一种叠加检测心电波形R点的方法

摘要

本发明公开了一种叠加检测心电波形R点的方法，属于心电波形检测领域，主要包括如下步骤：一、排除脱落、信号小、干扰大的导联；步骤二、叠加处理未排除掉的导联所测得的波形图；步骤三、用动态阈值判断R点；步骤四、对误分析和漏分析的补偿分析。本发明抗干扰性强，实时性强，准确率高。

权利要求

1.一种叠加检测心电波形R点的方法，采用对多导联波形的叠加分析方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一、排除脱落、信号小、干扰大的导联，

步骤二、叠加处理未排除掉的导联所测得的波形图，包括以下详细步骤：(1)差分：对每一未排除掉的导联所测得的波形图进行差分运算，得到一个差分波形图，并将未排除掉的导联的数量计为N；

(2)取绝对值并叠加：将上述每一差分波形图取绝对值处理，将处理后的各波形图进行叠加；

(3)平方并归一化处理：将叠加后的结果进行平方，将平方后的结果乘以稳定系数(4)积分：将归一化后的结果进行积分运算，得到一个叠加波形图；

步骤三、用动态阈值判断R点，

步骤四、对误分析和漏分析的补偿分析。

2.根据权利要求1所述的一种叠加检测心电波形R点的方法，其特征在于：所述步骤一排除脱落、信号小、干扰大的导联中，脱落的导联是指波形图中所有峰值为零的导联，

信号小的导联是指波形图中所有峰值小于设定的小信号阈值的导联，干扰大的导联是指在任意1秒钟内，波形图的最大峰值大于第一干扰阈值且最小峰值小于第二干扰阈值的导联。

3.根据权利要求2所述的一种叠加检测心电波形R点的方法，其特征在于：小信号阈值为0.15毫伏，第一干扰阈值为5毫伏，第二干扰阈值为-5毫伏。

4.根据权利要求1所述的一种叠加检测心电波形R点的方法，其特征在于：所述步骤三包括以下步骤，(1)初始判定阈值的确定，

(2)判定阈值的动态调整。

5.根据权利要求4所述的一种叠加检测心电波形R点的方法，其特征在于：所述初始判定阈值的确定以下方式任选其一，在叠加波形图上取任取7个连续的峰值点，去掉一个最大值和一个最小值，再取平均值的二分之一作为初始阈值，将大于初始判定阈值的峰值作为R点，以初始阈值判定前三个R点；

或者在叠加波形图上任取5秒的数据，去掉一个最大值和一个最小值，再取平均值的二分之一作为初始阈值，将大于初始阈值的峰值作为R点，以初始阈值判定前三个R点。

6.根据权利要求4所述的一种叠加检测心电波形R点的方法，其特征在于：所述判定阈值的动态调整是指，对于第四个及第四个以后的R点的判定，取此点之前的三个连续R点的平均值的二分之一作为此点的判定阈值。

7.根据权利要求1所述的一种叠加检测心电波形R点的方法，其特征在于：所述步骤四对误分析的补偿分析如下，

(1)删除高大T波被误判为R点的情况，其中高大T波是指叠加波形图中与前一波峰之间的距离小于300毫秒且小于二分之一前一个相邻波峰之间距离的波形；

(2)删除尖峰干扰被误判为R点的情况，其中尖峰干扰是指叠加波形图中峰值大于四分之一最大峰值，且波形宽度小于30毫秒的波形；

(3)删除漂移干扰被误判为R点的情况，其中漂移干扰是指在差分波形图中确定为R点的前后40毫秒范围内，波形的峰值均为正或者均为负的波形。

8.根据权利要求1所述的一种叠加检测心电波形R点的方法，其特征在于：所述步骤四对漏分析的补偿分析具体如下，

漏分析是指在距离前两个R点间隔的1.5倍的间隔范围内还未找到R点进行回查时，满足峰值大于判定阈值的二分之一的波形。

说明书

一种叠加检测心电波形R点的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种在心电波形中检测R点的方法，尤其是一种叠加检测多导联心电波形R点的方法，属于心电波形检测领域。

背景技术

[0002] 心电图也称心电描记术(ECG)，是一种经胸腔的以时间为单位记录心脏的电生理活动，并通过皮肤上的电极捕捉并记录下来的诊疗技术。ECG的工作原理可以简单概括为：在每次心跳心肌细胞去极化的时候会在皮肤表面引起很小的电学改变，这个小变化被心电图记录装置捕捉并放大即可描绘心电图。在心肌细胞处于静息状态时，心肌细胞膜两侧存在由正负离子浓度差形成的电势差，去极化即是心肌细胞电势差迅速向0变化，并引起心肌细胞收缩的过程。在健康心脏的一个心动周期中，由窦房结细胞产生的去极化波有序的依次在心脏中传播，先传播到整个心房，经过“内在传导通路”传播至心室。如果在心脏的任意两面放置2个电极，那么在这个过程中就可以记录到两个电极间微小的电压变化，并可以在心电图纸或者监视器上显示出来。

[0003] R点是心电图中最明显的一个点，正确检测R点是整个心电图自动分析的基础，R点检测方法是心电图相关研究的热点。现有的R点检测方法基本上都是基于单导联的心电波形或者基于多导联波形中的主分析导联波形进行分析的。在导联脱落、信号峰值小或者干扰大的时候就很难做出检测，且难以排出尖峰脉冲、高大T波、漂移干扰的影响，计算量大，实时性不强，算法复杂。

[0004] 通常在肢体上可以放置2个以上的电极，它们两两组成一对进行测量(如左臂电极(LA)，右臂电极(RA)，左腿电极(LL)可以这样组合：LA+RA，LA+LL，RA+LL)。每个电极对的输出信号称为一组导联。导联简单的说就是从不同的角度去看心脏电流的变化。心电图的种类可以以导联来区分，如3导联心电图、5导联心电图、12导联心电图、18导联心电图等。

[0005] 导联，在心电图描记术里，在不同的语境中，导联这个术语可以有多个词义；按照通常的说法，导联可以指连接电极和心电图仪器的电缆；“左手导联”中“导联”指的是放置于左手或其附近的电极；导联也可以指放置在人体某一位置的电极所测到的信号图像，而不是连接在肢体上的电极。本专利中提到的导联指的是放置在人体某一位置的电极。

[0006] 波形图，是指放置在人体某一位置的电极某一时间段内所测到的完整信号图像，本专利中提及的波形图都有其相对应的导联；信号图像可以用显像仪器显示，也可以用相关仪器存储、记录、运算；波形是指波形图中某一段图像。

[0007] 波形图的原始图像和处理后的图像一般都是周期波形；在一个周期内，波形瞬时出现的最大绝对值，称为峰值；多个周期里峰值中的最大的值称为最大峰值。

发明内容

[0008] 本发明需要解决的技术问题是提供一种叠加检测心电波形R点的方法，其抗干扰性强，实时性强，准确率高。

[0009] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

[0010] 一种叠加检测心电波形R点的方法，采用对多导联波形的叠加分析方法，包括如下步骤，

[0011] 步骤一、排除脱落、信号小、干扰大的导联，

[0012] 步骤二、叠加处理未排除掉的导联所测得的波形图，

[0013] 步骤三、用动态阈值判断R点，

[0014] 步骤四、对误分析和漏分析的补偿分析。

[0015] 本发明技术方案的进一步改进在于：

[0016] 所述步骤一排除脱落、信号小、干扰大的导联中，

[0017] 脱落的导联是指波形图中所有峰值为零的导联，

[0018] 信号小的导联是指波形图中所有峰值小于设定的小信号阈值的导联，

[0019] 干扰大的导联是指在任意1秒钟内，波形图的最大峰值大于第一干扰阈值且最小峰值小于第二干扰阈值的导联。

[0020] 本发明技术方案的进一步改进在于：小信号阈值为0.15毫伏，第一干扰阈值为5毫伏，第二干扰阈值为-5毫伏。

[0021] 本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤二包括以下步骤，

[0022] (1)差分：对每一未排除掉的导联所测得的波形图进行差分运算，得到一个差分波形图，并将未排除掉的导联的数量计为N；

[0023] (2)取绝对值并叠加：将上述每一差分波形图取绝对值处理，将处理后的各波形图进行叠加；

[0024] (3)平方并归一化处理：将叠加后的结果进行平方，将平方后的结果乘以稳定系数[0025] (4)积分：将归一化后的结果进行积分运算，得到一个叠加波形图。

[0026] 本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤三包括以下步骤，

[0027] (1)初始判定阈值的确定，

[0028] (2)判定阈值的动态调整。

[0029] 本发明技术方案的进一步改进在于：所述初始判定阈值的确定以下方式任选其一，

[0030] 在叠加波形图上取任取7个连续的峰值点，去掉一个最大值和一个最小值，再取平均值的二分之一作为初始阈值，将大于初始判定阈值的峰值作为R点，以初始阈值判定前三个R点；

[0031] 或者在叠加波形图上任取5秒的数据，去掉一个最大值和一个最小值，再取平均值的二分之一作为初始阈值，将大于初始阈值的峰值作为R点，以初始阈值判定前三个R点。

[0032] 本发明技术方案的进一步改进在于：所述判定阈值的动态调整是指，对于第四个及第四个以后的R点的判定，取此点之前的三个连续R点的平均值的二分之一作为此点的判定阈值。

[0033] 本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤四对误分析的补偿分析如下，[0034] (1)删除高大T波被误判为R点的情况，其中高大T波是指叠加波形图中与前一波峰之间的距离小于300毫秒且小于二分之一前一个相邻波峰之间距离的波形；

[0035] (2)删除尖峰干扰被误判为R点的情况，其中尖峰干扰是指叠加波形图中峰值大于四分之一最大峰值，且波形宽度小于30毫秒的波形；

[0036] (3)删除漂移干扰被误判为R点的情况，其中漂移干扰是指在差分波形图中确定为R点的前后40毫秒范围内，波形的峰值均为正或者均为负的波形。

[0037] 本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤四对漏分析的补偿分析具体如下，[0038] 漏分析是指在距离前两个R点间隔的1.5倍的间隔范围内还未找到R点进行回查时，满足峰值大于判定阈值的二分之一的波形。

[0039] 由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

[0040] 本发明提出的一种叠加检测心电波形R点的方法，排除脱落、干扰大、信号小的导联，选择信号质量较好的导联进行叠加及归一化处理，设置动态阈值调整方法，不仅使得R点更加明显，而且抑制其他波形，便于R点的查找，准确率高。

[0041] 步骤一排除脱落、干扰大、信号小的导联，基于多导联检测R波，在对波形图进行R点突出、其他波形抑制的运算前，先将信号不合格的导联排除，相对于先运算后排除的方法，减少了运算量；且如果信号不合格的导联混入到信号较好的导联一并处理，增大了检测出现偏差的可能性。

[0042] 步骤二叠加处理为排除掉的导联对应的波形图，经过差分、取绝对值并叠加、平方并归一化处理、积分这几个步骤，突出了R点处的波形，有效抑制了其他的如T波等波形。

[0043] 步骤三用动态阈值判断R点，设定动态的阈值使得判定R点时，阈值根据不同的个体状况、仪器的差异和随着时间可能产生的仪器温度漂移等而变化，使得阈值的设置更符合实际的应用状况，提高了对R点的判断准确性。

[0044] 步骤四中针对高大T波、尖峰干扰、漂移干扰等易被分析成R点的误判断，做了删除的补救措施，高大T波、尖峰干扰、漂移干扰等具有不同而又不易被排除的形态，极容易由于算法的不灵敏被误判断为R波，设置对误判断的补救措施，能够及时排除干扰，有效减少误分析率，提高检测的准确性。

[0045] 步骤四中对室性早搏容易被遗漏的漏判断，提出了补偿分析方法，有效减少漏分析率，使R点的检测更加准确。

附图说明

[0046] 图1是本发明的数据处理流程框图；

[0047] 图2是脱落的导联的波形图；

[0048] 图3是小信号的导联的波形图；

[0049] 图4是大干扰导联的的波形图；

[0050] 图5是心电一导联的原波形图；

[0051] 图6是心电一导联的差分波形图；

[0052] 图7是心电一导联的叠加波形图；

[0053] 图8是叠加波形图中的高大T波示意图；

[0054] 图9是叠加波形图中的尖峰干扰示意图；

[0055] 图10是差分波形图中的漂移点示意图；

[0056] 图11是叠加波形图中的漏分析示意图。

具体实施方式

[0057] 下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

[0058] 一种叠加检测心电波形R点的方法，采用对多导联波形的叠加分析方法，包括如下步骤，

[0059] 步骤一、去除信号质量差导联：

[0060] 将下列波形定义为质量差导联，如图2～4所示：

[0061] (1)脱落的导联：将波形图中峰值为零的导联定义为脱落导联。

[0062] (2)信号小的导联：将波形图中峰值小于设定的小信号阈值的导联定义为信号小的导联；小信号阈值优选取值0.15毫伏。

[0063] (3)干扰大的导联：将波形图中任意1秒的时间范围内，最大峰值大于第一干扰阈值、最小峰值小于第二干扰阈值的波定义为干扰大的导联。第一干扰阈值优选取值5毫伏，第二干扰阈值优选取值-5毫伏。

[0064] 步骤二、将质量较好导联对应的波形图叠加处理：

[0065] (1)差分：每一导联进行差分运算，并计算质量较好导联的数量；

[0066] A1(x)＝A1(x+10)-A1(x-10)；

[0067] A2(x)＝A2(x+10)-A2(x-10)；

[0068] AN(x)＝AN(x+10)-AN(x-10)，得到一个差分波形图，其中，N为质量好导联的个数，10表示前10ms和后10ms的值。

[0069] (2)取绝对值并叠加：做完差分后，每一导联取绝对值，然后将各导联叠加。

[0070] ASum(x)＝|A1(x)|+|A2(x)|+…+|AN(x)|

[0071] (3)平方并归一化处理：对叠加波形进行平方，并乘以稳定系数。

[0072]

[0073] (4)积分：

[0074] 将归一化后的结果进行积分运算； 得到一个叠加波形图。

[0075] 步骤三、用动态阈值判断R点：

[0076] (1)初始判定阈值的确定：在积分结果上任意找到7个连续峰值点或者任意5秒之内的数据，去掉一个最大值和一个最小值，再取平均值的二分之一作为初始判定阈值。将大于初始阈值的峰值作为R点；以初始阈值判定前三个R点。

[0077] (2)判定阈值的动态调整：取前三个连续R点的平均值的二分之一作为新的R点判定阈值；

[0078] 例如：初始化找到了7个峰值点(并且小于5秒的数据)A1(x)、A2(x)、A3(x)、A4(x)、A5(x)、A6(x)、A7(x)，去掉最小值A1(x)和最大值A7(x)，那么然后就将大于初始阈值的峰值作为第八个R点。第九R点和第十R点也是同初始阈值进行比较判断。在判断第11R点时，取第8、第9、第10的平均的二分之一作为比较阈值，即以此类推，

[0079] 步骤四、对误分析及漏分析的补偿分析方法。

[0080] 如果个别导联存在高大T波、尖峰干扰、漂移干扰等易被分析成R点的情况时，采用上述叠加分析方法能够有效地将R点形变得更明显，同时削弱这些干扰，便于R点的查找。

[0081] 如果大多数导联存在高大T波、尖峰干扰、漂移干扰等易被分析成R点的情况，或者室性早搏等不易被分析到的情况时，那么对叠加处理后的波形做进一步的分析。

[0082] ①叠加波形图中高大T波被分析成R点的情况，如图8所示：高大T波使得相邻波峰之间的距离出现异常，波形与前一波峰之间的距离RR2＜300ms，并且 时，即前一波峰之间的距离小于前一个相邻波峰之间距离的二分之一时，此波形为高大T波，将此高大T波误判为R点的情况删除。

[0083] ②叠加波形图中尖峰干扰被分析成R点的情况，如图9所示：尖峰干扰处波形峰值大于 的波形宽度，且波形宽度Δt<30ms，其中 表示四分之一最大峰值，将尖峰干扰误判为R点的情况删除。

[0084] ③在差分波形图中漂移干扰易被分析成R点的情况，如图10所示：

[0085] 漂移干扰处波形在确定为R点的前后40毫秒的波形范围内，峰值全为正或者全为负，将此漂移干扰误判为R点的情况删除。

[0086] 大多数导联存在室性早搏等易被漏分析的情况：如图11所示，当查找到t1位置，即距离为前一次R点间隔的1.5倍时，还未找到R点时，进行回查。如果满足峰值大于二分之一动态阈值时，则将此由于室性早搏引起的漏分析的R点增加上。