一种心电信号实时心率检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种心电信号实时心率检测方法及系统，方法包括步骤：S1、将接收到的模拟心电信号转化为数字心电信号；S2、对数字心电信号中的导联II信号进行预处理；S3、根据预处理后的导联II信号得到RR间隔；S4、根据RR间隔计算心率；S5、输出计算得到的心率。系统包括：用于接收模拟心电信号的输入装置；用于将模拟心电信号转换为数字心电信号的A/D转换器；用于对数字心电信号中的导联II信号进行预处理的预处理模块；用于根据预处理后的导联II信号获取RR间隔的R波检测模块；用于根据RR间隔计算心率的计算模块；用于输出心率的输出模块。实施本发明专利技术能克服现有技术心电信号心率检测中噪声的干扰，在较大精确度检测心率的同时满足实时性的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种心电信号实时心率检测方法及系统
本专利技术涉及生物医学工程
，特别涉及一种心电信号实时心率检测方法及系统。
技术介绍
心率是表明身体运动和机能的重要指标，也是心电信号所提供的最基本信息。目前对心率检测的方法大多采用检测心电信号中R波的位置，计算RR间隔，然后通过相应的公式计算得到心率，但由于采集过程中噪声的干扰以及一些疾病本身R波位置不明显，心率检测方法仍有待提高，一些复杂的算法虽然能比较精确的检测R波，但所需时间较长，实时性不好，影响其在临床上的使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术心电信号心率检测中噪声的干扰，以及不能满足检测过程实时性的要求，提供一种心电信号实时心率检测方法及系统，在较大精确度检测心率的同时满足实时性的要求。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种心电信号实时心率检测方法，所述方法包括如下步骤：S1、将接收到的模拟心电信号转化为数字心电信号；S2、对所述数字心电信号中的导联II信号进行预处理；S3、根据预处理后的导联II信号检测得到当前的RR间隔；S4、根据所述检测得到的RR间隔计算心率；S5、输出计算得到的心率；所述步骤S2包括：S21、对所述数字心电信号中的导联II信号先后进行低通滤波和高通滤波；S22、对滤波处理后的导联II信号进行差分处理；S23、对差分处理后的导联II信号进行平方处理；S24、对平方处理后的导联II信号进行移动平均处理。本专利技术所述的心电信号实时心率检测方法，所述步骤S3包括：S31、对所述步骤S2中进行预处理后的导联II信号的参数进行初始化，所述参数包括所述步骤S2中进行预处理后的导联II信号的最大波峰值、信号峰值、噪声峰值、初始化RR间隔、处理信号的前一个峰值；S32、获取所述预处理后的导联II信号的极大值点，并进一步根据所述极大值点确定所述预处理后的导联II信号的峰值，再将所述预处理后的导联II信号的峰值与第一阈值比较确定所述预处理后的导联II信号的R波斜率产生的峰值；所述第一阈值根据所述最大波峰值、信号峰值、噪声峰值确定；S33、根据获取到的R波斜率产生的峰值确定当前的RR间隔并输出。本专利技术所述的心电信号实时心率检测方法，所述步骤S32包括：S321、确定所述预处理后的导联II信号的极大值点；S322、若信号在所述极大值点后能够衰减到所述极大值的一半及以下，则确定该极大值为所述预处理后的导联II信号的一个峰值。本专利技术所述的心电信号实时心率检测方法，所述步骤S33包括：S331、判断所述预处理后的导联II信号的峰值是否大于第一阈值；S332、若所述预处理后的导联II信号的峰值大于第一阈值，则所述预处理后的导联II信号的峰值为R波斜率产生的峰值，将所述预处理后的导联II信号的峰值位置减去前一次峰值位置得到当前的RR间隔并根据所述预处理后的导联II信号的峰值重新计算并更新所述信号峰值、第一阈值；S333、若所述预处理后的导联II信号的峰值不大于第一阈值，但所述预处理后的导联II信号的峰值与前一次峰值位置的间隔大于初始化RR间隔的预定倍数，则更新所述步骤S331中的第一阈值为第二阈值，并跳转至所述步骤S32；所述第二阈值为所述步骤S331中第一阈值的一半；S334、若所述预处理后的导联II信号的峰值不大于第一阈值，且所述预处理后的导联II信号的峰值与前一次峰值位置的间隔不大于初始化RR间隔的预定倍数，则所述预处理后的导联II信号的峰值为噪声峰值，根据所述噪声峰值重新计算并更新所述噪声峰值、第一阈值和第二阈值。本专利技术所述的心电信号实时心率检测方法，所述心电信号实时心率检测系统包括：用于接收模拟心电信号的输入装置；与所述输入装置相连的，用于将所述模拟心电信号转换为数字心电信号的A/D转换器；与所述A/D转换器相连的，用于对所述数字心电信号中的导联II信号进行预处理的预处理模块；与所述预处理模块相连的，用于将预处理后的信号进行R波检测以获取当前的RR间隔的R波检测模块；与所述R波检测模块相连的，用于根据检测得到的RR间隔计算心率的计算模块；与所述计算模块相连的，用于输出计算得到的心率的输出模块；所述预处理模块包括用于对所述导联II信号进行滤波处理的滤波模块、与所述滤波模块相连的用于对滤波后的导联II信号进行差分处理的差分模块、与所述差分模块相连的用于对差分后的导联II信号进行平方处理的平方模块、与所述平方模块相连的用于对平方后的导联II信号进行移动平均处理的移动平均模块；所述滤波器模块包括用于滤掉所述导联II信号中的低频分量的低通滤波器和与所述低通滤波器相连的用于滤掉所述导联II信号中的高频分量的高通滤波器。本专利技术所述的心电信号实时心率检测方法，所述R波检测模块包括：与所述与处理模块相连的用于对预处理后的导联II信号的参数进行初始化的初始化模块，所述参数包括所述预处理后的导联II信号的最大波峰值、信号峰值、噪声峰值、初始化RR间隔、处理信号的前一个峰值；与所述初始化模块相连的用于获取所述预处理后的导联II信号R波斜率产生的峰值的峰值获取模块，所述峰值包括R波斜率产生的峰值和噪声峰值；与所述峰值获取模块相连的用于根据获取到的R波斜率产生的峰值输出当前的RR间隔的RR间隔获取模块。本专利技术所述的心电信号实时心率检测方法，所述峰值获取模块包括用于确定所述预处理后的导联II信号的极大值的取极大值模块和与所述取极大值模块相连的用于在信号自动衰减到极大值的一半及以下，取该极大值为所述预处理后的导联II信号的峰值的取值模块。本专利技术所述的心电信号实时心率检测方法，所述RR间隔获取模块包括与所述峰值获取模块相连的，用于判断所述峰值是否大于第一阈值的第一判断模块，所述第一阈值根据所述最大波峰值、信号峰值、噪声峰值确定；与所述第一判断模块相连的第一更新模块，用于在若所述峰值大于第一阈值时，将所述峰值位置减去前一次峰值位置得到当前的RR间隔并根据所述峰值重新计算并更新所述信号峰值、第一阈值；与所述第一判断模块相连的，用于在所述峰值不大于第一阈值时判断所述峰值与前一次峰值位置的间隔是否大于初始化RR间隔的预定倍数的第二判断模块；与所述第二判断模块、第一判断模块分别相连的第二更新模块，用于在所述峰值与前一次峰值位置的间隔不大于初始化RR间隔的预定倍数时根据所述噪声峰值重新计算并更新所述噪声峰值、第一阈值；与所述第二判断模块、第一判断模块分别相连的第三更新模块，用于在所述峰值与前一次峰值位置的间隔大于初始化RR间隔的预定倍数时将第一判断模块中的阈值更新为第二阈值，所述第二阈值为所述第一阈值的一半；所述第二更新模块还与所述峰值获取模块相连，用于在阈值更新后重新进入到所述峰值获取模块。因此，本专利技术可以获得以下的有益效果：对信号进行预处理，采用滤波的方法去除噪声，突出QRS综合波信息，减少了R波检测时其它信息的干扰；采用回溯的方法寻找R波，避免了由于R波的漏检而带来的计算错误；同时由于通过RR间隔计算心率，每次得到一个R波信息便更新心率，在满足较大精确度检测心率的同时实现了心率的实时检测。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术一个实施例的心电信号实时心率检测系统的总体结构示意图；图2是本专利技术一个实施例的心电信号实时心率检测系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种心电信号实时心率检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1、将接收到的模拟心电信号转化为数字心电信号；S2、对所述数字心电信号中的导联II信号进行预处理；S3、根据预处理后的导联II信号检测得到当前的RR间隔；S4、根据所述检测得到的RR间隔计算心率；S5、输出计算得到的心率。

【技术特征摘要】
1.一种心电信号实时心率检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1、将接收到的模拟心电信号转化为数字心电信号；S2、对所述数字心电信号中的导联II信号进行预处理；S3、根据预处理后的导联II信号检测得到当前的RR间隔；S4、根据所述检测得到的RR间隔计算心率；S5、输出计算得到的心率；所述步骤S2包括：S21、对所述数字心电信号中的导联II信号先后进行低通滤波和高通滤波；S22、对滤波处理后的导联II信号进行差分处理；S23、对差分处理后的导联II信号进行平方处理；S24、对平方处理后的导联II信号进行移动平均处理；所述步骤S3包括：S31、对所述步骤S2中进行预处理后的导联II信号的参数进行初始化，所述参数包括所述步骤S2中进行预处理后的导联II信号的最大波峰值、信号峰值、噪声峰值、初始化RR间隔、处理信号的前一个峰值；S32、获取所述预处理后的导联II信号的极大值点，并进一步根据所述极大值点确定所述预处理后的导联II信号的峰值，再将所述预处理后的导联II信号的峰值与第一阈值比较确定所述预处理后的导联II信号的R波斜率产生的峰值；所述第一阈值根据所述最大波峰值、信号峰值、噪声峰值确定；S33、根据获取到的R波斜率产生的峰值确定当前的RR间隔并输出。2.如权利要求1所述的心电信号实时心率检测方法，其特征在于，所述步骤S32包括：S321、确定所述预处理后的导联II信号的极大值点；S322、若信号在所述极大值点后能够衰减到所述极大值的一半及以下，则确定该极大值为所述处理后的导联II信号的一个峰值。3.如权利要求1所述的心电信号实时心率检测方法，其特征在于，所述步骤S33包括：S331、判断所述预处理后的导联II信号的峰值是否大于第一阈值；S332、若所述预处理后的导联II信号的峰值大于第一阈值，则所述预处理后的导联II信号的峰值为R波斜率产生的峰值，将所述预处理后的导联II信号的峰值位置减去前一次峰值位置得到当前的RR间隔并根据所述预处理后的导联II信号的峰值重新计算并更新所述信号峰值、第一阈值；S333、若所述预处理后的导联II信号的峰值不大于第一阈值，但所述预处理后的导联II信号的峰值与前一次峰值位置的间隔大于初始化RR间隔的预定倍数，则更新所述步骤S331中的第一阈值为第二阈值，并跳转至所述步骤S32；所述第二阈值为所述步骤S331中第一阈值的一半；S334、若所述预处理后的导联II信号的峰值不大于第一阈值，且所述预处理后的导联II信号的峰值与前一次峰值位置的间隔不大于初始化RR间隔的预定倍数，则所述预处理后的导联II信号的峰值为噪声峰值，根据所述噪声峰值重新计算并更新所述噪声峰值、第一阈值和第二阈值。4.一种心电信号实时心率检测系统，其特征在于，所述心电信号实时心率检测系统包括：用于接收模拟心电信号的输入装置(1)；与所述输入装置(1)相连的，用于将所述模拟心电信号转换为数字心电信号的A/D转换器(2)；与所述A/D转换器(2)相连的，用于对所述数字心电信号中的导联II信号进行预处理的预处理模块(3)；与所述预处理模块(3)相连的，用于将预处理后的信号进行R波...

【专利技术属性】
技术研发人员：马亚全，
申请(专利权)人：深圳华清心仪医疗电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44