模拟心电图数据生成的方法、系统、设备及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种模拟心电图数据生成的方法与系统，根据单个心动周期各波形信号类似于正弦波或尖波的特点，设计各波形的数学模型，再根据待模拟的心电图数据的特征确定各波形的具体参数，将数学模型与具体参数结合得到各波形的具体图形，将各波形的具体图像相连得到每个心动周期的心电图，由所有心动周期的心电图按照顺序连接即可获得整个心电图数据或心电图；正弦波是频率成分最为单一的一种信号，任何复杂信号均可以看成由许许多多频率不同、大小不等的正弦波复合而成，因此利用待模拟的心电图数据各波形的具体参数和数据模型可以模拟任意复杂的心电图数据，解决了心电图数据获取困难的问题，利用数据模型生成心电图数据可逼近真实。数据可逼近真实。

【技术实现步骤摘要】
模拟心电图数据生成的方法、系统、设备及存储介质


[0001]本专利技术属于生物医学工程
，尤其涉及一种基于数学模型的模拟心电图数据生成方法、系统、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]心电图从专利技术至今已经超过一百年，直到医学高度发展的今天，心电图仍然广泛应用于医疗机构，其重要性仍然无可替代。
[0003]随着电子技术、网络、人工智能、传感器等科技的进步，心电图设备逐步向智能分析、网络化、数字化等方向发展。在心电图产品的智能化研发和心电图自动分析质量方面，世界范围内各类研究小组正进行着有侧重的几个方面的努力，包括：
[0004]1、丰富心电数据库来评估分析程序；
[0005]2、利用每个心跳中的信息来关联相关的心脏状况：每个心跳即为一个心动周期，在心电图上表现为一组P
‑
QRS
‑
T
‑
u的图形，也就是一组P
‑
QRS—T
‑
u的心电数据，由多个心电数据首尾相连构成整个心电图数据，不同的心电图数据对应不同的图形，反映不同的心电状况，可关联相关的心脏状况；
[0006]3、综合不同程序的结果：不同的心电自动诊断程序对同一份心电图数据可能得出不完全一样的诊断结果，通过多个自动诊断程序对同一份心电图数据所做的结论，可综合主要的结论，评价心电自动诊断程序；
[0007]4、利用体表电位仿真模型的知识：将多个电极贴在不同状况人体体表的不同位置(甚至有置于心内膜或心外模的位置)，可以收集到不同位置的心电图表现和对应的电位变化数据，通过这些数据可建立起不同人体状况的仿真数据模型，利用这些模型可以增加人们对心电的认识；
[0008]5、采用非心电的数据，等等：非心电的数据包括很广，如影像、超声、病史等，应用这些信息所对应的心电图表现，可以帮助人们增加对心电图形的认识，提高心电自动诊断程序对心电图数据的正确识别率。
[0009]每一种努力都是有益的，都将会推动心电图自动分析质量的进一步提高。这其中，无论心电图产品的智能化研发，还是对心电图产品自动分析评估，都离不开心电图数据，可以说心电图智能化的发展，必须由数据支撑，丰富的心电图数据同时也是科研、教学、产品检测、质量验证等场合的需要。
[0010]虽然全球有许多公开的心电图数据库(如美国麻省理工的MIT
‑
BIH心电图数据库；美国心脏学会的AHA心律失常心电图数据库；欧盟的CSE心电图数据库和欧盟ST
‑
T心电图数据库等)，但是对于复杂多变的心电活动而言，这些数据库均不能涵盖所有的、复杂的心电图数据样本，特别是对于某些特殊的心电图，因为难于寻找到相应的患者，导致这些心电图数据的获取非常困难，有些学者为了获得需要的心电图，甚至研究了从书本插图提取心电图数据的方法。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的在于提供一种模拟心电图数据生成的方法、系统、设备及存储介质，以解决现有心电图数据库并未涵盖所有的、复杂的心电图数据样本导致某些心电图数据获取困难的问题。
[0012]本专利技术是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种模拟心电图数据生成的方法，包括以下步骤：
[0013]步骤1：根据单个心动周期的心电数据特征，构建P波形、Q波形、R波形、S波形、T波形以及u波形的数学模型，所述数学模型的具体表达式为：
[0014]正弦波类：dx＝0:180/(D
wav
*S
r
):180
[0015]dy＝A
wav
*sin(dx*π/180)
[0016]tx＝T
start
:1/S
r
:D
wav
+T
start
[0017]尖波类：tx
q
＝0:1/S
r
:D
wav
/2
[0018]dy
q
＝(2*A
wav
/D
wav
)*tx
q
[0019][0020]dy
h
＝(2*A
wav
/D
wav
)*abs(D
wav
‑
tx
h
)
[0021]其中，dx为正弦波形的角度数据集合，dy为正弦波形的振幅数据集合，tx为正弦波形的时间数据集合，D
wav
为正弦波形或尖波的时间宽度，A
wav
为正弦波形或尖波的振幅高度，T
start
为正弦波形的时间起点，S
r
为正弦波形或尖波的采样率；tx
q
为尖波前支时间数据集合，tx
h
为尖波后支时间数据集合，dy
q
为尖波前支振幅数据集合，dy
h
为尖波后支振幅数据集合，abs()为求绝对值；
[0022]步骤2：根据需求确定待模拟的心电图数据的特征，根据待模拟的心电图数据的特征判断每个心动周期的心电数据是有规律的还是不规律的，以及规律是否相同；
[0023]如果每个心动周期的心电数据有规律且规律相同，则转入步骤3；如果每个心动周期的心电数据不规律，或每个心动周期的心电数据有规律且规律不同，则转入步骤7；
[0024]步骤3：根据待模拟的心电图数据的特征确定采样率、样本数以及各波形的频率，再确定单个心动周期的P波形、Q波形、R波形、S波形、T波形以及u波形的振幅高度、时间宽度、和时间起点；
[0025]步骤4：根据待模拟的波形，将所述步骤3中各波形的振幅高度、时间宽度、时间起点以及采样率代入到所述步骤1的正弦波类数学模型中，得到各波形对应的角度数据集合、振幅数据集合以及时间数据集合；或，将所述步骤3中各波形的振幅高度、时间宽度以及采样率代入到所述步骤1的尖波类数学模型中，得到各波形对应的尖波前支时间数据集合、尖波后支时间数据集合、尖波前支振幅数据集合以及尖波后支振幅数据集合；
[0026]步骤5：根据所述步骤4中各波形对应的正弦波的角度数据集合、振幅数据集合以及时间数据集合生成各波形的具体图形，并将各波形的具体图形按照P
‑
QRS
‑
T
‑
u顺序首尾相连，得到单个心动周期的心电图；或根据所述步骤4中各波形对应的尖波前支时间数据集合、尖波后支时间数据集合、尖波前支振幅数据集合以及尖波后支振幅数据集合生成各波形的具体图形，并将各波形的具体图形按照P
‑
QRS
‑
T
‑
u顺序首尾相连，得到单个心动周期的心电图；
[0027]步骤6：根据单个心动周期的时间长度以及总的时间长度确定心动周期的数量n，复制n个所述步骤5中的心电图，并将该n个心电图首尾相连，生成整个心电图数据或心电图；
[0028]步骤7：根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟心电图数据生成的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据单个心动周期的心电数据特征，构建P波形、Q波形、R波形、S波形、T波形以及u波形的数学模型，所述数学模型的具体表达式为：正弦波类：dx＝0:180/(D
wav
*S
r
):180dy＝A
wav
*sin(dx*π/180)tx＝T
start
:1/S
r
:D
wav
+T
start
尖波类：tx
q
＝0:1/S
r
:D
wav
/2dy
q
＝(2*A
wav
/D
wav
)*tx
q
dy
h
＝(2*A
wav
/D
wav
)*abs(D
wav
‑
tx
h
)其中，dx为正弦波形的角度数据集合，dy为正弦波形的振幅数据集合，tx为正弦波形的时间数据集合，D
wav
为正弦波形或尖波的时间宽度，A
wav
为正弦波形或尖波的振幅高度，T
start
为正弦波形的时间起点，S
r
为正弦波形或尖波的采样率；tx
q
为尖波前支时间数据集合，tx
h
为尖波后支时间数据集合，dy
q
为尖波前支振幅数据集合，dy
h
为尖波后支振幅数据集合，abs()为求绝对值；步骤2：根据需求确定待模拟的心电图数据的特征，根据待模拟的心电图数据的特征判断每个心动周期的心电数据是有规律的还是不规律的，以及规律是否相同；如果每个心动周期的心电数据有规律且规律相同，则转入步骤3；如果每个心动周期的心电数据不规律，或每个心动周期的心电数据有规律且规律不同，则转入步骤7；步骤3：根据待模拟的心电图数据的特征确定采样率、样本数以及各波形的频率，再确定单个心动周期的P波形、Q波形、R波形、S波形、T波形以及u波形的振幅高度、时间宽度和时间起点；步骤4：根据待模拟的波形，将所述步骤3中各波形的振幅高度、时间宽度、时间起点以及采样率代入到所述步骤1的正弦波类数学模型中，得到各波形对应的角度数据集合、振幅数据集合以及时间数据集合；或，将所述步骤3中各波形的振幅高度、时间宽度以及采样率代入到所述步骤1的尖波类数学模型中，得到各波形对应的尖波前支时间数据集合、尖波后支时间数据集合、尖波前支振幅数据集合以及尖波后支振幅数据集合；步骤5：根据所述步骤4中各波形对应的正弦波的角度数据集合、振幅数据集合以及时间数据集合生成各波形的具体图形，并将各波形的具体图形按照P
‑
QRS
‑
T
‑
u顺序首尾相连，得到单个心动周期的心电图；或根据所述步骤4中各波形对应的尖波前支时间数据集合、尖波后支时间数据集合、尖波前支振幅数据集合以及尖波后支振幅数据集合生成各波形的具体图形，并将各波形的具体图形按照P
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QRS
‑
T
‑
u顺序首尾相连，得到单个心动周期的心电图；步骤6：根据单个心动周期的时间长度以及总的时间长度确定心动周期的数量n，复制n个所述步骤5中的心电图，并将该n个心电图首尾相连，生成整个心电图数据或心电图；步骤7：根据待模拟的心电图数据的特征确定采样率、样本数以及各波形的频率，再确定每个心动周期的P波形、Q波形、R波形、S波形、T波形和u波形的振幅高度、时间宽度、时间
起点；步骤8：根据待模拟的波形，将所述步骤7中每个心动周期各波形的振幅高度、时间宽度、时间起点以及采样率代入到所述步骤1的正弦波类数学模型中，得到对应心动周期各波形对应的角度数据集合、振幅数据集合以及时间数据集合；或，将所述步骤3中各波形的振幅高度、时间宽度以及采样率代入到所述步骤1的尖波类数学模型中，得到各波形对应的尖波前支时间数据集合、尖波后支时间数据集合、尖波前支振幅数据集合以及尖波后支振幅数据集合；步骤9：根据所述步骤8中每个心动周期各波形对应的正弦波的角度数据集合、振幅数据集合以及时间数据集合生成对应心动周期各波形的具体图形，并将各波形的具体图形按照P
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QRS
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T
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u顺序首尾相连，得到对应心动周期的心电图；或根据所述步骤8中各波形对应的尖波前支时间数据集合、尖波后支时间数据集合、尖波前支振幅数据集合以及尖波后支振幅数据集合生成各波形的具体图形，并将各波形的具体图形按照P
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QRS
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T
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u顺序首尾相连，得到单个心动周期的心电图；步骤10：将所述步骤9得到的所有心动周期的心电图按照先后顺序首尾相连，生成整个心电图数据或心电图。2.如权利要求1所述的模拟心电图数据生成的方法，其特征在于，所述步骤5中，当采用时间起点和时间终点部分重叠的两个或两个以上波形来塑造复杂波形时，按照数据集合结合律重新构建该两个或两个以上波形重叠区的时间数据集合和振幅数据集合。3.如权利要求1所述的模拟心电图数据生成的方法，其特征在于，所述步骤3或7中，当根据待模拟的心电图数据的特征或某个波形的振幅高度、时间宽度以及时间起点中的任意一个或多个参数无规律可循时，根据与该参数对应的波形的特征确定该参数的取值范围，根据所述取值范围将随机函数生成的随机数赋给该参数，生成心电图，再检查生成的心电图是否符合要求，如果所述心电图与待模拟的心电图数据相符，则保存；否则将所述随机函数重新生成的随机数赋给该参数，重新生成心电图...

【专利技术属性】
技术研发人员：马小波，刘阳，吕岷，
申请(专利权)人：湖南可孚芯驰医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：