一种膈肌肌电信号的采集方法技术

本发明专利技术公开了一种膈肌肌电信号的采集方法，用于采集排除心电信号干扰的膈肌肌电信号，包括如下步骤：S1：通过小波相关系数的检测方法获取QRS波群；S2：通过阈值滤波处理所获取的QRS波群；S3：通过小波重构得到经处理的膈肌肌电信号。本发明专利技术的方法可以比较彻底地消除心电干扰信号，并更好地保留膈肌肌电的有用信号。

【技术实现步骤摘要】
一种膈肌肌电信号的采集方法
本专利技术涉及领域医疗
，尤其涉及一种膈肌肌电信号的采集方法。
技术介绍
膈肌是主要的吸气肌，膈肌肌电活动能准确反映呼吸中枢驱动。膈肌肌电(EGMdi)可以通过针电极、食道电极和体表电极三种方法进行记录。针电极记录膈肌肌电的优点是，电极直接与膈肌接触，受干扰程度小，能准确记录膈肌肌电；缺点是，采样范围小，属于有创性检查，操作难度高，易损伤脏器，出现血肿、气胸等并发症，不适合临床推广。有研究证实食道膈肌肌电能准确反映呼吸中枢驱动，可准确区分阻塞性和中枢性睡眠呼吸暂停。但这一方法的缺点与食道压相似，部分患者不易耐受，临床应用受到一定的限制。体表电极是记录肌电的一种简便方法，但由于体表电极记录的肌电受许多因素影响如电信号干扰，肌纤维走向与电极对之间的关系，体表脂肪厚度，邻近肌肉电信号的干扰等，限制了它的应用。但体表电极具有采样范围大，易操作、无创，受试者易接受，不影响睡眠质量等优点，受到很多学者的关注。体表膈肌肌电(EGMdi-S)已证实可以用来评价呼吸中枢驱动。体表膈肌肌电信号非常微弱，健康个体在平静呼吸时表面电极所测膈肌肌电幅值约为10～100μV，极易受多种噪声的影响。同时，由于解剖的差异性，膈肌肌电受电极与膈肌的距离以及膈肌肌纤维分布密度等的影响，不同个体之间、同一个体不同时间之间段膈肌肌电幅值也可能存在较大差别。为保证高精度测量膈肌肌电信号并预留一定裕量，所需测量范围将高达103以上。病房其他医疗仪器会产生大量的工频等电磁干扰，加之电极与皮肤接触电阻较大且不确定，对电路的共模抑制比和极化电压抑制能力也提出非常高的要求。体表膈肌肌电信号微弱并受多种因素的影响(如心脏、胃肠等肌性器官及胸腹肌肉的电活动、电极位置移动等的干扰)，获取稳定的膈肌肌电信号难度较大。其中，心电的干扰是体表膈肌肌电采集时最难排除的干扰信号。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种膈肌肌电信号的采集方法，本专利技术的技术方案如下：一种膈肌肌电信号的采集方法，用于采集排除心电信号的膈肌肌电信号，包括如下步骤：S1：通过小波相关系数的检测方法获取含QRS波群的膈肌肌电信号的位置；S2：通过阈值滤波处理所述位置的信号；S3：通过小波重构得到经处理的膈肌肌电信号。进一步地，在S1之前还包括高通滤波步骤，所述高通滤波步骤用于滤除心电信号的P波和T波。进一步地，所述小波相关系数的检测方法包括将膈肌肌电信号分为受心电干扰的信号和不受心电干扰的信号；所述阈值处理包括依据所述不受心电干扰的信号对所述受心电干扰的信号进行小波系数计算。进一步地，所述小波系数计算包括：S101：获取心电干扰部分的周围系数的绝对值均值；S102：获取任意位置的幅值绝对值与周围系数的绝对值均值的比值；S103：当所述比值大于给定系数时，则将该位置的心电信号所对应的小波系数舍弃；否则，将其保留。进一步地，所述周围系数的绝对值均值采用进行计算，其中ωj,k为j尺度上k点的小波系数值，n为j尺度上的任意一点，i表示j尺度上的第i个点，Pn表示QRS波群的峰值时间，Ub和Lb是均值上限和下限与峰值之间的时间差。进一步地，所述比值通过进行计算。进一步地，所述小波系数通过进行判断筛选,其中T为所述给定系数。进一步地，所述T的取值范围为1.5至5。相比于现有技术的不足，本专利技术的有益效果是：本专利技术的方法可以比较彻底地消除心电干扰信号，并更好地保留膈肌肌电的有用信号。附图说明图1为本专利技术的原理框图；图2为膈肌肌电信号的心电定位分析图。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。一种膈肌肌电信号的采集方法，用于采集排除心电信号的膈肌肌电信号，包括如下步骤：S1：通过小波相关系数的检测方法获取含QRS波群的膈肌肌电信号的位置；S2：通过阈值滤波处理所述位置的信号；S3：通过小波重构得到经处理的膈肌肌电信号。在S1步骤之前还包括高通滤波步骤，所述高通滤波步骤用于滤除心电信号的P波和T波。所述小波相关系数的检测方法包括将膈肌肌电信号分为受心电干扰的信号和不受心电干扰的信号；所述阈值处理包括依据所述不受心电干扰的信号对所述受心电干扰的信号进行小波系数计算。所述小波系数计算包括：S101：计算心电干扰部分的周围系数的绝对值均值；S102：计算任意位置的幅值绝对值与周围系数的绝对值均值的比值；S103：当所述比值大于给定系数时，则该位置为心电信号对应的小波系数，将该小波系数舍弃；否则，将其保留。上述方案具体而言，由于正常人的心电(ECG)图波形包含P波、QRS波群、T波，其中P波和T波主要能量的频率范围在0～13Hz，经过15Hz高通滤波预处理后，P、T波大部分能量被滤除，心电干扰以QRS波群为主，分布范围比较集中。而在对膈肌肌电信号进行哈尔小波分解后，可以看出心电信号的集中分布也同样表现在各尺度的小波系数中。因此，为了使去心电处理更具有针对性，尽可能地不影响其他未受干扰部分的膈肌肌电信号，本申请对QRS波群的位置和范围进行检测，将小波分解的系数划分为受心电干扰部分和未受心电干扰部分，并针对性地只对心电干扰部分的系数进行阈值处理，而以未受心电干扰部分的系数为依据来构造阈值算法。至于S1步骤的QRS检测，本专利技术针对膈肌肌电信号中的QRS检测问题，提出小波相关系数的检测方法，首先，定义定义j尺度上k点处的小波相关系数CWj,k，即CWj,k＝ωj,kωj+1,k，式中,ωj,k表示j尺度上k点的小波系数值。根据小波变换的频率空间划分特点，可以知道5尺度以上系数的频率空间为0～62.5Hz。该频段正好与ECG信号的主频段接近，而与膈肌肌电信号的频段交叉部分较少。为此，计算5尺度上的小波相关系数CW5,k，有CW5,k＝ωca5,kωcd5,k，式中，为ωca5，k为ca5系数，ωcd5，k为cd5系数。设q为倍数，取阈值TC为相关系数的绝对值均值ω的q倍，即式中：m为相关系数的数据长度；q的选取范围比较大，可以在2～10之间。当cω5,k＞Tc时，判断cw5，k在时间上已经进入心电QRS波群部分，取cω5,k＞Tc范围内的最大值即为心电QRS波群的峰值位置。图2(b)中虚线为TC阈值线，圆圈o表示检测到的心电QRS波群峰值位置。例如，设心电周期为ts，则ECG信号持续时间为te＝cts，其中，C为ECG信号持续时间与心电周期的比值，取值范围为[0.1,0.4]。以QRS波峰值位置为中心点，按前后6：4的比例划分te，确定ECG信号在时间轴上的分布范围。图2(a)中的虚线框表示c＝0.4时QRS波群的检测位置。通过小波系数将肌电信号分为受心电干扰部分和未受心电干扰部分，阈值处理的目标仅仅集中在ECG干扰部分的系数，而对未受ECG干扰部分并不处理，并将该部分数据作为阈值算法构造的依据。设ωj,k为j尺度上k点的小波系数值，n为j尺度上的任意一点，i表示j尺度上的第i个点，计算ECG干扰部分的周围系数绝对值均值Avej,n为式中，Pn表示QRS波群的峰值时间，Ub和Lb是均值上限和下限与峰值之间的时间差。为了给阈值判断提供“纯净”的均值，这里选取心本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膈肌肌电信号的采集方法，用于采集排除心电信号干扰的膈肌肌电信号，其特征在于包括如下步骤：S1：通过小波相关系数的检测方法获取含QRS波群的膈肌肌电信号的位置；S2：通过阈值滤波处理所述位置的信号；S3：通过小波重构得到经处理的膈肌肌电信号。

【技术特征摘要】
1.一种膈肌肌电信号的采集方法，用于采集排除心电信号干扰的膈肌肌电信号，其特征在于包括如下步骤：S1：通过小波相关系数的检测方法获取含QRS波群的膈肌肌电信号的位置；S2：通过阈值滤波处理所述位置的信号；S3：通过小波重构得到经处理的膈肌肌电信号。2.如权利要求1所述的膈肌肌电信号的采集方法，其特征在于：在S1之前还包括高通滤波步骤，所述高通滤波步骤用于滤除心电信号的P波和T波。3.如权利要求1所述的膈肌肌电信号的采集方法，其特征在于：所述小波相关系数的检测方法包括将膈肌肌电信号分为受心电干扰的信号和不受心电干扰的信号；所述阈值处理包括依据所述不受心电干扰的信号对所述受心电干扰的信号进行小波系数计算。4.如权利要求3所述的膈肌肌电信号的采集方法，其特征在于：所述小波系数计算包括：S101：获取受心电干扰部分的周围系数的绝...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓蔚，周燕斌，
申请(专利权)人：广州雪利昂生物科技有限公司，中山大学附属第一医院，
类型：发明
国别省市：广东,44