基于心电图联合生理模型的心脏跨膜电位成像方法技术

本发明专利技术公开了一种基于12导联心电图联合生理模型和注意力机制的心脏跨膜电位成像方法，用以解决由于12导联信号和TMP之间的信息不对称引起的严重病态逆问题，从12导联心电信号重建心脏跨膜电位。为了获得BSP和TMP的动态生理信息，本发明专利技术引入自注意力机制来捕获心脏电生理的长期、周期性动态激活过程特征，提取序列内部相似性，通过计算注意力得分，然后将得分与输入序列相乘，提取序列中关键的节段，即希望被“注意”到的节段；同时本发明专利技术将逆问题视为TMP在BSP上的潜在特征映射，通过引入交叉注意力模块来捕获逆关系的动态特征，利用神经网络从大量数据对中学习逆特征映射关系，解决了逆问题的不适定问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于心脏电位成像，具体涉及一种基于12导联心电图联合生理模型和注意力机制的心脏跨膜电位成像方法。

技术介绍

1、随着现代科技和临床医学的飞速发展，对心脏疾病的诊断可以分为有创性和无创性，有创心脏电生理检查是利用导管对心脏表面(心内膜和心外膜)进行直接性接触，虽然能够直观准确地获得电位，这一过程复杂且成本巨大，可能还会刺激心肌，经常引发致命的心律失常，导致猝死。

2、无创电生理(ep)成像旨在从测量的体表信号中重建心脏电源，通过体表心电图(body surface potential，bsp)和患者特定的躯干-心脏几何结构确定心肌细胞的电活动信息，例如心脏跨膜电位(transmembrane potential，tmp)。然而，求解ep逆问题具有数学上的不唯一性和病态性，临床上广泛应用的心电图诊断也是一种心电逆问题求解，不过是基于医生丰富的临床先验知识，通过体表电位推断出心脏的生理情况。因此，一类常用的解决办法是给解施加一定的约束，根据生理信息的先验知识，将解约束在适当的范围内，再从中寻找到最优解。目前基于标准的体表导联电极的无创电生理本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于12导联心电图联合生理模型和注意力机制的心脏跨膜电位成像方法，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的心脏跨膜电位成像方法，其特征在于：进一步地，所述步骤(1)中首先基于胸腔断层扫描影像数据分别建立研究对象的三维躯干几何模型和三维心脏几何模型，进而将这两个模型统一到同一个坐标系下进行融合得到心脏与躯干的几何对应关系，然后根据该几何对应关系建立心脏-躯干准静态电场模型，利用边界元方法求解该电场模型得到体表电位与心脏跨膜电位之间的正向映射关系即Φ＝HU，H为映射矩阵，U为心脏跨膜电位，Φ为体表电位。

3.根据权利要求1所述的心脏跨膜电位成像方法，其特征在于...

【技术特征摘要】

1.一种基于12导联心电图联合生理模型和注意力机制的心脏跨膜电位成像方法，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的心脏跨膜电位成像方法，其特征在于：进一步地，所述步骤(1)中首先基于胸腔断层扫描影像数据分别建立研究对象的三维躯干几何模型和三维心脏几何模型，进而将这两个模型统一到同一个坐标系下进行融合得到心脏与躯干的几何对应关系，然后根据该几何对应关系建立心脏-躯干准静态电场模型，利用边界元方法求解该电场模型得到体表电位与心脏跨膜电位之间的正向映射关系即φ＝hu，h为映射矩阵，u为心脏跨膜电位，φ为体表电位。

3.根据权利要求1所述的心脏跨膜电位成像方法，其特征在于：所述步骤(2)中首先将心脏几何结构按美国心脏协会标准分成17个部位，分别在每个部位单独设置梗死，总共得到17种梗死类别，外加一组全部位无梗死的类别；对于任一类别，分别在三维心脏几何模型的每个节点单独设置起搏，对于任一起搏点，根据其跨膜电位以及各部位的电导率，通过aliev-panfilov模型的状态转移方程求解偏微分，即可得到所有节点的跨膜电位；依此遍历可得到18×m组心脏跨膜电位序列，m为三维心脏几何模型的节点数量，每一组心脏跨膜电位序列包含所有节点连续多帧的跨膜电位。

4.根据权利要求1所述的心脏跨膜电位成像方法，其特征在于：对于输入网络模型的体表电位序列，首先将其通过一个线性层进行特征嵌入，使其大小变为12×n×d，然后再对其进行位置编码后输入至编码器，d为嵌入向量的维度，n为帧数；对于输入网络模型的心脏跨膜电位序列，首先将其拼接一个数值全为-1长度为m的start_token，使其大小变为m×(n+1)，然后将...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘华锋，胡叔金，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：