一种微伏级T波交替的定量检测方法技术

本发明专利技术公开了一种微伏级T波交替的定量检测方法。本发明专利技术分析T波交替散点图的外部形态，根据其外部形态与T波交替的关系提出一种新的TWA检测有效量化指标。采用改进的T波窗口分析法，对128个连续心拍的T波采样点序列一次差分后作散点图，分析散点图外部形态与T波交替的关系，研究出有效的“横向搜索法”对散点图进行边缘提取，进而在散点图“边缘”上定义短轴、长轴和短长轴之比三个定量参数，并将短长轴之比作为定量检测指标Axial_ratio，找出合适阈值判断T波交替的存在与否。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种检测方法，具体涉及一种微伏级T波交替的定量检测方法。属于生物医学信号处理

技术介绍
T波电交替(TWaveAlternans，TWA)是指 在规则的心律时，体表心电图上T波振幅、形态甚至极性的逐搏交替变化现象。自1872年Traube首次发现电交替现象后，许多研究表明TWA与心肌缺血、冠状动脉病变、电解质紊乱和长QT综合症有关，最近30年的研究表明TffA是心肌电活动不稳定的标志，是预测室性心律失常与心脏性猝死独立的，具有统计学意义的指标。与其它无创心电检测方法比较，TWA在预测心律失常事故上具有较高的精确度，对提高恶性心律失常的防治水平、降低猝死率具有重要意义。目前，TWA检测已成为心律失常研究热点，通过数字信号处理技术检测体表心电图上肉眼难以辨别的微伏级T波交替也成为临床上一种无创评定发生恶性室性心律失常及猝死的技术。然而，体表心电图上肉眼可分辨的TWA现象非常少。1981年Adam等首次报告了微伏级TWA (Microvolt T-wave Alternans, MTWA),发现貌似形态完全一致的T波之间可能存在微小差异，表现为微伏级的电压幅值差异，并呈交替性变化。MTWA在体表心电图上肉眼不可辨，需经特殊心电信号处理技术才能发现。随着数字信号处理技术和计算机技术的发展，有了多种检测方法。根据TWA检测统计方法不同，将TWA检测分为短时傅里叶变换法、符号变换法和非线性法。庞加莱映射(Poincare map, PM)是非线性法的一种，利用散点图适于描述周期性变化数据的特性，可以使T波交替中T波幅值逐拍变化的特点从形态上直观表现出来。但是只从直观形态上进行分析没有明确的判据且不利于临床统计研究，为此我们需要探讨散点图外部形态与T波交替的关系，并进一步研究散点图中的有效定量指标。文献《利用Poincare散点图法检测t波交替的指标研究》(李斐、赵捷等,现代生物医学进展，VOL. 12，NO. 14MAY2012)和《基于Poincare散点图与谱分析法的T波交替检测》(李斐，山东师范大学，2012年)主要采用“散点到直线x+y=0的距离均值”和“散点到直线x-y=0的距离均值与到直线x+y=0的距离均值的比值”作为定量指标来进行TWA检测。该方法对所有T波采样点进行数值处理，数据处理量大且受异常数据影响较大，因不同人心电幅值差别较大且同一心电信号中也存在很多异常心拍，都会导致误检，降低TWA检测的准确性。本专利技术从图形处理角度，提取散点图最有价值的目标边界信息，大量缩减待分析数据的同时剔除异常数据，提高TWA检测的实时性和准确性。文献《心率的Poincare散点图量化指标》(生物医学工程学杂志，2000 :17(4)，P433-436)是以连续心搏的RR间距为坐标作散点图，用“龟爬行计数”法进行图形处理，定义了适用于描述散点图形态与心率变异关系的四个指标长轴、短轴、面积和角度。但其图形处理算法是基于散点的，指标计算公式复杂，算法不适于计算机实现和实时处理，且由于心率变异与T波交替的发生机制不同，是基于不同心脏非线性动力学特征的，所以其散点图作图方式，散点图形态特征，检测指标都完全不同。若要利用散点图法实现TWA片段检测，还需克服以上困难。中国专利申请201210064226公开了一种心电图中的T波交替检测的方法，采用相关分析法从时域角度检测TWA信号，虽然能够动态跟踪非稳态TWA现象，但其对信号输入质量要求高，对邻频噪声十分敏感，容易造成误检和漏检。中国专利申请201110418860. 3公开了一种基于模型的动态心电图T波交替定量分析方法，即基于维格纳分布(Winger-Ville Distribution, WVD)的TWA时频检测。其检测过程涉及多尺度小波变换、WVD时频分析并采用WVD高阶谱抑制交叉干扰项。这些方法的复杂度都很高，其主要应用WVD虽然时频集中性高，但交叉干扰严重，复杂度高，且清晰度和复杂度是彼此取舍的，运算量大导致实时性差，对现有硬件的处理能力来说在实际应用中存在很大缺陷。 中国专利申请200410003212.1公开了一种用于改善T波交替的测量的方法和系统，通过将某些搏动从T波交替测量中剔除来改善TWA检测的方法，仅涉及TWA检测的心电信号预处理，并未提出具体的TWA检测方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种微伏级T波交替的定量检测方法。本专利技术分析T波交替散点图的外部形态，根据其外部形态与T波交替的关系提出一种新的TWA检测有效量化指标。采用改进的T波窗口分析法，对128个连续心拍的T波采样点序列一次差分后作散点图，分析散点图外部形态与T波交替的关系，研究出有效的“横向搜索法”对散点图进行边缘提取，进而在散点图“边缘”上定义短轴、长轴和短长轴之比三个定量参数，并将短长轴之比作为定量检测指标Axial_rati0，找出合适阈值判断T波交替的存在与否。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案一种微伏级T波交替的定量检测方法，包括以下步骤(I)获取心电图数据并进行心电信号预处理；(2)心电信号特征点标定对心电图中的QRS波群及T波进行标定；(3)心拍选择采取多个步骤的复合预处理对系列心拍进行选择；(4)选取T波采样点采用T波窗口，并以T波波峰对齐，选取128个T波段，每段T波提取7个采样点，构成待测的T波采样点序列；(5)作T波交替散点图对步骤(4)中的T波采样点序列一次差分后作散点图，并利用MATLAB7. O软件仿真绘图；(6)确定散点图“边缘”，采取“横向搜索法”对散点图进行边缘提取，确定散点图的“边缘”并得到散点图边缘点集；(7)提取散点图的定量参数，分析散点图外部形态与T波交替的关系，根据散点图“边缘”的几何特征，定义短轴、长轴、短长轴之比Axial_ratio三个定量参数；(8)确定T波交替的散点图定量检测指标，以步骤(7)所述短长轴之比作为定量检测指标，采用MATLAB7. O软件仿真并与谱分析法比较，找出合适阈值判断T波交替的存在与否。步骤(4)中，所述 复合预处理包括心拍剔除。步骤(6)中所述采用“横向搜索法”对散点图进行边缘提取，具体步骤如下61)散点图预处理将散点图转换成MXN的二值化的数字图像矩阵G，根据其横纵坐标序列 X=IX2-X1, X3-X2, ...,Xw-Xi,…}、Y={x3-x2, X4-X3,…，xi+2-xi+1,…},其中 X和 Y 的长度都为L,及散点坐标(Xw-Xi, xi+2_xi+1)，首先将散点图坐标序列值取整后上移和右移，使其刚好完全移至平面直角坐标系第一象限内，然后通过如下方式进行转换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微伏级T波交替的定量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）获取心电图数据并进行心电信号预处理；（2）心电信号特征点标定：对心电图中的QRS波群及T波进行标定；（3）心拍选择：采取多个步骤的复合预处理对系列心拍进行选择；（4）选取T波采样点：采用T波窗口，并以T波波峰对齐，选取128个T波段，每段T波提取7个采样点，构成待测的T波采样点序列；（5）作T波交替散点图：对步骤（4）中的T波采样点序列一次差分后作散点图，并利用MATLAB7.0软件仿真绘图；（6）确定散点图“边缘”，采取“横向搜索法”对散点图进行边缘提取，确定散点图的“边缘”并得到散点图边缘点集；（7）提取散点图的定量参数，分析散点图外部形态与T波交替的关系，根据散点图“边缘”的几何特征，定义短轴、长轴、短长轴之比三个定量参数；（8）确定T波交替的散点图定量检测指标，以步骤（7）所述短长轴之比作为定量检测指标，采用MATLAB7.0软件仿真并与谱分析法比较，找出合适阈值判断T波交替的存在与否。

【技术特征摘要】
1.一种微伏级T波交替的定量检测方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)获取心电图数据并进行心电信号预处理； (2)心电信号特征点标定对心电图中的QRS波群及T波进行标定； (3)心拍选择采取多个步骤的复合预处理对系列心拍进行选择； (4)选取T波采样点采用T波窗口，并以T波波峰对齐，选取128个T波段，每段T波提取7个采样点，构成待测的T波采样点序列； (5)作T波交替散点图对步骤(4)中的T波采样点序列一次差分后作散点图，并利用MATLAB7. O软件仿真绘图； (6)确定散点图“边缘”，采取“横向搜索法”对散点图进行边缘提取，确定散点图的“边缘”并得到散点图边缘点集； (7)提取散点图的定量参数，分析散点图外部形态与T波交替的关系，根据散点图“边缘”的几何特征，定义短轴、长轴、短长轴之比三个定量参数； (8)确定T波交替的散点图定量检测指标，以步骤(7)所述短长轴之比作为定量检测指标，采用MATLAB7. O软件仿真并与谱分析法比较，找出合适阈值判断T波交替的存在与否。2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤(4)中，所述复合预处理包括心拍副除。3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤(6)中所述采用“横向搜索法”对散点图进行边缘提取，具体步骤如下 61)散点图预处理将散点图转换成MXN的二值化的数字图像矩阵G，根据其横纵坐标序列 X= (X2-X1, X3-X2,…，Xw-Xi,…}、Υ={χ3-χ2, χ4-χ3，···...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵捷，陈甜甜，尹文枫，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：