受”的心電信號進行QRS波標注；

步驟8：將經過智能移動設備處理后的心電信號通過無線網絡傳輸到云存儲與分析平臺。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述若干粘性電極分別設置在人體LR，即左鎖骨下；人體RR，即右鎖骨下；人體LL，即左腹部下；人體RL，即右腹部下；V1胸骨右緣第四肋間，V2胸骨左緣第四肋間，V3在V2和V4連線的中點，V4左側第五肋間鎖骨中線處，V5左側腋前線與V4同一水平面，V6左側腋中線與V4和V5同一水平面，所述電極連接到采集器，用于采集12導聯心電信號。