用于ECG监视的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种用于处理ECG信号以去除或减少所述ECG信号中可归因于EMG和/或运动伪影产生的噪声的方法、系统、设备和装置。所述装置的所有方面共用的新颖算法可包含对ECG信号进行小波分解以产生一组近似系数和多组细节系数，将所述组近似系数的子集局部拟合为二阶多项式，通过所述经局部拟合的二阶多项式调整所述组近似系数，将所述细节系数中的一些系数设置为零，以及基于所述组修改的近似系数或所述多组修改的细节系数重建具有减少的噪声的EGG信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于ECG监视的系统和方法相关申请案的交叉参考本申请案主张2012年3月28日申请的美国临时申请案第61/616,890号和2013年3月12日申请的美国专利申请案第13/797,889号的优先权，所述两个申请案在此明确地以其全文引用的方式并入本文中。
本专利技术涉及ECG监视且，更具体来说，涉及用于处理ECG信号以减少信号中的噪声的系统、方法和装置。
技术介绍
心电图(ECG)为表示由心产生的脉冲的电信号。ECG信号和波形是通过P、QRS和T波来特性化，如图1中所见，其是在心肌的心房和心室收缩及放松期间产生。图1说明典型ECG信号10的实例，其相对来说无任何破坏或噪声。ECG信号10演示特性P波12、Q波14、R波16、S波18和T波20特征。可使用粘着在受试者的皮肤上的在心外部的区域中的电极来获取ECG信号。可使用电极的一个表面上的粘着剂将这些电极贴附到皮肤上。电极可接着从心中和心周围的电活动获得信号。术语“ECG信号”和“信号”可指ECG电极的模拟输出，以及经处理或未经处理的经取样数据点，例如，使用A/D转换器产生的经取样数据点。可对模拟信号和/或经取样数据点进行滤波。可接着进一步处理所述信号、存储所述信号及/或将所述信号传输或投送到经配置以显示信号的装置。包含电力线干扰、运动伪影和肌电图(EMG)信号的伪影因“噪声”破坏了ECG信号且影响特征检测算法的性能。其还影响临床医师的准确诊断。归因于测试受试者的移动和靠近心的其它肌肉的电活动，因此常常出现运动和EMG伪影。被破坏的ECG信号(例如，具有运动和EMG伪影的ECG信号)可见于图2和3中。被破坏的ECG信号中的长周期噪声(在图2中最显著)通常是由受试者运动引起的且被称作运动伪影。图2和3两者中所展示的被破坏的ECG信号中的较高频率失真可能由环绕心或靠近心的肌肉的电活动引起。此类型的失真被称作EMG伪影。
技术实现思路
本专利技术的系统、方法和装置各自具有若干方面，所述方面中的任何单一者均不独自负责其所需属性。在不限制如通过以下的权利要求书表达的本专利技术的范围的情况下，现在将简洁地论述一些特征。在考虑此论述之后，且特别在阅读题为“实施方式”的章节之后，应理解本专利技术的特征如何提供优点，包含减少ECG信号中的可归因于受试者运动和非心肌活动产生的噪声。在一个方面中，提供一种用于处理ECG信号以减少所述ECG信号中的噪声的方法。所述方法包含将含有伪影的ECG信号小波分解，产生一组近似系数和多组细节系数。可修改所述近似系数，去除运动伪影。可通过首先将所述近似系数的邻近子集局部拟合为二阶多项式来修改所述近似系数。在将所述近似系数局部拟合为二阶多项式之后，可通过所述经局部拟合的二阶多项式，通过将所述二阶多项式从所述对应近似系数中减去来调整所述组原始的近似系数，从而产生一组修改的近似系数。可对所述细节系数进行阈值处理以产生多组修改的细节系数，所述多组修改的细节系数可用以去除所述ECG信号中的EMG伪影。所述阈值处理可为位置阈值处理，且可通过至少部分基于所述细节系数相对于所述ECG信号的R波的位置将所述细节系数中的一些细节系数设置为零来执行。在另一实施方案中，所述方法进一步包含从所述修改的近似系数和经阈值处理的细节系数重建所述ECG信号，从而产生与所述原始ECG信号相比较来说具有减少的噪声的ECG信号。在另一方面中，提供一种用于处理ECG信号以减少所述ECG信号中的噪声的系统或设备。所述系统或设备包含处理器，所述处理器经配置以将含有噪声的ECG信号小波分解，从而产生一组近似系数和多组细节系数。所述处理器经进一步配置以修改所述近似系数和/或细节系数。在另一实施方案中，所述处理器可经进一步配置以从所述修改的近似系数和经阈值处理的(例如，修改的)细节系数重建所述ECG信号，从而产生与所述原始的ECG信号相比较来说具有减少的噪声的ECG信号。在又一实施方案中，所述系统或设备进一步包含ECG电极、A/D转换器，和经配置以用于粘着于受试者的身体上的天线。在另一方面中，提供一种用于处理ECG信号以减少所述ECG信号中的噪声的装置。所述装置包含用于将ECG信号小波分解以产生一组近似系数和多组细节系数、修改所述组近似系数及对所述细节系数进行阈值处理的装置。在一个实施方案中，所述装置可进一步包含用于从所述修改的近似系数和经阈值处理的(例如，修改的)细节系数重建所述ECG信号的装置。本专利技术中所描述的方法、系统和装置可以用硬件、软件、固件或其任何组合来实施。如果以硬件来实施，那么可将设备作为集成电路、处理器、离散逻辑或其任何组合来实现。如果以软件来实施，那么可在例如微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或数字信号处理器(DSP)等一或多个处理器中执行软件。最初可将执行所述方法、系统和装置的软件存储于计算机可读媒体中且在处理器中载入及执行所述软件。因此，本专利技术还预期一种包括指令的计算机可读存储媒体，所述指令在于处理器中执行时使得所述处理器在接收到ECG信号时，将所述ECG信号小波分解以产生一组近似系数和多组细节系数，修改所述组近似系数，且对所述细节系数进行阈值处理，从而减少所述ECG信号中的噪声。本专利技术的一或多个方面的细节在附图及以下描述中加以阐述。从描述和图式并从权利要求书将显而易见本专利技术中所描述的技术的其它特征、目标和优点。附图说明图1展示具有特性P、QRS和T波的典型ECG信号或波形的实例。图2展示被EMG和运动伪影破坏的ECG信号的实例。图3展示被EMG和运动伪影破坏的ECG信号的实例。图4展示用于处理ECG信号以去除或减少由EMG和/或运动伪影引起的噪声的方法的一个实施方案的过程流程图。图5展示修改近似系数的方法的一个实施方案的过程流程图。图6展示通过将细节系数中的至少一些细节系数设置为零而修改细节系数的方法的一个实施方案的过程流程图。图7展示用于处理ECG信号以去除或减少噪声的方法的一个实施方案的过程流程图。图8展示被噪声破坏的ECG信号与经处理从而减少噪声之后的ECG信号之间的比较的实例。图9展示被噪声破坏的ECG信号与经处理从而减少噪声之后的ECG信号之间的比较的实例。图10展示被噪声破坏的ECG信号与经处理从而减少噪声之后的ECG信号之间的比较的实例。图11展示用于处理ECG信号以减少或去除ECG信号中的噪声的系统、设备或装置的一个实施方案的功能框图。图12A展示用于处理ECG信号以去除或减少ECG信号中的噪声的系统、设备或装置的一个实施方案的功能框图。图12B展示用于处理ECG信号以去除或减少ECG信号中的噪声的系统、设备或装置的一个实施方案的功能框图。具体实施方式本文中所描述的新颖方法和系统涉及处理ECG信号以减少ECG信号中的噪声。根据一个实施方案，提供一种用于处理ECG信号的方法。所述方法包含将ECG信号小波分解以产生一组近似系数和多组细节系数，及修改所述近似系数和/或细节系数。在一些实施方案中，所述方法进一步包含从修改的近似系数和/或修改的(例如，经位置阈值处理的)细节系数重建ECG信号。如下文进一步描述，这些修改的实施方案在减少ECG信号中的共同噪声源中非常有效。小波分解涉及以逐渐降低的分辨率近似信号，其中逐次近似的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于减少ECG信号中的噪声的计算机实施方法，所述方法包括：用处理器将ECG波形小波分解以产生一组近似系数和多组细节系数；以及用处理器修改所述组近似系数以减少可归因于在所述ECG波形的获取期间的受试者运动产生的噪声。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.28 US 61/616,890;2013.03.12 US 13/797,8891.一种用于减少ECG信号中的噪声的计算机实施方法，所述方法包括：用处理器将ECG波形小波分解以产生一组近似系数和多组细节系数；以及用处理器修改所述组近似系数以减少可归因于在所述ECG波形的获取期间的受试者运动产生的噪声，其中所述修改所述组近似系数包括：将所述近似系数的邻近子集局部拟合为二阶多项式；以及通过减去所述二阶多项式的对应值来调整所述组近似系数以产生一组修改的近似系数。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括将D1、D2和D3组细节系数的值设置为零。3.根据权利要求1到2中任一权利要求所述的方法，其进一步包括通过下述步骤对所述分解的所述细节系数进行位置阈值处理以减少可归因于所述ECG波形中的EMG信号产生的噪声：将距R波的距离大于预定距离的细节系数设置为零，且使距R波的距离小于或等于预定距离的细节系数保持不变。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述经位置阈值处理的细节系数包括D4和D5组细节系数。5.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括：至少部分基于所述修改的近似系数的导数确定所述ECG波形的R波的地点；以及通过下述步骤对所述分解的细节系数进行位置阈值处理，以减少可归因于所述ECG波形中的EMG信号产生的噪声：将距R波的距离大于预定距离的细节系数设置为零，且使距R波的距离小于或等于预定距离的细节系数保持不变。6.根据权利要求1、2、4和5中任一权利要求所述的方法，其中所述组近似系数包括5阶近似系数。7.一种ECG信号处理设备，所述设备包括：处理器，其经配置以：将ECG波形小波分解以产生一组近似系数和多组细节系数；以及修改所述组近似系数以减少可归因于在所述ECG波形的获取期间的受试者运动产生的噪声，其中所述处理器经进一步配置以通过下述步骤修改所述组近似系数：将所述近似系数的邻近子集局部拟合为二阶多项式；以及通过减去所述二阶多项式的对应值来调整所述组近似系数以产生一组修改的近似系数。8.根据权利要求7所述的设备，其中所述处理器经进一步配置以通过下述步骤对所述分解的细节系数进行位置阈值处理以减少可归因于所述ECG波形中的EMG信号产生的噪声：将距R波的距离大于预定距离的细节系数设置为零，且使距R波的距离小于或等于预定距离的细节系数保持不变。9.根据权利要求7或8所述的设备，其中所述设备包括ECG电极、A/D转换器和经配置以用于粘着在受试者的身体上的天线。10.一种用于减少ECG信号中的噪声的计算机实施方法，所述方法包括：用处理器将ECG波形小波分解以产生一组近似系数和多组细节系数；以及通过下述步骤对所述分解的细节系数进行位置阈值处理，以减少可归因于所述ECG波形中的EMG信号产生的噪声：将距R波的距离大于预定距离的细节系数设置为零，且使距R波的距离小于或等于预定距离的细节系数保持不变。11.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括用处理器修改所述组近似系数以减少可归因于在所述ECG波形的获取期间的受试者运动产生的噪声。12.根据权利要求11所述的方法，其中修改所述组近似系数包括将所述近似系数的邻近子集局部拟合为二阶多项式，以及通过减去所述二阶多项式的对应值来调整所述组近似系数以产生一组修改的近似系数。13.一种ECG信号处理设备，所述设备包括：处理器，其经配置以：将ECG波形小波分解以产生一组近似系数和多组细节系数；以及通过以下步骤对所述分解的细节系数进行位置阈值处理，以减少可归因于所述ECG波形中的EMG信号产生的噪声：将距R波的距离大于预定距离的细节系数设置为零，且使距R波的距离小于或等于预定距离的细节系数保持不变。14.根据权利要求13所述的设备，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮纳·马尔齐利亚诺，阿姆里什·奈尔，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US