一种便携式心电仪所测单导联心电图的筛查识别系统技术方案

本发明专利技术涉及一种便携式心电仪所测单导联心电图的筛查识别系统，其特征在于，该筛查识别系统包括心电图预处理模块、标定模块、心动周期划分模块和输出模块；所述预处理模块用于对单导联心电信号进行滤波处理，滤除原始心电信号中的噪声和基线漂移保留正常的心电信号，并将滤波处理后的心电信号发送到所述标定模块；所述标定模块用于定位心电信号的各个特征点，通过特征点对特征波形进行识别，并将识别得到的特征波形发送到所述心动周期划分模块；所述动周期划分模块对识别得到的特征波形进行初步筛查，并将节律出现异常的心动周期进行标注并发送到所述输出模块；所述输出模块将标注出的异常周期心电信号的输出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种便携式心电仪所测单导联心电图的筛查识别系统，涉及移动医疗设备

技术介绍
伴随着信息技术的高速发展，利用心电图(electrocardiogram，简称ECG)来描述心脏在每个心动周期中兴奋的发生、传播及恢复过程，成为了心血管疾病诊断的重要依据。医学上已经证实，心电图的实时监测是当前预警和诊断心律失常、心肌病等心脏疾病的首选技术手段。但是，目前医院常用的心电图诊断具有实时性差，不能及时准确地获取有用信息的问题。近年来出现了很多可以测量病人单导心电信息的便携式心电仪，便携式心电仪相对于传统的十二导联心电仪来讲操作简单、测量成本低、测量环境制约因素小，因此成为移动医疗领域的研究热点。针对心电图进行筛查识别设备，已经广泛应用在医疗设备上，但是对于便携式心电仪测量的单导联心电图，还没有权威的、广泛使用的筛查识别系统，主要原因如下：单导联心电图可以提供的信息与十二导联心电图相比十分有限，由于硬件精度、使用时的噪声以及电极片粘贴位置不准确，测得的心电数据不精确。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种准确性高的便携式心电仪所测单导联心电图的筛查识别系统。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种便携式心电仪所测单导联心电图的筛查识别系统，其特征在于，该筛查识别系统包括心电图预处理模块、标定模块、心动周期划分模块和输出模块；所述预处理模块用于对单导联心电信号进行滤波处理，滤除原始心电信号中的噪声和基线漂移保留正常的心电信号，并将滤波处理后的心电信号发送到所述标定模块；所述标定模块用于定位心电信号的各个特征点，通过特征点对特征波形进行识别，并将识别得到的特征波形发送到所述心动周期划分模块；所述动周期划分模块对识别得到的特征波形进行初步筛查，并将节律出现异常的心动周期进行标注并发送到所述输出模块；所述输出模块将标注出的异常周期心电信号的输出。进一步地，所述预处理模块包括有用于去除原始心电信号噪声的带通滤波器或平滑滤波器，以及用于去除原始心电信号基线漂移的中值滤波器。进一步地，所述标定模块采用动态阈值的差分阈值法定位心电信号的各个特征点，通过特征点对特征波形进行识别。进一步地，所述标定模块采用动态阈值的差分阈值法对R波进行识别，具体识别过程为：首先，对心电信号进行一阶差分，对于设定的前n秒的心电信号，每秒选取一个一阶差分最大的值，默认这个最大值对应R波的上升沿，将这n个初始值去掉最大值和最小值，求得均值作为检测R波上升沿的初始阈值与此类似，得R波下降沿的初始阈值和R波半高宽的初始阈值WidR；其次，在对心电信号进行识别时，寻找一个宽度低于WidR的波段，在这段信号中若存在一阶差分大于等于0、小于的三个点，则初步认定此心电信号为“R波”，每检测到一个“R波”，同时将三个阈值进行刷新：Vth新＝αγV+(1-α)Vth旧式中，α为遗忘因子，γ为阈值相对于最大值的倍数因子，V为检测到R波的上升沿和下降沿对应的一阶差分最大值，Vth新表示更新后的阈值，Vth旧表示更新前的阈值；最后，通过调整遗忘因子的大小，初步识别出绝大部分R波。进一步地，采用动态阈值法对于“疑似R波”进行筛选，具体筛选过程为：对于每一个“疑似R波”，计算其从开始点到终止点的面积S、开始点到终止点的时间间隔W，此处定义该R波“弧度”为rad＝W2/S，计算出的第一个弧度rad作为阈值radth的初始值，遍历所有“疑似R波”，如果该“疑似R波”的弧度值满足下式：0.5×radth≤rad≤1.5×radth则视为一个确定的R波，同时按照下面的公式更新阈值radth新＝αγrad+(1-α)radth旧式中，α为遗忘因子，γ为阈值相对于最大值的倍数因子，rad为当前R波的弧度值，radth新表示更新后的阈值，radth旧表示更新前的阈值，如果该“疑似R波”的弧度值不满足要求，则说明该“疑似R波”为伪R波，不更新弧度阈值。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本专利技术通过标定模块定位心电信号的各个特征点，通过特征点对特征波形进行识别，并通过动周期划分模块对识别得到的特征波形进行初步筛查，并将节律出现异常的心动周期进行标注，依次本专利技术准确性高，对于心电图信号的筛查识别具有较高准确率。2、本专利技术由于设置有预处理模块，可以采用带通滤波器或平滑滤波器等滤波算法对原始心电信号中的噪声，并采用中值滤波器对基线漂移进行滤除，因此本专利技术可以去除原始心电信号的杂质干扰，进一步提高心电信号筛查的准确度。3、本专利技术适用性强，对于不同采样率，不同品质的心电信号都能进行处理，且本专利技术计算复杂度较低，能够实现实时计算。本专利技术可以广泛应用于便携式心电仪所测单导联心电图的筛查识别中。附图说明图1是本专利技术对单导联心电图的处理流程示意图；图2是本专利技术采集的原始360Hz单导联心电信号示意图，其中，360Hz指原始心电信号的采样频率，即每秒钟采集360个数值；图3是本专利技术的预处理模块滤除噪声和基线漂移的单导联心电信号示意图；图4是本专利技术用竖线标注出异常心动周期开始和结束的示意图，s表示异常心动周期开始，e表示异常心动周期结束，连续异常的心动周期标注互相合并。具体实施方式以下结合附图来对本专利技术进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本专利技术，它们不应该理解成对本专利技术的限制。如图1所示，本专利技术提供的便携式心电仪所测单导联心电图的筛查识别系统，可以用于对便携式心电仪测量得到的单导联心电信号进行分析和处理，包括心电图预处理模块、标定模块、心动周期划分模块和输出模块；预处理模块用于对单导联心电信号进行滤波处理，滤除原始心电信号中的噪声和基线漂移并最大程度保留有用的正常心电信号，预处理模块将滤波处理后的心电信号发送到标定模块；标定模块采用动态阈值的差分阈值法定位心电信号的各个特征点，通过特征点对特征波形进行识别，并将识别得到的特征波形发送到心动周期划分模块；心动周期划分模块对识别得到的特征波形进行初步筛查，并将节律出现异常的心动周期进行标注并发送到输出模块，输出模块将标注出的异常周期心电信号的输出。在一个优选的实施例中，预处理模块可以采用带通滤波器或平滑滤波器等滤波算法对原始心电信号中的噪声进行去除，并采用中值滤波器对心电信号的基线漂移进行滤除，按照美国心电学会确认的标准，正常心电信号的频率范围在0.05Hz～100Hz之内，但是90％的能量集中在0.25Hz～35Hz内，所以本专利技术采用带通滤波器或平滑滤波器，将这个范围之外的噪声信号滤除；另外，基线漂移是由于人体呼吸、电位移动而产生的低频干扰，理论情况下的心电信号应该基于零点位置上下波动，但是由于上述干扰的存在，导致这个“零点”产生了缓慢的上下漂移，称为基线漂移，本专利技术采用采用双重中值滤波的方法，将心电信号依次通过一个窗口宽度200ms和一个窗口宽度400ms的中值滤波器，获得基线信号，用原始心电信号减去基线信号，即可获得去除基线漂移后的心电信号。在一个优选的实施例中，标定模块采用动态阈值的差分阈值法定位心电信号的各个特征点，通过特征点对特征波形进行识别，本专利技术实施例采用动态阈值的差分阈值法对R波进行识别，具体过程为：首先，对心电信号进行一阶差分，对于前5秒(以此为例，不限于此)的信号中，每秒选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式心电仪所测单导联心电图的筛查识别系统，其特征在于，该筛查识别系统包括心电图预处理模块、标定模块、心动周期划分模块和输出模块；所述预处理模块用于对单导联心电信号进行滤波处理，滤除原始心电信号中的噪声和基线漂移保留正常的心电信号，并将滤波处理后的心电信号发送到所述标定模块；所述标定模块用于定位心电信号的各个特征点，通过特征点对特征波形进行识别，并将识别得到的特征波形发送到所述心动周期划分模块；所述动周期划分模块对识别得到的特征波形进行初步筛查，并将节律出现异常的心动周期进行标注并发送到所述输出模块；所述输出模块将标注出的异常周期心电信号的输出。

【技术特征摘要】
1.一种便携式心电仪所测单导联心电图的筛查识别系统，其特征在于，该筛查识别系统包括心电图预处理模块、标定模块、心动周期划分模块和输出模块；所述预处理模块用于对单导联心电信号进行滤波处理，滤除原始心电信号中的噪声和基线漂移保留正常的心电信号，并将滤波处理后的心电信号发送到所述标定模块；所述标定模块用于定位心电信号的各个特征点，通过特征点对特征波形进行识别，并将识别得到的特征波形发送到所述心动周期划分模块；所述动周期划分模块对识别得到的特征波形进行初步筛查，并将节律出现异常的心动周期进行标注并发送到所述输出模块；所述输出模块将标注出的异常周期心电信号的输出。2.如权利要求1所述的一种便携式心电仪所测单导联心电图的筛查识别系统，其特征在于，所述预处理模块包括有用于去除原始心电信号噪声的带通滤波器或平滑滤波器，以及用于去除原始心电信号基线漂移的中值滤波器。3.如权利要求1或2所述的一种便携式心电仪所测单导联心电图的筛查识别系统，其特征在于，所述标定模块采用动态阈值的差分阈值法定位心电信号的各个特征点，通过特征点对特征波形进行识别。4.如权利要求3所述的一种便携式心电仪所测单导联心电图的筛查识别系统，其特征在于，所述标定模块采用动态阈值的差分阈值法对R波进行识别，具体识别过程为：首先，对心电信号进行一阶差分，对于设定的前n秒的心电信号，每秒选取一个一阶差分最大的值，默认这个最大值对应R波的上升沿，将这n个初始值去掉最大值和最小值，求得均值作为检测R...

【专利技术属性】
技术研发人员：任勇，张文江，王景璟，
申请(专利权)人：任勇，
类型：发明
国别省市：北京;11