[發明專利]基于心電圖和心震圖聯合采集的信號特征提取與數據壓縮方法

在審

• 申請號: 202211419049.1
• 申請日: 2022-11-14
• 公開（公告）號: CN115736945A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 李江濤;王昊悅;汪毅峰;嚴澤鑫;徐崢一;曹暉;李運甲;趙政
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: A61B5/352
• 分類號: A61B5/352;A61B5/11;A61B5/353;A61B5/355;A61B5/358;A61B5/36
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開的基于心電圖和心震圖聯合采集的信號特征提取與數據壓縮方法，利用輕量化的算法實現了心電信號與心震信號的特征點標注，具有高度的實時性，適用于實時的便攜式心臟健康監護模式。該算法利用歸一化后的一階微分信號的香農信息熵實現R波的識別，利用R波的定位及心震信號高頻成分的包絡線實現IM點與AC點的定位，提高了特征點識別的準確性，適用于多種場景下心電信號與心震信號的測量結果。該方法根據心電信號與心震信號的特征點識別結果提取了完整的信號特征，通過對不同信號特征的時間序列進行信息粒化處理實現數據的壓縮，能夠在滿足計算與存儲輕量化的同時為心臟健康狀況診斷提供全面的信息，有利于提高診斷的準確性。

技術領域

本發明屬于醫療設備信息處理技術領域，具體涉及一種基于心電圖和心震圖聯合采集的信號特征提取與數據壓縮方法。

背景技術

心血管疾病嚴重威脅著人類的生命健康，對于心血管疾病的防治始終是醫療衛生領域的重點工作之一。心電圖和心震圖均包含豐富的醫學信息，二者分別從電學維度和力學維度上反映人體心臟活動狀態。由于心臟的活動具有電-機械偶聯的特點，因此將心電圖和心震圖進行聯合采集能夠獲取更加豐富的心臟生理參數，有利于提高心血管疾病診斷的準確性，從而更好地服務于心血管疾病的防治。

為適應未來遠程醫療、智慧醫療、分布式醫療等新型醫療模式，便攜式的智能心臟健康監護設備不斷發展，而實時的便攜式心臟健康監護模式對信號的智能處理及分析提出了新的需求。大量醫學實踐表明，心電信號中的特征波段，如P波，QRS波，T波等分別與心臟中特定部位的活動緊密關聯，而心震信號中的特征點，如MC點、AO點、RE點、AC點、MO點、IM點、IC點、RF點等也分別對應著心臟運動過程中特定的生理事件，因此可以通過對這些特征波進行聯合分析以實現準確的心血管疾病診斷。

由于普通單片機的運行速度和存儲容量有限，要實現實時的信號處理及分析需要使用輕量化的算法，而傳統的信號特征提取算法往往需要占用較大的運算資源，無法滿足信號的智能處理及分析需求，另一方面，實時信號采集結果的重復性會導致存儲數據的大量冗余，為數據的存儲帶來壓力。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種基于心電圖和心震圖聯合采集的信號特征提取與數據壓縮方法，具有很高的準確性、完整性和實時性，能夠滿足新型醫療模式下使用便攜式的智能心臟健康監護設備的實時心臟健康監護模式對信號的智能處理及分析的需求，為心臟健康狀況的智能診斷提供支持。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于心電圖和心震圖聯合采集的信號特征提取與數據壓縮方法，包括如下步驟：

S1,使用濾波的方法對同步采集的原始心電信號和心震信號進行處理以濾除原始信號中包含的噪聲成分，獲得去噪后的心電信號和心震信號，同時獲取心震信號的高頻成分；

S2，對S1中去噪后的心電信號進行一階微分計算，并獲取一階微分信號的香農信息熵的峰值包絡線；

S3，利用S2中香農信息熵的峰值包絡線定位心電信號R波的位置；

S4,將S3中確定的心電信號R波位置代入S1中去噪后的心電信號，實現心電信號中P波、Q波、S波和T波的定位；

S5，獲取S1中心震信號高頻成分的峰值包絡線，結合S3中確定的心電信號R波的位置信息，實現心震信號IM點與AC點的定位；

S6，將S5中確定的心震信號IM點與AC點的位置代入S1中去噪后的心震信號，實現心震信號中MC點、AO點、RE點、MO點、IC點、RF點的定位；

S7，利用確定位置的心電信號的P波、Q波、R波、S波和T波及心震信號的MC點、AO點、RE點、AC點、MO點、IM點、IC點、RF點分別獲取心電信號、心震信號的時間間隔特征及幅值特征以及心電信號與心震信號聯合的時間間隔特征，以此作為后續心臟健康狀況診斷算法的輸入數據；