基于穿戴式心电信号中早搏信号的实时监测方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术专利公开了一种基于穿戴式心电信号中早搏信号的实时监测方法及其装置，通过心电信号特征提取单元提取待测心拍的R波位置，RR间期、RR间期均值、R波幅值、QRS波宽度、R波相关系数等特征参数，依次通过准早搏心拍检测单元、室性早搏检测单元、室上性早搏检测单元进行参数计算比对，实现心电信号的监测分类，早搏心拍校验单元再次通过R波相关系数来删除室性早搏心拍和室上性早搏心拍中的误检心拍，并增加漏检的室性早搏心拍，从而实现人们日常活动下的室性早搏和室上性早搏的实时、舒适监测，算法简单，操作方便，适用于移动医疗、运动监护及医疗监护等领域。

Real-time monitoring method and device of premature beat signal based on wearable ECG signal

The patent of the invention discloses a real-time monitoring method and device based on wearable ECG signal, which extracts the R-wave position, RR interval, RR interval mean, R-wave amplitude, QRS wave width, R-wave correlation coefficient and other characteristic parameters of the heartbeat to be measured by ECG signal feature extraction unit, and then passes the quasi-premature beat detection unit, ventricular premature beat detection unit and supraventricular premature beat detection unit in turn. In order to realize the real-time and comfortable monitoring of premature ventricular beats and supraventricular premature beats in people's daily activities, the beat detection unit calculates and compares the parameters to achieve the monitoring and classification of ECG signals. The premature beats calibration unit uses R-wave correlation coefficient again to delete the mistaken beats in premature ventricular beats and supraventricular premature beats, and adds the missed premature ventricular beats to realize the real-time and comfortable monitoring of premature ventricular beats and supraventricular prem It is easy to operate and suitable for mobile medicine, sports monitoring and medical monitoring.

【技术实现步骤摘要】
基于穿戴式心电信号中早搏信号的实时监测方法及其装置所属领域本专利技术涉及信号检测及医疗设备电子
，具体涉及一种基于穿戴式心电信号中早搏信号的实时监测方法及其装置。
技术介绍
早搏也称期前收缩或期前搏动，是一种最为常见多发的心律失常。依据发生机理的不同，能够被划分为室性早搏和室上性早搏两种类型，其中最为普遍和常见的是室性早搏，室上性早搏次之。早搏可以发生于正常人中，也可以发生于患有器质性心脏病变的患者当中，常见于心肌炎、风湿性心脏病等等，正确检测出早搏信号，是提高心律失常事件检测准确性的关键，对改善心脏病诊断和重危病人监护有重要的实用价值。众所周知，针对此类疾病的控制与预防，需要对心电数据进行长期的实时记录与监测，通过早期分析与干预才能达到良好的控制效果。若选择去医院做长期的检查，不仅就医过程繁琐，而且成本高昂，普通家庭难以承受。目前市场已有的家用式心电监测仪，依然存在体积庞大、不能进行实时诊断的问题，而基于穿戴式的心电监测系统，不仅节省了设备的成本，缩小了设备的体积，而且能实现本地实时心电分析以及远程信息通信，将成为移动医疗产品的主要趋势。同时，移动平台的计算能力有限，因而在该平台上运行的分析算法时间复杂度和空间复杂度都不宜过大。目前的早搏自动诊断算法包括神经网络法、模板匹配法、支持向量机和深度学习等，由于其存在训练时间长、计算效率低、算法样本依赖性高、需要的特征值多等缺陷，并不适用于移动平台下的实时应用，对于这种在时间和空间上都具有高复杂度的算法来说，移动平台难以负荷，监测效果无法有效实现。因此，提出一种算法简单，使用方便的基于穿戴式心电信号中早搏信号的实时监测方法及装置，将是对现有心电信号早搏监测装置的一大重要改进和突破。
技术实现思路
本专利技术正是针对现有技术中的问题，提供了一种基于穿戴式心电信号中早搏信号的实时监测方法及其装置，通过心电信号特征提取单元提取待测心拍的R波位置，RR间期、RR间期均值、R波幅值、QRS波宽度、R波相关系数等特征参数，依次通过准早搏心拍检测单元、室性早搏检测单元、室上性早搏检测单元进行参数计算比对，实现心电信号的监测分类，早搏心拍校验单元再次通过R波相关系数来删除室性早搏心拍和室上性早搏心拍中的误检心拍，并增加漏检的室性早搏心拍，从而实现人们日常活动下的室性早搏和室上性早搏的实时、舒适监测，算法简单，操作方便，适用于移动医疗、运动监护及医疗监护等领域。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：基于穿戴式心电信号中早搏信号的实时监测方法，包括以下步骤：S1，心电信号读取：读取10秒的心电信号进行监测，所述10秒心电信号由当前2秒和之前8秒心电信号组成；S2，心电信号预处理；S3，心电信号特征参数提取：从步骤S2预处理后的心电信号中提取待测心拍的特征参数，所述特征参数包括10秒心电信号中待测心拍的R波位置、所有待测心拍的RR间期、10秒心电信号的RR间期均值、所有待测心拍的R波幅值、10秒心电信号的R波幅值均值、所有待测心拍的QRS波宽度、10秒心电信号的QRS波宽度均值、所有待测心拍的R波相关系数、10秒心电信号的R波相关系数均值；S4，准早搏心拍判断：根据待测心拍的RR间期，判断心电信号是否为准早搏心拍，若是，继续步骤S5；若否，此信号为正常心拍；S5，室性早搏心拍判断：根据待测心拍的R波相关系数、QRS波宽度和R波幅值，判断经步骤S4筛选后的准早搏心拍是否是室性早搏心拍，若否，筛选出非室性早搏心拍，继续步骤S6；若是，此信号为室性早搏心拍；S6.室上性早搏心拍判断：根据步骤S5筛选后的非室性早搏心拍的R波相关系数及所述10秒心电信号的R波相关系数均值，判断其是否是室上性早搏心拍，若是，继续步骤S7；若否，此信号为正常心拍；S7，早搏心拍校验：所述早搏心拍校验包括室上性早搏心拍自检验、正常室性早搏心拍自检验和室性早搏互检验，用于判断室上性早搏心拍中是否有误检的室性早搏心拍、正常室性早搏心拍中是否有误检的噪声信号，以及正常心拍中是否有漏检的室性早搏心拍。作为本专利技术的一种改进，所述步骤S4中的判断方法为：若每个待测心拍的前一个RR间期小于所述10秒心电信号的RR间期均值，且该待测心拍的后一个RR间期大于所述10秒心电信号的RR间期均值，且每个待测心拍的前一个RR间期与该待测心拍的后一个RR间期的和小于等于两倍的所述10秒心电信号的RR间期均值，则结果为是，否则判断结果为否。作为本专利技术的一种改进，所述步骤S5中室性早搏心拍包括正常室性早搏心拍、插入性室性早搏心拍和连续室性早搏心拍，所述三种心拍的判断方法不同，只要有一个结果为是，则步骤S5的结果为是。作为本专利技术的另一种改进，所述正常室性早搏心拍的判断方法为：若每个准早搏心拍的R波相关系数小于所述10秒心电信号的R波相关系数均值，且每个准早搏心拍的QRS波宽度大于所述10秒心电信号的QRS波宽度均值，且每个准早搏心拍的R波幅值偏离所述10秒心电信号的R波幅值均值，则结果为是；否则结果为否，此信号为非室性早搏心拍。作为本专利技术的又一种改进，所述插入性室性早搏心拍的判断方法为：若每个待测心拍的前一个RR间期与该待测心拍的后一个RR间期之和处于所述10秒心电信号的RR间期均值的80％～120％之间，且该待测心拍的R波相关系数小于所述10秒心电信号的R波相关系数均值，则结果为是；否则结果为否，此信号为正常心拍。作为本专利技术的又一种改进，所述步骤S6中室上性早搏心拍包括正常室上性早搏心拍和连续室上性早搏心拍，所述正常室上性早搏心拍的判断方法为：筛选后的非室性早搏心拍的R波相关系数是否大于所述10秒心电信号的R波相关系数均值的80％；所述连续室上性早搏心拍的判断方法为：当前正常室上性早搏心拍前待测心拍的RR间期是否小于所述10秒心电信号的RR间期均值，且处于当前正常室上性早搏心拍的RR间期的80％～120％之间；上述两种判断有一个结果为是时，步骤S6结果为是。作为本专利技术的更进一步改进，所述步骤S7中室上性早搏心拍自检验方法为：若每个室上性早搏心拍与所有其他室上性早搏心拍间的相关系数中小于0.6的个数大于所述其他室上性早搏心拍个数的2/3，则该室上性早搏心拍确定为正常室性早搏心拍；否则确定为室上性早搏心拍；所述正常室性早搏心拍自检验方法为：若每个正常室性早搏心拍与其他正常室性早搏心拍的相关系数中小于0.6的个数大于所述其他正常室性早搏心拍个数的2/3，则该正常室性早搏心拍确定为噪声信号；否则确定为正常室性早搏心拍；所述室性早搏互检验方法为：若每个正常心拍与所述室性早搏心拍的相关系数中大于0.9的个数大于所述室性早搏心拍个数的2/3，则该正常心拍确定为室性早搏心拍；否则为正常心拍。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：基于穿戴式心电信号中早搏信号的实时监测装置，包括穿戴式心电信号检测模块和实时早搏心拍检测模块，所述穿戴式心电信号检测模块包括用于信号传感的干性电极单元、用于信号处理的信号检测单元和用于实时通信的通信模块单元；所述实时早搏心拍检测模块包括用于信号读取的心电信号读取单元、用于信号预处理的心电信号预处理单元、用于信号特征提取的心电信号特征提取单元、用于准早搏心拍检测的准早搏心拍检测单元、用于室性早搏检测的室性早搏检测单元、用于室本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于穿戴式心电信号中早搏信号的实时监测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，心电信号读取：读取10秒的心电信号进行监测，所述10秒心电信号由当前2秒和之前8秒心电信号组成；S2，心电信号预处理；S3，心电信号特征参数提取：从步骤S2预处理后的心电信号中提取待测心拍的特征参数，所述特征参数包括10秒心电信号中待测心拍的R波位置、所有待测心拍的RR间期、10秒心电信号的RR间期均值、所有待测心拍的R波幅值、10秒心电信号的R波幅值均值、所有待测心拍的QRS波宽度、10秒心电信号的QRS波宽度均值、所有待测心拍的R波相关系数、10秒心电信号的R波相关系数均值；S4，准早搏心拍判断：根据待测心拍的RR间期，判断心电信号是否为准早搏心拍，若是，继续步骤S5；若否，此信号为正常心拍；S5，室性早搏心拍判断：根据待测心拍的R波相关系数、QRS波宽度和R波幅值，判断经步骤S4筛选后的准早搏心拍是否是室性早搏心拍，若否，筛选出非室性早搏心拍，继续步骤S6；若是，此信号为室性早搏心拍；S6.室上性早搏心拍判断：根据步骤S5筛选后的非室性早搏心拍的R波相关系数及所述10秒心电信号的R波相关系数均值，判断其是否是室上性早搏心拍，若是，继续步骤S7；若否，此信号为正常心拍；S7，早搏心拍校验：所述早搏心拍校验包括室上性早搏心拍自检验、正常室性早搏心拍自检验和室性早搏互检验，用于判断室上性早搏心拍中是否有误检的室性早搏心拍、正常室性早搏心拍中是否有误检的噪声信号，以及正常心拍中是否有漏检的室性早搏心拍。...

【技术特征摘要】
1.基于穿戴式心电信号中早搏信号的实时监测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，心电信号读取：读取10秒的心电信号进行监测，所述10秒心电信号由当前2秒和之前8秒心电信号组成；S2，心电信号预处理；S3，心电信号特征参数提取：从步骤S2预处理后的心电信号中提取待测心拍的特征参数，所述特征参数包括10秒心电信号中待测心拍的R波位置、所有待测心拍的RR间期、10秒心电信号的RR间期均值、所有待测心拍的R波幅值、10秒心电信号的R波幅值均值、所有待测心拍的QRS波宽度、10秒心电信号的QRS波宽度均值、所有待测心拍的R波相关系数、10秒心电信号的R波相关系数均值；S4，准早搏心拍判断：根据待测心拍的RR间期，判断心电信号是否为准早搏心拍，若是，继续步骤S5；若否，此信号为正常心拍；S5，室性早搏心拍判断：根据待测心拍的R波相关系数、QRS波宽度和R波幅值，判断经步骤S4筛选后的准早搏心拍是否是室性早搏心拍，若否，筛选出非室性早搏心拍，继续步骤S6；若是，此信号为室性早搏心拍；S6.室上性早搏心拍判断：根据步骤S5筛选后的非室性早搏心拍的R波相关系数及所述10秒心电信号的R波相关系数均值，判断其是否是室上性早搏心拍，若是，继续步骤S7；若否，此信号为正常心拍；S7，早搏心拍校验：所述早搏心拍校验包括室上性早搏心拍自检验、正常室性早搏心拍自检验和室性早搏互检验，用于判断室上性早搏心拍中是否有误检的室性早搏心拍、正常室性早搏心拍中是否有误检的噪声信号，以及正常心拍中是否有漏检的室性早搏心拍。2.如权利要求1所述的基于穿戴式心电信号中早搏信号的实时监测方法，其特征在于所述步骤S4中的判断方法为：若每个待测心拍的前一个RR间期小于所述10秒心电信号的RR间期均值，且该待测心拍的后一个RR间期大于所述10秒心电信号的RR间期均值，且每个待测心拍的前一个RR间期与该待测心拍的后一个RR间期的和小于等于两倍的所述10秒心电信号的RR间期均值，则结果为是，否则判断结果为否。3.如权利要求1或2所述的基于穿戴式心电信号中早搏信号的实时监测方法，其特征在于所述步骤S5中室性早搏心拍包括正常室性早搏心拍、插入性室性早搏心拍和连续室性早搏心拍，所述三种心拍的判断方法不同，只要有一个结果为是，则步骤S5的结果为是。4.如权利要求3所述的基于穿戴式心电信号中早搏信号的实时监测方法，其特征在于所述正常室性早搏心拍的判断方法为：若每个准早搏心拍的R波相关系数小于所述10秒心电信号的R波相关系数均值，且每个准早搏心拍的QRS波宽度大于所述10秒心电信号的QRS波宽度均值，且每个准早搏心拍的R波幅值偏离所述10秒心电信号的R波幅值均值，则结果为是；否则结果为否，此信号为非室性早搏心拍。5.如权利要求3所述的基于穿戴式心电信号中早搏信号的实时监测方法，其特征在于所述插入性室性早搏心拍的判断方法为：若每个待测心拍的前一个RR间期与该待测心拍的后一个RR间期之和处于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘澄玉，蔡志鹏，张翔宇，李建清，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32