[發(fā)明專利]一種結(jié)合深度學(xué)習(xí)和電生理知識(shí)的多導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)特征點(diǎn)提取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111460169.1
• 申請日: 2021-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN113951893B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 師麗;韓闖;王松偉;王治忠
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);鄭州大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/318
• 分類號(hào): A61B5/318;A61B5/366;A61B5/355;A61B5/358;A61B5/363;A61B5/00
• 代理公司: 寧波海曙甬睿專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33330
• 代理人: 王廣平

1.一種結(jié)合深度學(xué)習(xí)和電生理知識(shí)的多導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)特征點(diǎn)提取方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）多導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)獲取模塊：

通過信號(hào)采集傳感器、隔離電路、放大電路、濾波電路和模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路獲取多導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)，并將多導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)分離為多導(dǎo)聯(lián)信號(hào)，記信號(hào)為X(t)，導(dǎo)聯(lián)數(shù)為M，長度為N，采樣頻率為Fs；

（2）特征點(diǎn)提取模塊：將預(yù)處理后的心電數(shù)據(jù)輸入預(yù)先訓(xùn)練好的模型對(duì)心電信號(hào)特征點(diǎn)進(jìn)行檢測，獲取每個(gè)時(shí)刻采樣點(diǎn)屬于QRS波起止點(diǎn)、QRS波峰值點(diǎn)、QRS波終止點(diǎn)、T波峰值點(diǎn)和T波終止點(diǎn)的概率，并基于固定閾值法提取特征點(diǎn)；

（3）特征點(diǎn)位置修正模塊：在步驟（2）的基礎(chǔ)上，基于動(dòng)態(tài)閾值自適應(yīng)調(diào)整策略和基于電生理知識(shí)的多導(dǎo)聯(lián)互參方法進(jìn)一步修正QRS波起止點(diǎn)、QRS波峰值點(diǎn)、T波峰值點(diǎn)和T波終止點(diǎn)的位置，所述特征點(diǎn)位置修正模塊包括基于電生理知識(shí)的多導(dǎo)聯(lián)互參方法修正特征點(diǎn)的位置和基于動(dòng)態(tài)閾值自適應(yīng)調(diào)整策略修正特征點(diǎn)的位置，其中步驟（1）中12導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)的某個(gè)單導(dǎo)聯(lián)信號(hào)X(t)，基于步驟（2）的方法其每個(gè)采樣點(diǎn)屬于QRS波起始點(diǎn)的概率矩陣為W1=[W₁,W₂,…W_j...W_N]，采用步驟（2）的方法應(yīng)用于M導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)的剩余所有導(dǎo)聯(lián)，則M導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)每個(gè)采樣點(diǎn)屬于QRS波起始點(diǎn)的總概率矩陣為：

W_IN表示第I個(gè)導(dǎo)聯(lián)上第N個(gè)采樣點(diǎn)屬于QRS起始點(diǎn)的概率，I為導(dǎo)聯(lián)索引值，基于電生理學(xué)知識(shí)的多導(dǎo)聯(lián)互參法計(jì)算采樣點(diǎn)在各個(gè)導(dǎo)聯(lián)屬于QRS波起始點(diǎn)的概率均值，并將其作為該導(dǎo)聯(lián)上采樣點(diǎn)屬于QRS起始點(diǎn)的概率，應(yīng)用于N個(gè)采樣點(diǎn)后，每個(gè)采樣點(diǎn)屬于QRS波起始點(diǎn)的概率矩陣為：

其中

其中W_N表示第N個(gè)采樣點(diǎn)屬于QRS起始點(diǎn)的概率；

基于動(dòng)態(tài)閾值自適應(yīng)調(diào)整策略修正特征點(diǎn)的位置，針對(duì)QRS波起始點(diǎn)位置p=[p₁,p₂,…,p_j,…p_y]，通過設(shè)置不同的閾值逐個(gè)檢測矩陣p中所有元素，檢測該元素是否為QRS波起始點(diǎn)，并將結(jié)果保存到矩陣QRS中，具體步驟如下：

步驟a，如果p[1]≥Fs，表示有一個(gè)或多個(gè)QRS波起始點(diǎn)被遺漏，則使用新的概率矩陣Y=[W₁,W₂,…W_p[1]+Fs/5]檢測此范圍內(nèi)的QRS波起始點(diǎn)，按照步驟二中的固定閾值法檢測，且此時(shí)閾值thr2=thr1-0.1，檢測結(jié)果保存到矩陣QRS中，如果QRS為空，則降低閾值為thr3=thr2-0.1，直到QRS不為空，如果QRS不為空，則保存QRS并轉(zhuǎn)到步驟b；如果p[1]＜Fs，p[1]記為第一個(gè)QRS波的起始點(diǎn)，將p[1]保存到矩陣QRS中，然后轉(zhuǎn)到步驟b進(jìn)行下一步；

步驟b，逐個(gè)檢測矩陣p中p[2]到p[y-1]間的所有元素，檢測該元素是否為QRS波起始點(diǎn)，記p[j]為待檢測的第j-1個(gè)點(diǎn)，如果(p[j]- QRS [-1])≥1.2×Fs, 則p[j]和QRS[-1]之間漏檢QRS波起始點(diǎn)，則使用新的概率矩陣Z=[W_{QRS[-1]+ 1/5*Fs},…W_p[j]-1/5*Fs]檢測此范圍內(nèi)的QRS波起始點(diǎn)，按照步驟二中的固定閾值法檢測，且此時(shí)閾值thr3=thr1 -0.1，檢測結(jié)果保存到矩陣QRS中，如果QRS為空，則降低閾值為thr4=thr3 -0.1，直到QRS不為空，如果QRS不為空，則保存QRS并轉(zhuǎn)到步驟c；如果(p[j]- QRS [-1])＜1.2×Fs, p[j]為QRS波的起始點(diǎn)，將p[j]保存到矩陣QRS中，然后轉(zhuǎn)到步驟c進(jìn)行下一步；

步驟c，如果p[-1]≤N-Fs，則p[-1]和N之間漏檢QRS波起始點(diǎn)，則使用新的概率矩陣T=[W_{P[-1]+ Fs/5},…W_N]檢測此范圍內(nèi)的QRS波起始點(diǎn)，按照步驟二中的固定閾值法檢測，且此時(shí)閾值thr5=thr1 -0.1，檢測結(jié)果保存到向矩陣QRS中，如果QRS為空，則降低閾值為thr6=thr5 -0.1，直到QRS不為空，如果QRS不為空，則保存QRS；如果p[-1]＞N-Fs, p[j]為QRS波的起始點(diǎn)，將p[j]保存到矩陣QRS中，最后QRS=[QRS₁,QRS₂,…, QRS_j,…,QRS_z]，其中z表示基于動(dòng)態(tài)閾值自適應(yīng)調(diào)整方法QRS波起始點(diǎn)的個(gè)數(shù)；j表示索引值，按相同的方法提取QRS波峰值點(diǎn)、QRS波終止點(diǎn)、T波峰值點(diǎn)和T波終止點(diǎn)。