[發明專利]一種運動狀態下心率計算方法、系統及計算機存儲介質

有效

• 申請號: 202210069711.9
• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN114521880B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 龔渝順;魏良;李永勤;謝佳玲;何密;陳碧華;王建杰
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍軍醫大學
• 主分類號: A61B5/0245
• 分類號: A61B5/0245
• 代理公司: 重慶雙馬智翔專利代理事務所(普通合伙) 50241
• 代理人: 顧曉玲

1.一種運動狀態下心率計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

采集心電信號，并實時同步截取時長為t的數據，對其進行預處理后得到心電信號數據x(n)；

對心電信號數據x(n)進行膨脹運算并粗粒化提取，得到類正弦心率信號z(n)；

膨脹運算的具體步驟為：

以L為長度的移動窗，1個采樣點為移動步長，對x(n)或y(n)進行峰峰值ppv的計算，得到連續的峰峰值信號x_p1(n)，L＝δ×f_s，f_s為采樣率，δ為系數；以均值為閾值計算信號x_p1(n)的占空比其中為滿足條件的數據樣點數；

修正移動窗口長度η為系數；

以L_new為長度的移動窗，1個采樣點為移動步長，對x(n)或y(n)進行峰峰值ppv的計算，得到連續的峰峰值信號x_p2(n)；

粗粒化提取的具體步驟為：對x_p2(n)進行長度為L_new移動平均濾波，得到類正弦心率信號z(n)；

對類正弦心率信號z(n)進行傅里葉變換，得到頻譜s(f)；

于頻譜s(f)中尋找到峰值頻率，根據峰值頻率計算心率和峰值頻率能量占比；若峰值頻率能量占比大于設定值，則輸出心率；若峰值頻率能量占比小于設定值，則將當前心率與上一次心率計算結果進行比較，若兩者的差值的絕對值小于α，α為正實數，則輸出心率；若兩者的差值的絕對值大于α，則對頻譜s(f)以峰值頻率為中心進行抑制得到抑制后的頻譜信號s₁(f)，將抑制后的頻譜信號s₁(f)作為新的頻譜s(f)重新執行該步驟，直至達到心率輸出標準或迭代次數達到預設次數后，輸出當前計算得到的心率。

2.根據權利要求1所述的運動狀態下心率計算方法，其特征在于，獲取心電信號數據x(n)后，識別心電信號數據x(n)中是否存在高幅度尖刺干擾，如存在高幅度尖刺干擾，則對高幅度尖刺干擾進行抑制，然后對抑制后的心電信號數據y(n)進行膨脹運算并粗粒化提取，得到類正弦心率信號z(n)；如不存在高幅度尖刺干擾，則對心電信號數據x(n)進行膨脹運算并粗粒化提取，得到類正弦心率信號z(n)。

3.根據權利要求1所述的運動狀態下心率計算方法，其特征在于，所述預處理包括對截取的時長為t的數據進行帶通濾波，得到心電信號數據x(n)。

4.根據權利要求2所述的運動狀態下心率計算方法，其特征在于，對高幅度尖刺干擾進行抑制的步驟為：

構建加權函數w(n)對心電信號數據x(n)中的高幅度尖刺干擾進行抑制，得到信號y(n)：y(n)＝w(n)·x(n)；

加權函數w(n)的計算步驟為：

首先定位心電信號數據x(n)中所有大于幅度閾值Th的數據樣本位置posi，并計算其寬度wide，以長度L為窗寬，1個采樣點為移動步長對心電信號數據x(n)進行峰峰值ppv的計算，得到連續的峰峰值信號x_p(n)，并使x_p(n)數據長度與心電信號數據x(n)保持一致，其中L＝δ×f_s，fs為采樣率，δ為系數；

加權函數其中，hanning()為窗函數，Th為識別高幅度尖刺干擾的幅度閾值。

5.根據權利要求1所述的運動狀態下心率計算方法，其特征在于，峰值頻率能量占比計算公式為：峰值頻率能量占比f_peak為峰值頻率，μ為常數，s(f_i)為頻譜s(f)中對應頻率f_i時的頻譜能量。

6.根據權利要求1所述的運動狀態下心率計算方法，其特征在于，根據上一次心率計算結果對α進行分段設置，上一次心率計算結果越高，α越小。