心磁高频信号分析方法、存储介质及电子设备技术

本发明专利技术提供一种心磁高频信号分析方法、存储介质及电子设备，所述方法包括：采集心磁信号和心电信号；对采集的心磁信号进行预处理，使得心磁信号与心电信号同步，并获取平均的单周期心磁信号；对平均的单周期心磁信号进行分段，并对分段后的平均的单周期心磁信号进行多层小波分解，并对分解后的小波成分进行数据重建，形成多层心磁数据；对不同层的各段心磁数据分别进行能量值的计算，形成不同层的能量图；确定能量图中能量最大值的位置，获取相邻两幅能量图之间的相似度，以供用户基于能量图中能量最大值的位置和相邻两幅能量图之间的相似度判断心肌受损状态。本发明专利技术可以有效解决现有技术无法准确且全面的表征心肌梗死患者的心磁现象的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
心磁高频信号分析方法、存储介质及电子设备
本专利技术涉及生物医学信号分析
，特别是涉及心磁高频信号分析

技术介绍
心磁图仪(magnetocardiography,MCG)是一种可以快速获取心脏的心肌细胞产生磁场信息的检测仪器，其具有高灵敏度、无创、非接触以及无辐射的特点，且可以对心脏病进行早期预测，是一种非常有效的检测心脏功能疾病的手段。近年来心磁探测相关研究快速发展，心磁图仪也将越来越广泛地应用于临床医学上，而对心磁信号的分析也成为其在临床应用的关键步骤。心磁信号由心脏中的电活动产生，对应于心脏中心室肌细胞的活动规律，正常情况下心肌细胞之间不存在电位差，但是当某些部位出现心肌损伤或缺血时，会引起细胞间形成电位差，由于变化细微，产生的电信号不易被观察到，而心磁信号采集的是心脏周围空间场的各个局部小位置的磁信号，所以心肌异常的信号易被心磁探测记录到。心肌受损与心肌缺血时会在心电周期的QRS末尾形成心室晚电位信号，因此应主要检测的是心室晚电位对应的心磁信号。心磁诊断本身具有局部化信息的探测能力，对其进行高频分量分离后，高频信号中更容易突出高频率低振幅的心室晚电位信号。由于心磁信号的高频分析对于预测各种心脏疾病的行为具有非常重要的意义，因此，如何提供一种心磁高频信号分析方法，以解决现有技术中对心磁高频信号的分析的不足，无法准确且全面的表征心肌梗死患者的心磁现象等缺陷，已成为生物医学信号分析领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种心磁高频信号分析方法、存储介质及电子设备，用于解决现有技术无法准确且全面的表征心肌梗死患者的心磁现象的技术问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种心磁高频信号分析方法，包括：采集心磁信号和心电信号；对采集的所述心磁信号进行预处理，使得所述心磁信号与所述心电信号同步，并获取平均的单周期心磁信号；对所述平均的单周期心磁信号进行分段，并对分段后的所述平均的单周期心磁信号进行多层小波分解，并对分解后的小波成分进行对应的数据重建，形成多层心磁数据；对不同层的各段心磁数据分别进行能量值的计算，形成不同层的能量图；确定所述能量图中能量最大值的位置，获取相邻两幅能量图之间的相似度，以供用户基于所述能量图中能量最大值的位置和相邻两幅能量图之间的相似度判断心肌受损状态。于本专利技术的一实施例中，所述对采集的所述心磁信号进行预处理包括：对所述心磁信号进行三轴自适应补偿；对自适应补偿后的所述心磁信号进行滤波；控制滤波后的所述心磁信号与所述心电信号同步；识别平均的单周期心磁信号。于本专利技术的一实施例中，采用递推最小二乘法对所述心磁信号进行三轴自适应补偿；其中，所述递推最小二乘法采用的目标函数为：f＝∑[G-(k1VX+k2VY+k3VZ)]2；其中，f为经三轴补偿后的心磁信号的平方和，G为梯度计的输出电压，k1、k2、k3分别为X、Y、Z方向信号的补偿系数，VX、VY、VZ分别为三轴磁强计三个方向的电压。于本专利技术的一实施例中，所述控制滤波后的所述心磁信号与所述心电信号同步的方式包括：将所述心磁信号平移；对比分析平移后所述心磁信号与所述心电信号的相似度，并获取相似度最大值对应的平移量，所述平移量表示所述心磁信号与所述心电信号之间的时延；去除所述平移量，使得所述心磁信号与所述心电信号同步。于本专利技术的一实施例中，所述识别平均的单周期心磁信号包括：筛选有效的多周期的心电信号；分别对所述多周期心电信号和多周期心磁信号进行R峰识别，并分周期分离存储R峰识别之后的心电信号和心磁信号；将分离后同周期的心电信号和心磁信号进行相似度对比，并将相似度大于相似度阈值时的心磁信号的周期对应的心磁信号数据作为待平均的周期数据；在获取各周期对应的待平均的周期数据之后，将所有所述待平均的周期数据进行平均，得到平均的单周期心磁信号。于本专利技术的一实施例中，所述对所述平均的单周期心磁信号进行分段包括：识别所述平均的单周期心磁信号的R峰；以所述平均的单周期心磁信号的R峰为基准，取R峰之前的第一预设时间段的波形为QR段，取R峰之后的所述第一预设时间段的波形为RS段，取所述RS段之后的第二预设时间段的波形为ST段。于本专利技术的一实施例中，所述对不同层的各段心磁数据分别进行能量值的计算中采用的计算公式为：其中，E为ti时刻的能量值，B为ti时刻的磁场值，n为进行多周期平均的心磁数据的周期个数，i为1，2，…，n，ti为第i个进行多周期平均的心磁数据周期所在的时间段。于本专利技术的一实施例中，所述获取相邻两幅能量图之间的相似度的公式为：其中，r为相似度，n为进行多周期平均的心磁数据的周期个数，i为1，2，…，n，Xi为相邻第一幅能量图第i个周期心磁数据的能量值，Yi为相邻第二幅能量图第i个周期心磁数据的能量值，为相邻第一幅能量图n个周期心磁数据的能量值的平均值，为相邻第二幅能量图n个周期心磁数据的能量值的平均值。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术还提供一种存储介质，存储有程序指令，其中，所述程序指令被执行时实现如上所述的心磁高频信号分析方法的步骤。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于运行所述计算机程序以实现如上所述的心磁高频信号分析方法的步骤。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于运行所述计算机程序以实现如上所述的心磁高频信号分析方法的步骤。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术还提供一种移动机器人，应用如上所述的电子设备。如上所述，本专利技术的心磁高频信号分析方法、存储介质及电子设备具有以下有益效果：本专利技术中的心磁高频信号分析方法可以通过参数定量分析和图像分布更直观地观察到心肌受损患者与正常人心磁高频信号的不同之处，对于早期预测心肌梗死具有很重要的意义，有效解决现有技术无法准确且全面的表征心肌梗死患者的心磁现象的技术问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图。图1显示为本申请一实施例中的心磁高频信号分析方法的整体流程示意图。图2显示为本申请一实施例中的心磁高频信号分析方法中采集心磁信号数据时使用的四通道扫描示意图。图3显示为本申请一实施例中的心磁高频信号分析方法中心磁信号预处理时经三轴自适应补偿之后的结果示意图。图4显示为本申请一实施例中的心磁高频信号分析方法中三轴自适应补偿后又经过300Hz低通滤波之后的结果示意图。图5显示为本申请一实施例中的心磁高频信号分析方法中中心磁信号经低通滤波后进行多周期平均程序的流程示意图。图6显示为本申请一实施例中的心磁高频信号分析方法中单周期心磁信号的分段示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种心磁高频信号分析方法，其特征在于：包括：/n采集心磁信号和心电信号；/n对采集的所述心磁信号进行预处理，使得所述心磁信号与所述心电信号同步，并获取平均的单周期心磁信号；/n对所述平均的单周期心磁信号进行分段，并对分段后的所述平均的单周期心磁信号进行多层小波分解，并对分解后的小波成分进行对应的数据重建，形成多层心磁数据；/n对不同层的各段心磁数据分别进行能量值的计算，形成不同层的能量图；/n确定所述能量图中能量最大值的位置，获取相邻两幅能量图之间的相似度，以供用户基于所述能量图中能量最大值的位置和相邻两幅能量图之间的相似度判断心肌受损状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种心磁高频信号分析方法，其特征在于：包括：
采集心磁信号和心电信号；
对采集的所述心磁信号进行预处理，使得所述心磁信号与所述心电信号同步，并获取平均的单周期心磁信号；
对所述平均的单周期心磁信号进行分段，并对分段后的所述平均的单周期心磁信号进行多层小波分解，并对分解后的小波成分进行对应的数据重建，形成多层心磁数据；
对不同层的各段心磁数据分别进行能量值的计算，形成不同层的能量图；
确定所述能量图中能量最大值的位置，获取相邻两幅能量图之间的相似度，以供用户基于所述能量图中能量最大值的位置和相邻两幅能量图之间的相似度判断心肌受损状态。


2.根据权利要求1所述的心磁高频信号分析方法，其特征在于：所述对采集的所述心磁信号进行预处理包括：
对所述心磁信号进行三轴自适应补偿；
对自适应补偿后的所述心磁信号进行滤波；
控制滤波后的所述心磁信号与所述心电信号同步；
识别平均的单周期心磁信号。


3.根据权利要求2所述的心磁高频信号分析方法，其特征在于：采用递推最小二乘法对所述心磁信号进行三轴自适应补偿；其中，所述递推最小二乘法采用的目标函数为：
f＝∑[G-(k1VX+k2VY+k3VZ)]2；
其中，f为经三轴补偿后的心磁信号的平方和，G为梯度计的输出电压，k1、k2、k3分别为X、Y、Z方向信号的补偿系数，VX、VY、VZ分别为三轴磁强计三个方向的电压。


4.根据权利要求2所述的心磁高频信号分析方法，其特征在于：所述控制滤波后的所述心磁信号与所述心电信号同步的方式包括：
将所述心磁信号平移；
对比分析平移后所述心磁信号与所述心电信号的相似度，并获取相似度最大值对应的平移量，所述平移量表示所述心磁信号与所述心电信号之间的时延；
去除所述平移量，使得所述心磁信号与所述心电信号同步。


5.根据权利要求2所述的心磁高频信号分析方法，其特征在于：所述识别平均的单周期心磁信号包括：
筛选有效的多周期的心电信号；
分别对所述多周期心...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔祥燕，崔高运，张志聃，平航，王海，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33