从心电信号中提取呼吸信号的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种从心电信号中提取呼吸信号的方法，包括如下步骤：获取心电信号样本；对获取的心电信号样本进行样条插值拟合，提取呼吸信号。同时，本发明专利技术还拱了一种从心电信号中提取呼吸信号的装置，包括用于获取心电信号样本的获取模块和用于对获取的心电信号样本进行样条插值拟合并提取呼吸信号的插值拟合模块。本发明专利技术的提出的从心电信号中提取呼吸信号的方法及装置，通过对提获取的心电信号样本进行插值拟合而获取呼吸信号，与现有技术方案相比，计算量小，提取的呼吸信号曲线与真实的呼吸信号曲线相关系数较高，适用于通过单导心电信号提取呼吸信号。

Method and device for extracting respiratory signal from ECG signal

The invention discloses a method for extracting respiratory signals from an ECG signal, comprising the following steps: acquiring an ECG signal sample; carrying out spline interpolation fitting to the acquired ECG signal sample; and extracting respiratory signals. At the same time, the invention also arch a device of the respiratory signal extracted from ECG signals, including ECG signal acquisition module and for obtaining samples for ECG signal samples obtained by spline interpolation module to extract respiration signal. The invention proposes from ECG signal extraction method and device for respiratory signal, and get the respiratory signal through interpolation of the ECG signal samples provided, compared with the existing schemes, a small amount of calculation, the respiratory signal curve extraction associated with respiration signal curve real high coefficient is applied through a single lead ECG signal extraction of respiration signal.

【技术实现步骤摘要】
从心电信号中提取呼吸信号的方法及装置
本专利技术涉及医疗设备中信号处理技术，尤其涉及一种从心电信号中提取呼吸信号的方法及装置。
技术介绍
心电图(electrocardiogram，简称ECG)是指心脏在每个心动周期中，由起搏点、心方、心室相继兴奋，伴随着生物电的变化，通过心电描记器从体表引出多种形式的电位变化的图形。心电图的心电信号不仅包含了心脏的功能信息，而且包含了人体其他系统(如呼吸系统)的信息。随着技术的发展，人们已经能够从心电信号中提取呼吸信息(ECG-DerivedRespiration，简称EDR)，通过分析呼吸信号，可以了解用户的呼吸状态，检测呼吸疾病。近几年由心电信号提取呼吸信号算法主要有以下几种：(1)基于心电电轴分析法：由于呼吸作用引起两个正交的心电导联电轴的轻微变动，通过计算两个正交的心电导联的QRS波群的面积，可以计算出电轴的相对变化并导出呼吸曲线，导出的呼吸曲线与真实的呼吸曲线相关系数很高，在有多通道心电时是一种相当不错的方法。不足：该方法至少需要两个正交的心电导联，同时采样分析，无法在仅有一个通道的心电仪器中使用；(2)基于心率变异分析法：呼吸也会导致心率的显著波动，吸气时心率加速，呼气时心率减缓，因此通过检测心率快慢的差异性也可以提取呼吸信号，但由于心率变化不仅受到呼吸运动的影响，还受到自主神经的调节，自主神经系统又受到多种的生理和病理因素的影响，其不足是：采用这种方法提取到的呼吸信号与真实呼吸信号相比误差较大；(3)基于小波变换的方法：该方法认为呼吸信号集中在心电信号中的低频部分，0.1-0.4Hz范围内，因此采用小波变换对心电信号进行9层小波变换，呼吸包含在第9层小波变换细节信号中。对第9层小波变换的第细节信号进行重构即可获得呼吸信号。不足：该方法需要对信号进行9层小波变换，不适宜应用的数据量比较大，实时性要求比较高的场合。并且，该方法得到的呼吸和实际测得的呼吸相关性很差；(4)基于主分量分析的方法：检测R波，以R波为中心宽度为100ms的窗，计算该窗口内心电信号的值。按照R波的位置将心拍组成矩阵X，X为m*n的矩阵，m对应与心拍的个数，n对应于该心拍的各采样点的值。对X矩阵进行主分量分析，第一主分量即为提取的呼吸信号。不足：该方法计算量较大，不适宜应用的数据量比较大，实时性要求比较高的场合；
技术实现思路
本专利技术的主要目的是公开一种从心电信号中提取呼吸信号的方法及装置，主要应用于医疗设备中，以解决当前呼吸信号提取方法计算量较大、误差较大、使用不便的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术一方面提出一种从心电信号中提取呼吸信号的方法，包括如下步骤：获取心电信号样本；对获取的心电信号样本进行样条插值拟合，提取呼吸信号。优选地，在上述的从心电信号中提取呼吸信号的方法中，对获取的心电信号样本进行样条插值拟合包括:对获取的心电信号样本进行QRS波特征点检测，获取R波波峰、S波波谷，R波波峰、S波波谷之间的间距即为RS波幅度值；以R波波峰点进行样条插值拟合，获取第一呼吸信号；以RS波幅度值进行样条插值拟合，获取第二呼吸信号；选取所述第一、第二呼吸信号曲线上所有的极大值点、极小值点，将所有的极大值减去其各自相邻的极小值，分别得到第一极值差值序列、第二极值差值序列，计算所述第一、第二极值差值序列的变异系数值，选择变异系数值较小的一组对应的呼吸信号作为最终提取的呼吸信号。优选地，在上述的从心电信号中提取呼吸信号的方法中，对获取的心电信号样本进行QRS波特征点检测还包括步骤:识别并剔除心电信号样本中包含室性早搏的R波信号。优选地，在上述的从心电信号中提取呼吸信号的方法中，以R波波峰点进行样条插值拟合，获取第一呼吸信号，包括如下步骤：获取a(i)其中，R(i)为第i个R波峰值，为当前i个R波峰值的均值；以所有的a(i)为点进行三次样条插值拟合即为所述第一呼吸信号；以RS波幅度值进行样条插值拟合，获取第二呼吸信号,包括如下步骤：获取b(i)其中，RS(i)为第i个RS波幅度值，为当前i个RS波幅度值的均值；以所有的b(i)为点进行三次样条插值拟合即为所述第二呼吸信号。优选地，在上述的从心电信号中提取呼吸信号的方法中，所述心电信号样本为经基线漂移和50Hz陷波滤波处理之后的心电信号样本。另一方面，本专利技术还公开一种从心电信号中提取呼吸信号的装置，包括：获取模块，用于获取心电信号样本；插值拟合模块，用于对获取的心电信号样本进行样条插值拟合，提取呼吸信号。优选地，在上述的从心电信号中提取呼吸信号的装置中，所述插值拟合模块具体用于：对获取的心电信号样本进行QRS波特征点检测，获取R波波峰、S波波谷，R波波峰、S波波谷之间的间距即为RS波幅度值；以R波波峰点进行样条插值拟合，获取第一呼吸信号；以RS波幅度值进行样条插值拟合，获取第二呼吸信号；选取所述第一、第二呼吸信号曲线上所有的极大值点、极小值点，将所有的极大值减去其各自相邻的极小值，分别得到第一极值差值序列、第二极值差值序列，计算所述第一、第二极值差值序列的变异系数值，选择变异系数值较小的一组对应的呼吸信号作为最终提取的呼吸信号。优选地，在上述的从心电信号中提取呼吸信号的装置中，所述插值拟合模块还具体用于对获取的心电信号样本进行QRS波特征点检测时：识别并剔除心电信号样本中包含室性早搏的R波信号。优选地，在上述的从心电信号中提取呼吸信号的装置中，所述插值拟合模块进行插值拟合时具体工作流程如下：以R波波峰点进行样条插值拟合，获取第一呼吸信号，包括如下步骤：获取a(i)其中，R(i)为第i个R波峰值，为当前i个R波峰值的均值；以所有的a(i)为点进行三次样条插值拟合即为所述第一呼吸信号；以RS波幅度值进行样条插值拟合，获取第二呼吸信号,包括如下步骤：获取b(i)其中，RS(i)为第i个RS波幅度值，为当前i个RS波幅度值的均值；以所有的b(i)为点进行三次样条插值拟合即为所述第二呼吸信号。优选地，在上述的从心电信号中提取呼吸信号的装置中，所述从心电信号中提取呼吸信号的装置还包括去噪模块，所述去噪模块用于对所述心电信号样本进行基线漂移和50Hz陷波滤波处理。本专利技术的提出的从心电信号中提取呼吸信号的方法及装置，通过对提获取的心电信号样本进行插值拟合而获取呼吸信号，与现有技术方案相比，计算量小，提取的呼吸信号曲线与真实的呼吸信号曲线相关系数较高，适用于通过单导心电信号提取呼吸信号。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本专利技术从心电信号中提取呼吸信号的方法中一个实施例的流程示意图；图2为本专利技术从心电信号中提取呼吸信号的方法中另一个实施例的流程示意图；图3为本专利技术从心电信号中提取呼吸信号的装置中一个实施例的结构示意图；图4为本专利技术从心电信号中提取呼吸信号的装置中另一个实施例的结构示意图。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】
从心电信号中提取呼吸信号的方法，其特征在于，包括如下步骤：获取心电信号样本；对获取的心电信号样本进行样条插值拟合，提取呼吸信号。

【技术特征摘要】
1.从心电信号中提取呼吸信号的方法，其特征在于，包括如下步骤：获取心电信号样本；对获取的心电信号样本进行样条插值拟合，提取呼吸信号。2.如权利要求1所述的从心电信号中提取呼吸信号的方法，其特征在于，对获取的心电信号样本进行样条插值拟合包括:对获取的心电信号样本进行QRS波特征点检测，获取R波波峰、S波波谷，R波波峰、S波波谷之间的间距即为RS波幅度值；以R波波峰点进行样条插值拟合，获取第一呼吸信号；以RS波幅度值进行样条插值拟合，获取第二呼吸信号；选取所述第一、第二呼吸信号曲线上所有的极大值点、极小值点，将所有的极大值减去其各自相邻的极小值，分别得到第一极值差值序列、第二极值差值序列，计算所述第一、第二极值差值序列的变异系数值，选择变异系数值较小的一组对应的呼吸信号作为最终提取的呼吸信号。3.如权利要求2所述的从心电信号中提取呼吸信号的方法，其特征在于，对获取的心电信号样本进行QRS波特征点检测还包括步骤:识别并剔除心电信号样本中包含室性早搏的R波信号。4.如权利要求2所述的从心电信号中提取呼吸信号的方法，其特征在于,以R波波峰点进行样条插值拟合，获取第一呼吸信号，包括如下步骤：获取a(i)其中，R(i)为第i个R波峰值，为当前i个R波峰值的均值；以所有的a(i)为点进行三次样条插值拟合即为所述第一呼吸信号；以RS波幅度值进行样条插值拟合，获取第二呼吸信号,包括如下步骤：获取b(i)其中，RS(i)为第i个RS波幅度值，为当前i个RS波幅度值的均值；以所有的b(i)为点进行三次样条插值拟合即为所述第二呼吸信号。5.如权利要求1-4任意一项所述的从心电信号中提取呼吸信号的方法，其特征在于，所述心电信号样本为经基线漂移和50Hz陷波滤波处理之后的心电信号样本。6.从心电信号中提取呼吸信号的装置，其特征在于，包括：获...

【专利技术属性】
技术研发人员：王燕，林剑华，尹丽妍，陈建平，冷密清，李烨，
申请(专利权)人：深圳中科汇康技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44