專利名稱：一種心電圖自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，具體地說(shuō)是一種心率不齊及早搏類型心電圖的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
心電圖(Electrocardiogram,ECG)是使用心電采集儀器(如心電監(jiān)護(hù)儀)記錄人體心臟電位變化、并據(jù)此應(yīng)用于臨床心臟疾病監(jiān)護(hù)、診斷的可見圖形記錄，是診斷常見心臟疾病的重要手段。臨床上的ECG檢查多采集10 20s的12導(dǎo)聯(lián)的ECG數(shù)據(jù)，供醫(yī)生分析使用。心率不齊(心動(dòng)過速、心動(dòng)過緩、心率不齊等)早搏(房性早搏、室性早搏、交界性早搏等)類型占據(jù)了異常心電圖類型的絕大多數(shù)，對(duì)該類心電圖的自動(dòng)識(shí)別的研究可以有效的輔助醫(yī)生提聞診斷效率。目前12導(dǎo)聯(lián)心電圖的采集系統(tǒng)日趨成熟，但是帶有自動(dòng)識(shí)別功能的產(chǎn)品由于受到不同人群間心電圖的差異、實(shí)際數(shù)據(jù)的干擾因素等影響仍然與臨床應(yīng)用有一定的距離。心率不齊主要表現(xiàn)在一段時(shí)間內(nèi)的心電圖主波的間期之差大于0.12s時(shí)。同時(shí)，絕大多數(shù)早搏類心電圖都存在相鄰的主波間期的差值大于0.12s的情況(參閱

圖1)。在個(gè)別情況下，如室性早搏出現(xiàn)時(shí)(參閱圖3)，相鄰的主波間期的差值可能不存在明顯的異常，但是此時(shí)心電圖的各個(gè)心拍間的形態(tài)會(huì)存在較大的差異。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種心電圖自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)臨床采集的12導(dǎo)聯(lián)心電圖進(jìn)行實(shí)時(shí)的計(jì)算機(jī)輔助分析，自動(dòng)識(shí)別心律不齊及早搏類心電圖，以輔助醫(yī)生提高心電圖分析的效率，同時(shí)也 能根據(jù)待診斷的心電圖按照危急程度進(jìn)行排序，從而使醫(yī)生能夠?qū)π杈o急處理的心電圖進(jìn)行優(yōu)先處理。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術(shù)方案是:一種心電圖自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:心電圖采集器:采集心電圖數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)至少包含十二導(dǎo)聯(lián)，采樣率在500-1000Hz ；無(wú)線/有線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊:傳輸心電圖數(shù)據(jù)；心電圖收集及時(shí)域特征識(shí)別器:接收心電圖數(shù)據(jù)，分別對(duì)每一幅心電圖中的每個(gè)心拍進(jìn)行特征識(shí)別得到P波、QRS波和T波的起始和終止點(diǎn)，同時(shí)識(shí)別得到十二導(dǎo)聯(lián)中每個(gè)導(dǎo)聯(lián)上的P波、QRS波和T波峰值點(diǎn)的位置；心電圖主波間期識(shí)別器:采用基于移動(dòng)分段的主波間期分析算法進(jìn)行心率識(shí)別，得到心率正異常結(jié)果；心電圖QRS波群相似性識(shí)別器:對(duì)心率正常結(jié)果再用QRS波群相似性的聚類算法進(jìn)行相似性判斷，識(shí)別出心電圖是否可能有早搏；心電圖排隊(duì)分析器:根據(jù)心率及早搏識(shí)別結(jié)果對(duì)正異常心電圖排序，并輸出；
其中:A、所述基于移動(dòng)分段的主波間期分析算法包括:a.對(duì)心電圖收集及時(shí)域特征識(shí)別器中得到的一序列R波波峰值，計(jì)算相鄰的R波波峰的差值得到一序列連續(xù)的RR間期，記為^r1, rr2,..., Tri,..., rrn ；b、對(duì)步驟a中得到的rr。rr2,...，ITi,...，rrn進(jìn)行計(jì)算,得到相鄰RR間期的差值，記為rrTorr ；C、分析rrTorr中的每一個(gè)取值，判斷是否進(jìn)行分段，得到對(duì)應(yīng)于rrv rr2,...，rri；..., rrn 的分段集合 D ；d、對(duì)步驟c得到的集合D的分段結(jié)果進(jìn)行判斷，得到心率正異常結(jié)果；B、所述心電圖QRS主波相似性的聚類算法進(jìn)行相似性判斷包括:a、根據(jù)當(dāng)前心電圖中每個(gè)心拍的QRS波群的起點(diǎn)和終止點(diǎn)信息，截取出原始的波群信號(hào)，記作Qi,心電圖對(duì)應(yīng)的所有信號(hào)表示為集合0，有Qi e Q；以對(duì)Qi進(jìn)行重采樣，得到重采樣后的結(jié)果Q/ ；C、用移動(dòng)平均法對(duì)原始信號(hào)Q/進(jìn)行平滑處理，得到平滑處理后的結(jié)果為Yi ；d、用動(dòng)態(tài)和靜態(tài)結(jié)合的符號(hào)化方法對(duì)Yi處理，得到符號(hào)化后的處理結(jié)果Bi ；e、任意兩段原始信號(hào)QiA經(jīng)過步驟a d后，得到結(jié)果BpBp用符號(hào)序列距離度量的方法計(jì)算得到B」的距離值Su ;所有的Su構(gòu)`成集合S ；f、用層次聚類算法對(duì)S的結(jié)果聚類，得到層次聚類的結(jié)果；g、分析層次聚類后類別間的方差和距離兩個(gè)指標(biāo)，若方差或者最大距離超過指定的閾值，則心電圖有室性早搏可能。所述基于移動(dòng)分段的主波間期分析算法的分段集合D是這樣得到的:I)初始化集合D和Dm,= 01) = 0 , i=l,m=l ；m表示分段的下標(biāo),i為rrTorr的下標(biāo);2)若i> IrrTorr | ,進(jìn)入步驟6),否則繼續(xù)步驟3)3)當(dāng) rrTorr^0.12s 時(shí)，ITi 與!Ttv1 位于同一分段 Dm,有 Dm=Dm U IrrJ,進(jìn)入步驟5);否則，需要進(jìn)行分段，繼續(xù)步驟4)；4)若IrTorri彡0.12s則第m個(gè)分段結(jié)束，有D=D U {Dm};且需要繼續(xù)下一個(gè)分段的分析有m=m+l，= 0，繼續(xù)步驟5)；5) i = i+Ι,進(jìn)入步驟2),判斷下一個(gè)rrTorr的值；6)則分段過程結(jié)束，得到分段的結(jié)果集合D。所述基于移動(dòng)分段的主波間期分析算法的集合D的分段結(jié)果進(jìn)行判斷包括:判斷集合D的基數(shù)|D 1:I)、當(dāng)|D|==i時(shí)，首先判斷任意兩個(gè)rr間期的差距是否超出閾值范圍，然后計(jì)算三個(gè)連續(xù)的RR均值，再根據(jù)RR判斷方法判斷心率是否正常；2)、當(dāng)ID I >1時(shí)，則心率不齊，計(jì)算得到集合D中各個(gè)元素(每個(gè)元素為一個(gè)分段)對(duì)應(yīng)的RR間期的均值，根據(jù)RR判斷方法判斷得到心率不齊時(shí)是否伴有心律過緩或過速；3)、當(dāng)|D|==0時(shí)，不存在整齊跳動(dòng)的RR間期，則為心率不齊。所述計(jì)算RR均值是:
權(quán)利要求
1.一種心電圖自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括: 心電圖采集器:采集心電圖數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)至少包含十二導(dǎo)聯(lián)，采樣率在500-1000HZ ； 無(wú)線/有線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊:傳輸心電圖數(shù)據(jù)； 心電圖收集及時(shí)域特征識(shí)別器:接收心電圖數(shù)據(jù)，分別對(duì)每一幅心電圖中的每個(gè)心拍進(jìn)行特征識(shí)別得到P波、QRS波和T波的起始和終止點(diǎn)，同時(shí)識(shí)別得到十二導(dǎo)聯(lián)中每個(gè)導(dǎo)聯(lián)上的P波、QRS波和T波峰值點(diǎn)的位置； 心電圖主波間期識(shí)別器:采用基于移動(dòng)分段的主波間期分析算法進(jìn)行心率識(shí)別，得到心率正異常結(jié)果； 心電圖QRS波群相似性識(shí)別器:對(duì)心率正常結(jié)果再用QRS波群相似性的聚類算法進(jìn)行相似性判斷，識(shí)別出心電圖是否可能有早搏； 心電圖排隊(duì)分析器:根據(jù)心率及早搏識(shí)別結(jié)果對(duì)正異常心電圖排序，并輸出； 其中: A、所述基于移動(dòng)分段的主波間期分析算法包括: a、對(duì)心電圖收集及時(shí)域特征識(shí)別器中得到的一序列R波波峰值，計(jì)算相鄰的R波波峰的差值得到一序列連續(xù)的RR間期，記為Ir1, rr2,..., Tri,..., rrn ； b、對(duì)步驟a中得到的rr”rr2,...，,..., rrn進(jìn)行計(jì)算,得到相鄰RR間期的差值，記為 rrTorr ； C、分析rrTorr中的每一個(gè)取值，判斷是否進(jìn)行分段，得到對(duì)應(yīng)于rrv rr2,... ，rri；..., rrn 的分段集合 D ； d、對(duì)步驟c得到的集合D的分段結(jié)果進(jìn)行判斷，得到心率正異常結(jié)果； B、所述心電圖QRS主波相似性的聚類算法進(jìn)行相似性判斷包括: a、根據(jù)當(dāng)前心電圖中每個(gè)心拍的QRS波群的起點(diǎn)和終止點(diǎn)信息，截取出原始的波群信號(hào)，記作Qi,心電圖對(duì)應(yīng)的所有信號(hào)表示為集合1有Qi e Q； 以對(duì)Qi進(jìn)行重采樣，得到重采樣后的結(jié)果Qi'； C、用移動(dòng)平均法對(duì)原始信號(hào)Q/進(jìn)行平滑處理，得到平滑處理后的結(jié)果為Yi； d、用動(dòng)態(tài)和靜態(tài)結(jié)合的符號(hào)化方法對(duì)Yi處理，得到符號(hào)化后的處理結(jié)果Bi； e、任意兩段原始信號(hào)QiA經(jīng)過步驟a d后，得到結(jié)果BpBp用符號(hào)序列距離度量的方法計(jì)算得到B」的距離值Su ;所有的Su構(gòu)成集合S ； f、用層次聚類算法對(duì)S的結(jié)果聚類，得到層次聚類的結(jié)果； g、分析層次聚類后類別間的方差和距離兩個(gè)指標(biāo)，若方差或者最大距離超過指定的閾值，則心電圖有室性早搏可能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于所述基于移動(dòng)分段的主波間期分析算法的分段集合D是這樣得到的: 1)初始化集合D和DD =0D = 0，i=l，m=l ;m表示分段的下標(biāo)，i為rrTorr的下標(biāo)； 2)若i>I rrTorr ,進(jìn)入步驟6),否則繼續(xù)步驟3)； 3)當(dāng)rrTorr^0.12s 時(shí)，Tr1 與!Ttv1 位于同一分段 Dm,有 Dm=Dm U {rrj ,進(jìn)入步驟 5)；否則，需要進(jìn)行分段，繼續(xù)步驟4)； 4)若IrTorri彡0.12s則第m個(gè)分段結(jié)束，有D=D U {Dm};且需要繼續(xù)下一個(gè)分段的分析有m=m+l, Dm = 0 ,繼續(xù)步驟5)； 5)i = i+1,進(jìn)入步驟2),判斷下一個(gè)rrTorr的值； 6)則分段過程結(jié)束，得到分段的結(jié)果集合D。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于所述基于移動(dòng)分段的主波間期分析算法的集合D的分段結(jié)果進(jìn)行判斷包括: 判斷集合D的基數(shù)|d|: 1)、當(dāng)|D|==i時(shí)，首先判斷任意兩個(gè)rr間期的差距是否超出閾值范圍，然后計(jì)算三個(gè)連續(xù)的RR均值，再根據(jù)RR判斷方法判斷心率是否正常； 2)、當(dāng)|DI >1時(shí)，則心率不齊，計(jì)算得到集合D中各個(gè)元素對(duì)應(yīng)的RR間期的均值，其每個(gè)元素為一個(gè)分段；根據(jù)RR判斷方法判斷得到心率不齊時(shí)是否伴有心律過緩或過速； 3)、當(dāng)IdI==O時(shí)，不存在整齊跳動(dòng)的RR間期，則為心率不齊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于所述計(jì)算RR均值是:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于所述心電圖QRS主波相似性的聚類算法進(jìn)行相似性判斷步驟b的重采樣結(jié)果通過下式得到:Q’={Q(l)，Q(l+sd)，Q(l+2sd)，...，Q(l+kXsd)}l+kXsd 彡 Q (3) 式中:sd為采樣間隔參數(shù)，k為重采樣的序號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于所述心電圖QRS主波相似性的聚類算法進(jìn)行相似性判斷步驟c平滑處理后的結(jié)果通過下式得到:
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于所述心電圖QRS主波相似性的聚類算法進(jìn)行相似性判斷步驟d符號(hào)化后的處理結(jié)果通過下式得到:
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于所述心電圖QRS主波相似性的聚類算法進(jìn)行相似性判斷步驟e的符號(hào)序列距離度量包括: 1)對(duì)符號(hào)化后的結(jié)果Bi按照時(shí)間順序截取得到字符序列C;設(shè)定字符的長(zhǎng)度為h，步驟d中的符號(hào)化產(chǎn)生的符號(hào)集的大小為L(zhǎng)，符號(hào)集中的每個(gè)元素即符號(hào)占Ien位為二進(jìn)制位，f為字符序列的編號(hào)，計(jì)算:Cf=Bi (f)，Bi (f+Ι),Bi (f+len*h-l)，I ≤ f≤ Bi | _len*h+l (6)； 2)對(duì)Bi中的每一個(gè)字符序列cf計(jì)算其對(duì)應(yīng)的取值，記作w，值域的范圍是I≤w≤2hxlen-l ； 3)對(duì)于符號(hào)序列Bi和按照R波的波峰進(jìn)行對(duì)齊，然后分別計(jì)算對(duì)應(yīng)的字符序列的分布情況，得到兩個(gè)字符序列的距離由式(7)表示表示兩個(gè)信號(hào)的長(zhǎng)度比，L ^ 1，而民表示兩個(gè)信號(hào)的能量比，民> I A1(Wx)表示字符序列的值^在&中依據(jù)出現(xiàn)數(shù)量的排序位置；R2(wx)表示字符序列的值wx在Bj中依據(jù)出現(xiàn)數(shù)量的排序位置表示值域中的值Wx在Bi和Bj分布上的差異；F(wx)由式(8)表示！P1(Wx)表示值域中的值Wx在序列Bi中出現(xiàn)的概率，而P2 (Wx)表示值域中的值Wx在序列Bj中出現(xiàn)的概率，log為對(duì)數(shù)函數(shù)；
全文摘要
本發(fā)明公開了一種心電圖自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括心電圖采集器、無(wú)線/有線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊、心電圖收集及時(shí)域特征識(shí)別器采集、心電圖主波間期識(shí)別器、心電圖QRS波群相似性識(shí)別器及心電圖排隊(duì)分析器，心電圖采集器將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)傳輸模塊進(jìn)入心電圖收集及時(shí)域特征識(shí)別器，該識(shí)別器識(shí)別得到十二導(dǎo)聯(lián)上的P波、QRS波和T波峰值點(diǎn)的位置，心電圖主波間期識(shí)別器進(jìn)行心率識(shí)別，得到心率正異常結(jié)果，再經(jīng)心電圖QRS波群相似性識(shí)別器識(shí)別出心電圖是否可能有早搏，最后經(jīng)心電圖排隊(duì)分析器排序后輸出。本發(fā)明對(duì)臨床采集的12導(dǎo)聯(lián)心電圖進(jìn)行實(shí)時(shí)的計(jì)算機(jī)輔助分析，自動(dòng)識(shí)別心律不齊及早搏類心電圖，提高心電圖分析的效率，同時(shí)提供對(duì)緊急心電圖的優(yōu)先處理的手段。
文檔編號(hào)A61B5/0452GK103110417SQ201310064280
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者王麗蘋, 朱洪海, 董軍 申請(qǐng)人:華東師范大學(xué)