一种心电信号质量辨识方法及其心电分析方法技术

本发明专利技术公开了一种心电信号质量辨识方法，包括如下步骤：S1、获取原始的心电波形幅值数据；S2、将心电信号以1秒为单位进行片段分割；S3、取出每一片段的幅值最大值和最小值构成包络点，比较各个包络点得到包络差；S4、获取每一分割段的幅值方差值；S5、利用快速傅里叶变换，将心电片段信号的时域信号转化为频域信号，即为功率谱信号；对1～5Hz的幅值进行积分得到功率；S6、得到步骤S5中的心电片段信号的功率谱信号后，分别对5～40Hz的幅值和40～100Hz的幅值进行积分得到相应功率，计算两者的信噪比；S6、根据参数包络差、方差值、信号在1～5Hz之间的功率和信噪比的合格情况对心电波形进行质量等级划分。

A method of ECG signal quality identification and its ECG analysis method

The invention discloses an ECG signal quality identification method, which comprises the following steps: S1, obtaining the original ECG waveform amplitude data; S2, segmenting the ECG signal in 1 second; S3, taking out the maximum and minimum amplitudes of each segment to form an envelope point, and comparing each envelope point to obtain the envelope difference; Obtain the amplitude variance value of each segment; S5. Convert the time domain signal of ECG segment signal into frequency domain signal by fast Fourier transform, that is, power spectrum signal; Integrate the amplitude of 1-5 Hz to get power; S6, get the power spectrum signal of ECG segment signal in 65 The signal-to-noise ratio (SNR) is calculated by integrating the amplitude of the signal with the amplitude of 40-100Hz. The quality of ECG waveforms is classified according to the envelope difference, variance, signal power between 1-5Hz and SNR.

【技术实现步骤摘要】
一种心电信号质量辨识方法及其心电分析方法
本专利技术涉及一种心电信号质量辨识方法，尤其涉及一种心电信号质量辨识方法及其心电分析方法。
技术介绍
在心电检测领域测量心电图时，心电信号质量的好坏是心电有效分析的前提，信号质量差的心电信号会对心电分析起到误导作用，在单导联便携式心电采集中尤为突出，因为单导联便携式心电采集存在突然的波形抖动，运动伪波以及容易引入较大工频干扰等噪声。为了实现心电的正确的分析诊断，心电波形的质量必须要好，过多的噪声以及大幅的抖动会导致心电自动分析判断的准确度变差，出现误检漏检的情况。为了兼顾单导联便携式心电采集能快速测量的优点和心电自动分析的功能，有必要对心电波形的质量做实时分析，对波形质量差的地方不予以自动分析判断，避免出现误检测的情况。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的第一目的是提供一种可确保待检测心电信号的可用性的心电信号质量辨识方法。本专利技术的第二目的是提供一种基于该心电信号质量辨识方法的心电分析方法。技术方案：为实现以上目的，本专利技术公开了一种心电信号质量辨识方法，包括如下步骤：S1、获取采样率为fs的原始的心电波形幅值数据，并将心电波形幅值数据分成以N秒为时间单位的处理段X，N为8～120间的任意一个值；S2、在处理段X内，将心电信号以1秒为单位进行片段分割，分割段为xi，其中i＝1…N，xi的数据长度为M＝1×fs＝fs；S3、以处理段X为单位，取出每一心电波形片段xi的幅值最大值mmax和最小值mmin构成包络点，通过比较各个包络点得到分割段xi的包络差ei＝mmax–mmin，再求取处理段X内波形包络差的平均值乘以比例系数k1，其中2>k1>1，再与每分割段的包络差ei作比较；当时，说明此分隔段的包络有突变，即为包络检测不合格；S4、在处理段X内，获取每一分割段xi的幅值方差值其中m为xi中数据的序号；再求取处理段X内波形片段幅值方差值Ei的平均值乘以比例系数k2，其中2>k2>1，再与各分割段xi的幅值方差值Ei作比较，当时，说明此分割段的方差有突变，即为方差检测不合格；S5、在处理段X内，利用快速傅里叶变换，将心电片段信号xi的时域信号转化为频域信号，即为功率谱信号；对1～5Hz的幅值进行积分得到功率其中Re代表求复数的实部，Im代表求复数的虚部，j指某一频段的范围，fi(j)即为功率谱信号；求取处理段X内波形的平均功率值乘以比例系数k3，其中2>k3>1，再与各分割段xi的功率Pi作比较；当时，说明此处理段的1～5Hz功率有突变，即为功率谱检测不合格；S6、在处理段X内，得到步骤S5中的心电片段信号xi的功率谱信号后，对5～40Hz的幅值进行积分得到功率其中Re代表求复数的实部，Im代表求复数的虚部，Psi代表心电信号的功率；再对40～100Hz的幅值进行积分得到功率其中Re代表求复数的实部，Im代表求复数的虚部，Pni代表高频噪声信号的功率；计算两者的信噪比kSNRi＝Psi/Pni，当信噪比小于阈值时，其中大于2，说明此处理段信噪比过小，噪声所占比重过大，即信噪比检测不合格；S7、根据参数包络差、方差值、信号在1～5Hz之间的功率和信噪比的合格情况对心电波形进行质量等级划分，心电波形的质量分成4个等级，分别用0～3表示质量等级系数。其中，所述步骤S7中质量等级系数0表示心电波形良好，质量等级系数1表示心电波形较差，质量等级系数2表示心电波形差，质量等级系数3表示心电波形存在严重噪声。即从波形质量的程度“0”表示良好，“1”表示较差，“2”表示差，“3”表示严重噪声。优选的，所述步骤S7中心电波形的质量等级划分方法为：当信噪比参数不合格时，该处理段心电波形的质量等级系数直接评定为3，即波形存在严重噪声；在信噪比参数合格的前提下，根据包络差、方差值、信号在1～5Hz之间的功率的合格情况来评定心电波形质量，当三个参数全部合格时，该处理段心电波形质量等级系数评定为0，即波形良好；当三个参数中有两个或一个合格时，心电波形质量等级系数评定为1，即波形较差；当三个参数全部不合格时，心电波形质量等级系数评定为2，即波形差。本专利技术一种基于权利要求1所述的心电信号质量辨识方法的心电分析方法，包括如下步骤：S11、获取N秒的待分析的心电波形，N为8～120间的任意一个值；S12、依据心电信号质量辨识方法对待分析的心电波形进行质量评估，得到N秒的心电波形质量等级，其中心电波形质量评估以1s为单位，共得到N个数据分别代表第1秒到第N秒的质量等级系数；S13、当心电信号质量等级系数为3且持续时间大于0.3N秒时，提示“信号质量噪声过大，无法分析”返回至步骤A重新获取待分析的心电波形；否则进行心电参数的计算和异常结果判断；S14、当心电信号质量等级系数为1或2且持续时间大于0.3N秒时，提示“信号质量较差”并输出计算得到的心电参数和心电图异常结果；否则认为心电波形质量较好，直接输出计算得到的心电参数和心电图异常结果。优选的，所述步骤S13中心电参数的计算和异常结果判断的步骤为：S1301、根据心电波形提取心电特征，心电特征包括P、Q、R、S、T波的起止时间点及其幅度参数，构成了一次心跳；S1302、取心电波形质量等级系数小于3的心电特征用于计算心电参数RR间期和心率，用心电波形质量等级为0的心电特征计算心电参数PR间期、QRS宽度、QT间期、ST段高度、P波平均电轴、QRS平均电轴、T波平均电轴、Q波宽度和R波高度；S1303、利用心电特征和上述心电参数进行心电异常判断得出心电图异常结果。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下显著优点：首先本专利技术利用心电波形幅值数据计算心电波形的包络差、方差值、信号在1～5Hz之间的功率和信噪比四个参数，分析四个参数值是否合格，根据参数包络差、方差值、信号在1～5Hz之间的功率和信噪比的合格情况对心电波形进行质量等级划分，为心电信号自动分析筛选合格的心电数据，确保待检测心电信号的可用性；其次本专利技术利用心电信号质量辨识方法对待分析的心电波形进行质量评估，对心电波形质量等级好的心电特征进行心电参数的计算和异常结果判断，对于心电波形质量等级差的心电信号发出提示，提高心电信号分析的可信度以及准确度。附图说明图1为本专利技术中心电信号质量辨识方法的流程框图；图2为本专利技术中心电波形中各波的示意图；图3为本专利技术中心电分析方法的流程框图；图4为本专利技术实施例中的实验结果示意图一；图5为本专利技术实施例中的实验结果示意图二。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。本专利技术一种心电信号质量辨识方法，包括如下步骤：S1、获取采样率为fs的原始的心电波形幅值数据，并将心电波形幅值数据分成以N秒为时间单位的处理段X，N为8～120间的任意一个值；S2、在处理段X内，将心电信号以1秒为单位进行片段分割，分割段为xi，其中i＝1…N，xi的数据长度为M＝1×fs＝fs；S3、以处理段X为单位，取出每一心电波形片段xi的幅值最大值mmax和最小值mmin构成包络点，通过比较各个包络点得到分割段xi的包络差ei＝mmax–mmin，再求取处理段X内波形包络差的平均值乘以比例系数k1，其中2&本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种心电信号质量辨识方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、获取采样率为fs的原始的心电波形幅值数据，并将心电波形幅值数据分成以N秒为时间单位的处理段X，N为8～120间的任意一个值；S2、在处理段X内，将心电信号以1秒为单位进行片段分割，分割段为xi，其中i＝1…N，xi的数据长度为M＝1×fs＝fs；S3、以处理段X为单位，取出每一心电波形片段xi的幅值最大值mmax和最小值mmin构成包络点，通过比较各个包络点得到分割段xi的包络差ei＝mmax–mmin，再求取处理段X内波形包络差的平均值

【技术特征摘要】
1.一种心电信号质量辨识方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、获取采样率为fs的原始的心电波形幅值数据，并将心电波形幅值数据分成以N秒为时间单位的处理段X，N为8～120间的任意一个值；S2、在处理段X内，将心电信号以1秒为单位进行片段分割，分割段为xi，其中i＝1…N，xi的数据长度为M＝1×fs＝fs；S3、以处理段X为单位，取出每一心电波形片段xi的幅值最大值mmax和最小值mmin构成包络点，通过比较各个包络点得到分割段xi的包络差ei＝mmax–mmin，再求取处理段X内波形包络差的平均值乘以比例系数k1，其中2>k1>1，再与每分割段的包络差ei作比较；当时，说明此分隔段的包络有突变，即为包络检测不合格；S4、在处理段X内，获取每一分割段xi的幅值方差值其中m为xi中数据的序号；再求取处理段X内波形片段幅值方差值Ei的平均值乘以比例系数k2，其中2>k2>1，再与各分割段xi的幅值方差值Ei作比较，当时，说明此分割段的方差有突变，即为方差检测不合格；S5、在处理段X内，利用快速傅里叶变换，将心电片段信号xi的时域信号转化为频域信号，即为功率谱信号；对1～5Hz的幅值进行积分得到功率其中Re代表求复数的实部，Im代表求复数的虚部，j指某一频段的范围，fi(j)即为功率谱信号；求取处理段X内波形的平均功率值乘以比例系数k3，其中2>k3>1，再与各分割段xi的功率Pi作比较；当时，说明此处理段的1～5Hz功率有突变，即为功率谱检测不合格；S6、在处理段X内，得到步骤S5中的心电片段信号xi的功率谱信号后，对5～40Hz的幅值进行积分得到功率其中Re代表求复数的实部，Im代表求复数的虚部，Psi代表心电信号的功率；再对40～100Hz的幅值进行积分得到功率其中Re代表求复数的实部，Im代表求复数的虚部，Pni代表高频噪声信号的功率；计算两者的信噪比kSNRi＝Psi/Pni，当信噪比小于阈值时，其中大于2，说明此处理段信噪比过小，噪声所占比重过大，即信噪比检测不合格；S7、根据参数包络差、方差值、信号在1～5Hz之间的功率和信噪比的合格情况对心电波形进行质量等级划分，心电波形的质量分成4个等级，分别用0～3表示质量等级系数。2.根据权利要求1所述的心电信号质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：周作建，宁新宝，姜晓东，刘果，
申请(专利权)人：南京中医药大学，江苏华康信息技术有限公司，南京贺普检测仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32