[發明專利]一種心電信號的質量評估方法

有效

• 申請號: 202110322895.0
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113057647B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 舒明雷;王海生;田嵐;王英龍
• 申請（專利權）人: 山東省人工智能研究院;山東大學
• 主分類號: A61B5/346
• 分類號: A61B5/346;A61B5/352
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 支文彬

一種心電信號的質量評估方法，將通過S變換獲得的時頻圖，通過深度殘差收縮網絡和卷積神經網絡的集成神經網絡獲得深度特征，與提取的統計特征結合，使用提出的雙比例損失函數，提取出深度特征，并與統計特征相結合對心電信號的質量進行評估，來解決實際應用中心電信號質量較差的問題，能夠極大的提升12導聯心電信號質量評估的準確率。殘差收縮網絡能夠將數據中存在的很多與當前任務無關的原始信息通過軟閾值處理刪除掉，獲得與當前任務最相關的信息。卷積神經網絡具有參數共享和稀疏連接的優點，能夠將殘差收縮網絡提取出的深度特征進一步提純優化，獲得最適合當前任務的深度特征。

技術領域

本發明涉及心電信號處理技術領域，具體涉及一種心電信號的質量評估方法。

背景技術

心電(ECG)信號作為心臟活動的全面反映，具有非常重要的意義。傳統心電圖需要醫生根據患者心電信號波形的表征信息進行分析，但是由于受到各種噪聲、干擾的影響，會產生大量質量較差的心電記錄，這些會極大地增加醫生的工作量甚至造成錯誤分析，因此，需要對心電信號的質量進行自動評估。

發明內容

本發明為了克服以上技術的不足，提供了一種結合深度殘差收縮網絡和卷積神經網絡，極大的提升12導聯心電信號質量評估的準確率的方法。

本發明克服其技術問題所采用的技術方案是：

一種心電信號的質量評估方法，包括如下步驟：

a)通過心電采集裝置獲得12導聯心電信號E(t)；

b)將獲得的心電信號E(t)分段，將分段后的心電信號片段標記為可接受類及不可接受類；

c)計算機使用BiosPPy工具包中的hamilton segmenter進行R峰檢測獲得包含多個元素的統計特征矩陣StaF；

d)通過S變換將步驟b)中分段標記好的心電信號E(t)的片段轉化為時頻域的二維圖像，將該二維圖像表示為矩陣S(τ,f)；

e)將矩陣S(τ,f)輸入到殘差收縮網絡，獲得收縮特征，將收縮特征輸入到卷積神經網絡中，獲得深度特征矩陣DepF；

f)將統計特征矩陣StaF與深度特征矩陣DepF通過Flatten層變為一維向量拼接在一起，將拼接后的矩陣通過Dense層和Softmax函數獲得質量評估結果。

進一步的，步驟b)中心電信號E(t)切分為10s的等長片段，根據2011PhysioNet/Computing in Cardiology挑戰賽的注解標準將分段后的心電信號標記為可接受類及不可接受類。

進一步的，步驟c)中統計特征矩陣StaF中的特征包括：

c-1)將最大R峰間期作為ECG記錄的質量指標1；

c-2)將最小R峰間期作為ECG記錄的質量指標2；

c-3)將平均R峰間期作為ECG記錄的質量指標3；

c-4)將R峰間期標準差作為ECG記錄的質量指標4；

c-5)將相鄰R峰間期差距大于50ms的比率pNN50作為ECG記錄的質量指標5；

c-6)將R峰密度作為ECG記錄的質量指標6；

c-7)將相鄰R峰間期差值的均方根RMSSD作為ECG記錄的質量指標7；

c-8)將RR間期采樣熵作為ECG記錄的質量指標8。

進一步的，步驟d)中通過公式計算得到時頻譜矩陣S(τ,f)，式中x(t)為待分析的心電信號，τ為時移因子，p為有理數，i為虛數單位，t為時間，e為無理數，f為頻率。