专利名称：基于单导联心室晚电位信号的盲源分离方法
技术领域：
本发明属于盲源分离技术领域，具体涉及一种基于单导联心室晚电位信号的盲源分离方法。
背景技术：
自1903年Einthoren发明弦线型心电图描记器并从体表记录心电信号以来,心电学不断得到发展。现在已经从常规心电图发展到动态心电图、频谱心电图以及心电向量图等。目前，医生由心电图、心电向量图诊断心脏病主要是凭经验的，诊断的准确与否很大程度上取决于医生的临床经验，这种“准确”也只是定性地说明疾病的类型、大致的范围程度等，而且由于心电图、心电向量图所提供的诊断信息量有限以对某些复杂的病症或临床特征表现不明显的病症很难诊断。在当代，心血管疾病成为各种致死亡疾病之首，心血管疾病患者死亡常常是突然发生和未能预料的室性心动过速。因此如何检测这部分患者就是一个很重要的课题。临床研究表明，心室晚电位和室性心动过速具有相关性，因此，心室晚电位信号的检测与分析是临床预测心脏病患者的疾病爆发以及了解室性心律失常机制的有效手段之一。心室晚电位(Ventricular Late Potentials, VLP)是在局部受损的心肌区域，由于心肌除极化延迟产生的不规律电信号，它反映了部分受损心肌的缓慢和不同步传导，一般出现在QRS波末端并延伸至ST段，表现为一系列碎裂的高频、低幅微弱电信号，其幅值一般小于25 μ V，能量主要集中在20Ηζ-80Ηζ。临床研究表明，心室晚电位与恶性心率失常有密切关系，尤其对急性心肌梗塞后猝死的预防、不明昏厥原因的诊断、室性心律失常的发生机制等方面具有重要的价值。随着科学技术日新月异的发展以及医疗水平的逐渐提高，监护系统正向着“微型化”、“智能化”、“移动化”和“低成本化”方向发展，单导联监护系统由于其方便灵活，将成为未来临床诊断的一种发展趋势。由于VLP信 号的低幅、高频特点，另外由于噪声的影响，它的检测变得比较困难。目前分析VLP常用的方法有时域检测法、频域检测法和频谱标测分析法等。时域检测法在存在着晚电位检出率不易提高的缺点；频域分析法存在频率分辨率不高的缺点；频谱标测分析法虽能克服时域或频域分析的一些缺陷，但在提取判断晚电位的标准参数时易受到分析时段的选取、QRS波终点定位准确度的影响。因此，为提高VLP的检测准确率和扩大其临床应用价值，需提出一种新的信号检测技术。作为盲源分离(blind source separation,BSS)技术的一个分支发展起来的独立分量分析(Independent component analysis, ICA)方法,广泛应用于特征提取和生物医学信号处理。由于VLP信号相对于正常ECG信号波形具有相对独立性，而ICA算法能精确地从ECG中分辨出具有相对较大瞬时独立分量的时间过程，故可以用于VLP的识别。因此，采用FastICA方法可以实现心室晚电位信号的提取
发明内容
本发明的主要目的是克服现有多导联检测系统的不足，提供一种基于单导联的心室晚电位信号盲源分离方法，可准确的提取出心室晚电位信号。实现步骤如下一种基于单导联心室晚电位信号的盲源分离方法，包括以下步骤(I)用心电图机的监测模式,在病人体表处米集一路去除噪声的含有心室晚电位的心电信号即为单导联观测信号；(2)采用小波包算法对单导联观测信号进行R波定位，确定晚电位的发生时段；(3)对单导联观测信号进行重构，获得另一路观测信号；(4)对步骤(3)获得的另一路观测信号和原单导联观测信号作为新的二导联观测信号，进行预处理，包括取均值和白化过程；(5)对预处理后的观测信号进行盲源分离，提取心室晚电位信号。所述的盲源分离方法，所述步骤(2)、(3)中，选取具有更加优良分析效果的小波包算法对R波进行定位，通过合适的小波包对单导联观测信号进行三层分解，二进小波包分解的快速算法为
权利要求
1.一种基于单导联心室晚电位信号的盲源分离方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)用心电图机的监测模式，在病人体表处采集一路去除噪声的含有心室晚电位的心电信号即为单导联观测信号； (2)采用小波包算法对单导联观测信号进行R波定位，确定晚电位的发生时段； (3)对单导联观测信号进行重构，获得另一路观测信号； (4)对步骤(3)获得的另一路观测信号和原单导联观测信号作为新的二导联观测信号，进行预处理，包括取均值和白化过程； (5)对预处理后的观测信号进行盲源分离，提取心室晚电位信号。
2.根据权利要求1所述的盲源分离方法，其特征在于，所述步骤(2)、(3)中，选取具有更加优良分析效果的小波包算法对R波进行定位，通过合适的小波包对单导联观测信号进行三层分解，二进小波包分解的快速算法为
3.根据权利要求1所述的盲源分离方法，其特征在于，所述步骤(5)中，采用FastICA算法对混合信号进行盲源分离，具体步骤如下 (5-1)首先选择一种目标函数，采用负熵作为目标函数，简化定义为J(y) ^ [E{G(y)}_E{G(v)}]2，其中，V和y是具有相同协方差的高斯随机变量，G是一个可根据信号的的分布形式而进行选择的非线性函数； (5-2)由于含有VLP的ECG信号为超高斯信号，根据经验选用G(y) = -exp (-y2/2)作为非线性函数； (5-3)优化算法采用牛顿近似法推导的一种批处理算法，基本迭代公式为
全文摘要
本发明公开了一种基于单导联心室晚电位信号的盲源分离方法，包括以下步骤(1)用心电图机的监测模式，采集一路单导联观测信号；(2)采用小波包算法对单导联观测信号进行R波定位，确定晚电位的发生时段；(3)对单导联观测信号进行重构，获得另一路观测信号；(4)对步骤(3)获得的另一路观测信号和原单导联观测信号作为新的二导联观测信号，进行预处理，包括取均值和白化过程；(5)对预处理后的观测信号进行盲源分离，提取心室晚电位信号。本发明采用单导联观测信号，充分利用了单导联监护系统的方便、灵活特性；采用小波包定位R波，解决了普通检测算法准确率低，实时性差等问题，可有效定位R波。
文档编号A61B5/0452GK103054572SQ20121059636
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月18日 优先权日2012年12月18日
发明者赵菊敏, 刘红燕, 李灯熬, 赵宝峰 申请人:太原理工大学