确定指示心脏功能障碍和异常的信息的方法和设备的制作方法

确定指示心脏功能障碍和异常的信息的方法和设备的制作方法
【专利摘要】一种用于确定指示心脏功能障碍和异常的信息的设备包括处理装置(402)，所述处理装置(402)被配置成从指示与心脏活动相关的电磁现象的信号中提取在心跳率上重复的第一波图案，并且从指示心血管运动的信号中提取在心跳率上重复的第二波图案。所述处理装置被配置成形成定时数据，使得定时数据的每个定时值指示从属于一个心跳周期的第一波图案的参考点到属于同一心跳周期的第二波图案的参考点的时间段。所述处理装置被配置成至少部分地基于定时数据来确定心脏功能障碍和异常的指标。
【专利说明】确定指示心脏功能障碍和异常的信息的方法和设备

【技术领域】
[0001] 本发明一般地涉及确定指示心脏功能障碍和异常（诸如例如心房纤颤）的信息。 更具体地，本发明涉及一种用于确定指示心脏功能障碍和异常的信息的设备和方法。此外， 本发明涉及一种用于确定指示心脏功能障碍和异常的信息的计算机程序。

【背景技术】
[0002] 如果未诊断和适当地处理或补救则在心血管系统中可能发生的功能障碍和异常 可以逐渐地降低心血管系统供应充足氧等以在个体遭遇应力时满足冠状动脉氧需求的能 力。当前，在各种心脏功能障碍和异常的识别与评价中使用诸如基于与心脏活动相关的电 磁现象的心动描记法、超声心动图以及基于心血管运动的心动描记法的方法。基于与心脏 活动相关的电磁现象的心动描记法的众所周知的示例是心电描记术"ECG"，而基于心血管 运动的心动描记法的不例是心冲击描记法"BCG"和心震描记法"SCG"。超声心动图提供心 脏的截面的图像并且能够提供关于心脏的结构和功能的全面信息，但是要求昂贵的设备和 专业操作人员。ECG提供心脏的相当迅速的电评价，但是不提供涉及收缩的力的任何信息。 基于心血管运动的心动描记法牵涉指示心血管运动的信号的测量。早先，在个体躺在设有 用于测量运动的设备的床上或者存在跨越腿的胫骨区域附连的便利设备的同时获得信号。 当前，能够使用小传感器元件（例如，加速度计）获得信号，所述小传感器元件适合于测量 表示心脏的运动的细微运动。
[0003] 图Ia和Ib示出节律性电功能与相关心血管运动之间的关系。图Ia示出ECG波形 的示例并且图Ib示出指示心血管运动并且采用加速度计在通常被称为y方向的"头到脚" 方向上测量到的例示信号的波形。为了说明性目的起见，在下面提供基本心脏功能的简要 说明。
[0004] 心脏包括四个室。右心房通过三尖瓣与右心室互连，而左心房通过二尖瓣与左心 室互连。血液经由上腔静脉从身体的上半部并且经由下腔静脉从身体的下半部被输送到右 心房。三尖瓣通过右心房心肌和右心室乳头肌的同时收缩而打开从而允许血液从右心房流 入右心室。然后三尖瓣在乳头肌放松时闭合。当右心室的心肌收缩时，血液从右心室通过 肺动脉瓣被迫入肺动脉，其将血液输送到其中它被氧合的肺中。氧合血液然后经由肺静脉 输送给左心房。当二尖瓣通过左心房心肌和左心室乳头肌的同时收缩而打开从而允许血液 从左心房流入左心室时氧合血液从左心房流入左心室。然后二尖瓣在乳头肌放松时闭合。 氧合血液然后从左心室通过主动脉瓣挤出到主动脉中，所述主动脉向末梢脉管系统输送氧 合血液。
[0005] 每个心跳周期牵涉三个主要阶段：心房收缩期、心室收缩期以及心舒张期。心房收 缩期是包含左右心房的心脏肌的收缩的周期。两个心房随着乳头肌收缩同时收缩从而强迫 打开三尖瓣和二尖瓣。刺激心脏的室的肌组织以使得它们收缩的电活动（即电收缩期）在 位于右心房里的窦房结中开始。传导电去极化继续随着波依次向下、向左以及其次地通过 两个心房去极化每个心房肌细胞而行进。电荷的这个传播能够被视为图Ia中所示出的ECG 波形上的P波。这紧接着后面是心房的机械收缩，其被检测为对应于图Ib中所示出的波形 的h峰的冲击和对应于图Ib中所示出的波形的i谷的反冲。当左右心房开始收缩时，存在 血液到左右心室中的高速流动，其由图Ib中所示出的波形上的j峰表示。不间断心房收缩 在三尖瓣开始闭合时，引起血液到左右心室中的附加的低速流动。血液的附加流动被称作 "心房驱血"，其对应于图Ib中所示出的波形中的"a-al"波复合。在心房被清空之后，三尖 瓣和二尖瓣闭合从而产生图Ib中所示出的波形上的向下g波。心室收缩是左右心室的肌 肉的收缩，并且是由产生图Ia中所示出的ECG波形中的"Q-R-S"波复合的心室心肌的电去 极化引起的。向下Q波是由通过隔膜沿着称作"希斯氏束"的特殊细胞群的去极化的向下 流动引起的。R峰是由心室肌组织的去极化引起的，并且S波是由心房与心室之间的心脏 组织的去极化产生的。随着去极化往隔膜下方并且贯穿心室心肌行进，心房和窦房结开始 极化。三尖瓣和二尖瓣的闭合标记心室收缩期的开始并且引起由心脏随着它跳动而做出的 "扑通"声音的第一部分。这个声音通常被称为"第一心音"。当心室心肌的电去极化到达最 高点时，使左右心室分离的房室"AV"隔膜收缩从而引起对应于图Ib中所示出的波形上的H 峰的冲击，和对应于图Ib中所示出的波形上的I谷的反冲。心室收缩强迫血液通过肺动脉 瓣从右心室进入肺动脉，并且在非常高速率下通过主动脉瓣从左心室进入主动脉，从而引 起图Ib中所不出的波形上的J峰。从左心室流入王动脉的血液的减速度引起图Ib中所不 出的波形上的向下K波。当左心室清空时，其压力降至主动脉中的压力以下并且主动脉瓣 闭合。类似地，当右心室中的压力降至肺动脉中的压力以下时，肺动脉瓣闭合。通常被称为 "第二心音"的"扑通"声音的第二部分是由肺动脉瓣和主动脉瓣在心室收缩期末期的闭合 引起的，从而引起图Ib中所示出的波形上的向上L波。同时随着肺动脉瓣和主动脉瓣的闭 合，脉室"AV"隔膜放松并且向上运动，以及心室心肌被再极化产生图Ia中所示出的ECG波 形上的T波。包括心房舒张期和心室舒张期的心舒张期是当心脏在收缩之后放松并且准备 好以循环血液再填充时的周期。心房舒张期是在左右心房正放松时，以及心室舒张期是在 左右心室正放松时。在心房舒张期期间，右心房被去氧合血液重新填充同时左心房重新填 充有氧合血液。心房的重新填充在舒张期早期引起图Ib中所示出的波形上的向下M波，其 与作为ECG波形中的U波所被示出的希斯氏束细胞的再极化重合。当左右心房被填充至它 们最大的容量时，血液相对于三尖瓣和二尖瓣的回流引起图Ib中所示出的波形上的向上N 波。
[0006] 公开W02012149652描述了一种用于通过记录心前区加速度信号来评价主体的心 肌收缩性的方法。
[0007] 公开US2008194975描述了一种用于监测个体的生理状态并且检测其中的异常的 方法。所述方法包括同时接收作为ECG信号的第一信号和指示心血管运动的第二信号。
[0008] 指示心血管运动的波形的分析通常在视觉上通过合格诊断医生来执行以便于区 分异常心血管功能和正常情况。然而，在许多情况下，通过视觉分析找出特定心脏功能障碍 和异常（诸如例如心房纤颤）可能是有挑战性的。因此，存在对用于确定指示心脏功能障 碍和异常的信息的方法和设备的需要。


【发明内容】

[0009] 下文呈现简化
【发明内容】
以便于提供对各种发明实施例的一些方面的基本理解。本


【发明内容】
不是本发明的广泛概述。它既不旨在识别本发明的关键或临界要素也不旨在刻化 本发明的范围。以下
【发明内容】
仅仅以简化形式呈现本发明的一些构思作为本发明的示例实 施例的更具体描述的序言。
[0010] 依照本发明，提供了用于确定指示心脏功能障碍和异常（例如心房纤颤）的信息 的新的方法。根据本发明的方法包括：
[0011]-从指示与心脏活动相关的电磁现象的第一信号中提取在心跳率上重复的第一波 图案，
[0012] -从指示心血管运动的第二信号中提取在心跳率上重复的第二波图案，
[0013] -形成定时数据，所述定时数据的每个定时值指示从属于一个心跳周期的第一波 图案的参考点到属于同一心跳周期的第二波图案的参考点的时间段，以及
[0014] -确定定时数据与指示心跳率的速率数据之间的相关性，该相关性指示心脏功能 障碍和异常。
[0015] 第二波图案被有利地选择为使得它表不心脏对第一信号上的第一波图案的响应。 第一信号能够表示例如心电描记术"ECG"波形或电感测量波形。第一波图案可以是例如但 未必图Ia中所示出的ECG波形上的"Q-R-S"波复合的R峰，以及第二波图案可以是例如但 未必图Ib中所示出的波形上的J峰。在这种情况下，R峰的顶部能够被用作为第一波图案 的参考点并且J峰的顶部能够被用作第二波图案的参考点，以及每个定时值能够指示从R 峰的顶部的时刻到J峰的顶部的时刻的时间段。再例如，第二波图案可以是指示在通常被 称为z方向的"贯穿胸"方向上测量到的心血管运动的波形上的主动脉瓣打开"A0"峰。
[0016] 所述方法可以进一步包括从指示与心脏活动相关的电磁现象的第一信号中和/ 或从指示心血管运动的第二信号中检测上述速率数据。速率数据的检测可以包括例如检测 ECG波形的连续R峰之间的时间段。指示心跳率的速率数据基于从个体的身体测量到的第 三信号而形成也是可能的。
[0017] 定时数据与速率数据之间的上述相关性能够被用作心脏功能障碍和异常的指标。 例如，鉴于经验数据，正相关意指在速率数据的每个值例如以每分钟心跳次数来表示心跳 率的瞬时值时心房纤颤的增加概率。相应地，当速率数据的每个值例如以秒即1/心跳率来 表示一个心跳周期的时间长度时，负相关意指心房纤颤的增加概率。
[0018] 能够例如但未必借助于能够根据以下等式计算的相关系数来表达定时数据与速 率数据之间的相关程度：
[0019] C (j) = E {(TD- μ τ) X (PD- μ p)}，
[0020] 其中，C(j)是相关系数，E是期望值操作符，即Ε{变量}是该变量的期望值，TD是 定时数据，μ τ是定时数据的均值，ro是速率数据，μ P是速率数据的均值，并且j是表达在 心跳周期中速率数据相对于定时数据的时间滞后的整数。鉴于经验结果，速率数据ro具有 一个心跳周期相对于定时数据TD的滞后，即j = 1。在这种情况下，当定时数据TD涉及给 定心跳周期时，所对应的速率数据ro涉及前一个心跳周期。能够以总是在从-1到+1的范 围上的形式P T, P表达相关系数：
[0021] P χ,ρ = C(j)/( σ ΤΧ σ ρ),
[0022] 其中，〇 τ和〇 ρ分别是定时数据和速率数据的标准偏差。
[0023] 应当注意的是，存在用于表达定时数据与速率数据之间的可能相关性的许多方 式，并且本发明不限于表达相关性的任何特定方式。此外，应当注意的是，相关性未必是数 学量而是它指的是牵涉相依性的一大类统计关系中的任一个，并且相关性在其一般意义上 不暗示或者要求因果关系。
[0024] 在根据本发明的另一示例实施例的方法中，心脏功能障碍和异常的指标的确定包 括确定定时数据在基本上恒定的心跳率下的变化。例如，鉴于经验数据，定时数据的标准偏 差在心房纤颤期间可以是平均值的约10%而在正常情况下可以是平均值的约1-2%。
[0025] 根据本发明的示例实施例的方法包括对指示心血管运动的信号进行低通滤波并 且从经低通滤波的信号中检测上述AO峰和/或对指示心血管运动的信号进行带通滤波并 且从经带通滤波的信号中检测AC峰，其中AC峰是由主动脉瓣的闭合引起的。低通滤波的上 限频率可以是例如但未必30Hz，以及带通滤波的通带可以是例如但未必从40Hz到100Hz。 低通滤波和/或带通滤波便于AO峰和/或AC峰的检测。尤其在心房纤颤期间，AC峰比当 不存在带通滤波时更易于找到带通滤波何时被使用。能够在从指示心血管运动的信号中 提取例如上述第二波图案时利用所检测到的AO峰和/或AC峰。所检测到的AO峰和/或 AC峰也能够被用于许多其它目的，例如用于检测振幅变化、时间变化、心跳率、收缩间隔和 /或舒张间隔。
[0026] 依照本发明，还提供了用于确定指示心脏功能障碍和异常的信息的新的设备。根 据本发明的设备包括：
[0027] -信号接口，所述信号接口用于接收指示与心脏活动相关的电磁现象的第一信号 和指示心血管运动的第二信号，
[0028] -处理装置，所述处理装置被耦合到信号接口并且配置成：
[0029] a)从第一信号中提取在心跳率上重复的第一波图案并且从第二信号中提取在心 跳率上重复的第二波图案，
[0030] b)形成定时数据，所述定时数据的每个定时值指示从属于一个心跳周期的第一波 图案的参考点到属于同一心跳周期的第二波图案的参考点的时间段，以及
[0031] c)确定定时数据与指示心跳率的速率数据之间的相关性，该相关性指示心脏功能 障碍和异常。
[0032] 所述设备可以进一步包括用于测量指示与心脏活动相关的电磁现象的第一信号 的第一传感器元件和/或用于测量指示心血管运动的第二信号的第二传感器元件。第一传 感器元件可以包括适合于被附连到个体的身体的电极。第二传感器元件可以包括例如加速 度计、压电传感器、倾斜仪、压力传感器，或适合于测量力、加速度、位移或与心血管运动相 关并且指示心血管运动的任何其它量的任何其它元件。信号接口能够从包括适当的传感器 元件的外部装置接收第一信号和/或第二信号也是可能的，即强调了设备未必包括用于测 量第一信号和/或第二信号的装置。
[0033] 根据本发明的示例实施例的设备包括用于对指示心血管运动的信号进行低通滤 波的低通滤波器和用于从经低通滤波的信号中检测AO峰的装置（例如处理器）和/或用 于对指示心血管运动的信号进行带通滤波的带通滤波器和用于从经带通滤波的信号中检 测AC峰的装置。
[0034] 依照本发明，还提供了用于确定指示心脏功能障碍和异常的信息的新的计算机程 序。计算机程序包括计算机可执行指令以用于控制可编程处理器：
[0035] -从指示与心脏活动相关的电磁现象的第一信号中提取在心跳率上重复的第一波 图案，
[0036] -从指示心血管运动的第二信号中提取在心跳率上重复的第二波图案，
[0037] -形成定时数据，所述定时数据的每个定时值指示从属于一个心跳周期的第一波 图案的参考点到属于同一心跳周期的第二波图案的参考点的时间段，以及
[0038] -确定定时数据与指示心跳率的速率数据之间的相关性，该相关性指示心脏功能 障碍和异常。
[0039] 根据本发明的示例实施例的计算机程序包括用于控制可编程处理器对指示心血 管运动的信号进行低通滤波并且从经低通滤波的信号中检测AO峰的计算机可执行指令和 /或用于控制可编程处理器对指示心血管运动的信号进行带通滤波并且从经带通滤波的信 号中检测AC峰的计算机可执行指令。
[0040] 依照本发明，还提供了新的计算机程序产品。计算机程序产品包括编码有根据本 发明的计算机程序的非易失性计算机可读介质，例如紧凑盘"CD"。
[0041] 在所附从属权利要求中描述了本发明的许多示例实施例。
[0042] 既关于构造且关于操作的方法的本发明的各种示例实施例连同附加的目的及其 优点一起将在结合附图阅读时从特定示例实施例的以下描述中最好地理解。
[0043] 动词"包括"和"包含"在本文献中被用作既不排除也不要求同样未记载的特征的 存在的开放限制。除非另外显式地陈述，否则从属权利要求中所记载的特征是可相互自由 地组合的。

【专利附图】

【附图说明】
[0044] 参考附图在下面更详细地说明本发明的示例实施例及它们的优点，在附图中：
[0045] 图Ia图示ECG波形的示例并且图Ib图示指示心血管运动并且采用加速度计在通 常被称为y方向的"头到脚"方向中测量到的示例信号的波形，
[0046] 图2a图示根据本发明的示例实施例用于确定指示心脏功能障碍和异常的信息的 方法的流程图，
[0047] 图2b图示根据本发明的示例实施例用于从指示心血管运动的信号中提取AO数据 和/或AC数据的方法的流程图，
[0048] 图3a图示例示ECG波形以及图3b图示指示心血管运动并且用加速度计在通常被 称为z方向的"贯穿胸"方向中测量到的示例信号的波形，
[0049] 图4示出根据本发明的示例实施例用于确定指示心脏功能障碍和异常的信息的 设备的示意图示，以及
[0050] 图5示出在心房纤颤的示例情况下在不同的心跳率下的ECG波形的R峰与指示心 血管运动的波形的主动脉瓣打开"A0"峰之间的时间差。
[0051] 已经在描述本发明的【背景技术】时解释了图Ia和图lb。

【具体实施方式】
[0052] 图2a图示根据本发明的示例实施例用于确定指示心脏功能障碍和异常（例如心 房纤颤）的信息的方法的流程图。该方法包括在阶段201中从指示与心脏活动相关的电磁 现象的第一信号中提取在心跳率上重复的第一波图案。该方法包括在阶段202中从指示心 血管运动的第二信号中提取在心跳率上重复的第二波图案。第一和第二信号被/已被从同 一个体同时地测量到。该方法包括在阶段203中形成定时数据TD使得定时数据的每个定 时值指示从属于一个心跳周期的第一波图案的参考点到属于同一心跳周期的第二波图案 的参考点的时间段。该方法包括在阶段204中至少部分地基于定时数据TD来确定心脏功 能障碍和异常的指标。
[0053] 图3a图示指示与心脏活动相关的电磁现象的示例信号的波形，并且图3b图示指 示心血管运动的示例信号的波形。图3a和图3b中所示出的波形对应于彼此，使得它们已 被从同一个体同时地测量到。图3a中所示出的波形是已借助于附连到个体的胸的电极所 测量到的ECG波形，并且图3b中所示出的波形已采用加速度计在通常被称为z方向的"贯 穿胸"方向中测量到。图4中所示出的坐标系统450图示z方向。
[0054] 图3a和图3b共同图示定义定时数据TD的示例方式。在这个示例情况下，出现于 ECG波形上并且由心室肌组织的去极化所引起的R峰表示在心跳率上重复的第一波图案， 以及指示心血管运动的波形的主动脉瓣打开"A0"峰表示在心跳率上重复的第二波图案。R 峰的顶部是第一波图案的参考点并且AO峰的顶部是第二波图案的参考点。
[0055] 在根据本发明的另一示例实施例的方法中，R峰表示第一波图案以及出现于在头 到脚方向中测量到的并且由通过主动脉瓣从左心室流入主动脉的血液所引起的波形上的J 峰表示第二波图案。R峰的顶部能够被用作第一波图案的参考点并且J峰的顶部能够被用 作第二波图案的参考点。
[0056] 在根据本发明的示例实施例的方法中，R峰表示第一波图案并且MC峰与出现于图 3b中所示出的波形上的AO峰之间的谷310表示第二波图案。MC峰是由二尖瓣的闭合引起 的。R峰的顶部能够被用作第一波图案的参考点并且谷310的最深点能够被用作第二波图 案的参考点。
[0057] 图3a和图3b图示三个连续心跳周期：心跳周期"i-Γ'、心跳周期"i"以及心跳周 期"i+Γ'，其中"i"可以是整数。例如，与心跳周期"i"相关的定时值TD(i)是如由图3a和 图3b所图示的从心跳周期"i"的R峰的顶部的时刻到心跳周期"i"的J峰的顶部的时刻 的时间段。
[0058] 图2a中所示出的动作204包括确定定时数据TD与指示心跳率的速率数据之 间的相关性。鉴于经验结果，相关性能够被用作心脏功能障碍和异常的指标。
[0059] 该方法可以进一步包括从指示与心脏活动相关的电磁现象的波形中和/或从指 示心血管运动的波形中检测指示心跳率的速率数据ro。速率数据的检测可以包括例如在 ECG波形上的连续R峰之间的时间段的检测。速率数据的检测包括例如在指示心血管运动 的波形上的连续AO峰或J峰之间的时间段的检测也是可能的。有可能利用一个以上的波形 以便于得到更可靠的速率数据。此外，从个体的身体测量第三信号也是可能的，并且这个第 三信号单独或连同指示与心脏活动相关的电磁现象的波形和/或指示心血管运动的波形 一起被用于确定指示心跳率的速率数据。在图3a中，连续R峰之间的时间段的时间长度采 用HB(i-l)、HB(i)以及HB(i+l)表示。在心跳周期以及"i+1"内的速率数据分 别能够被例如定义为 ro(i-l) = l/HB(i-l)、ro(i) = l/HB(i)以及 ro(i+l) = l/HB(i+l)。
[0060] 定时数据TD和速率数据ro之间的相关性能够借助于能够例如根据以下等式计算 的数学相关系数来表达。

【权利要求】
1. 一种设备，所述设备包括用于接收指示与心脏活动相关的电磁现象的第一信号和指 示心血管运动的第二信号的信号接口（401)，以及处理装置（402)，所述处理装置（402)被 耦合到所述信号接口并且配置成： _从所述第一信号中提取在心跳率上重复的第一波图案并且从所述第二信号中提取在 所述心跳率上重复的第二波图案， 其特征在于，所述处理装置被进一步配置成： _形成定时数据，所述定时数据的每个定时值指示从属于一个心跳周期的所述第一波 图案的参考点到属于同一心跳周期的所述第二波图案的参考点的时间段，以及 _确定所述定时数据与指示所述心跳率的速率数据之间的相关性，所述相关性指示心 脏功能障碍和异常。
2. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备还包括用于测量所述第一信号的第一 传感器元件（403)和用于测量所述第二信号的第二传感器元件（404)。
3. 根据权利要求2所述的设备，其中，所述第二传感器元件包括下列中的一个：加速度 计、压电传感器、倾斜仪、压力传感器。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述处理装置被配置成从所述第一 信号中提取R峰并且从所述第二信号中提取AO峰，所述R峰是由心室肌组织的去极化引起 的并且表示所述第一信号上的在所述心跳率上重复的所述第一波图案，并且所述AO峰是 由主动脉瓣的打开引起的并且表示所述第二信号上的在所述心跳率上重复的所述第二波 图案。
5. 根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述处理装置被配置成从所述第一 信号中提取所述R峰并且从所述第二信号中提取J峰，所述R峰是由心室肌组织的去极化 引起的并且表示所述第一信号上的在所述心跳率上重复的所述第一波图案，并且所述J峰 是由通过所述主动脉瓣从左心室流入主动脉的血液引起的并且表示所述第二信号上的在 所述心跳率上重复的所述第二波图案。
6. 根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述处理装置被配置成从所述第 一信号中提取所述R峰并且从所述第二信号中提取MC峰与所述AO峰之间的谷，所述R峰 是由心室肌组织的去极化引起的并且表示所述第一信号上的在所述心跳率上重复的所述 第一波图案，所述MC峰是由二尖瓣的闭合引起的，所述AO峰是由所述主动脉瓣的打开引起 的，并且所述MC峰与所述AO峰之间的谷表示所述第二信号上的在所述心跳率上重复的所 述第二波图案。
7. 根据权利要求4至6中任一项所述的设备，其中，所述处理装置被配置成将所述R峰 的顶部用作所述第一波图案的参考点并且将所述AO峰的顶部、所述J峰的顶部、或所述MC 峰与所述AO峰之间的谷的最深点用作所述第二波图案的参考点。
8. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述处理装置被配置成计算指示所述定时数据 与所述速率数据之间的相关程度的相关系数： C(j) = E{(TD-ut) X (PD-Up)}, 其中，C(j)是所述相关系数，E是期望值操作符，TD是所述定时数据，是所述定时 数据的均值，ro是所述速率数据，y P是所述速率数据的均值，并且j是表达在心跳周期中 所述速率数据相对于所述定时数据的时间滞后的整数。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其中，所述处理装置被配置成确定与基 本上恒定的心跳率相对应的所述定时数据的变化，所述变化的程度指示心脏功能障碍和异 堂 巾。
10. 根据权利要求9所述的设备，其中，所述处理装置被配置成确定指示所述定时数据 的变化的程度的变化量：
其中，V是所述变化量，E是期望值操作符，TD是所述定时数据，并且y T是在考虑的所 述心跳率处所述定时数据的均值。
11. 根据权利要求1或8所述的设备，其中，所述处理装置被配置成检测在所述第一信 号上的连续R峰之间的时间段以便于获得所述速率数据，所检测到的时间段与所述心跳率 成反比指示所述心跳率。
12. 根据权利要求8所述的设备，其中，所述处理装置被配置成形成所述速率数据使得 所述速率数据的每个值表示所述心跳率的瞬时值，并且响应于其中所述相关系数大于阈值 的情形而产生表达心房纤颤的信号。
13. 根据权利要求8所述的设备，其中，所述处理装置被配置成形成所述速率数据使得 所述速率数据的每个值表示一个心跳周期的时间长度，并且响应于其中所述相关系数小于 阈值的情形而产生表达心房纤颤的信号。
14. 根据权利要求12或13所述的设备，其中，所述处理装置被配置成将零用作所述阈 值。
15. 根据权利要求4至14中任一项所述的设备，其中，所述处理装置被配置成对指示所 述心血管运动的所述第二信号进行低通滤波并且从经低通滤波的信号中检测所述AO峰。
16. 根据权利要求15所述的设备，其中，所述低通滤波的上限频率是30Hz。
17. 根据权利要求4至16中任一项所述的设备，其中，所述处理装置被配置成对指示所 述心血管运动的所述第二信号进行带通滤波并且从经带通滤波的信号中检测AC峰，所述 AC峰是由主动脉瓣的闭合引起的。
18. 根据权利要求17所述的设备，其中，所述带通滤波的通带是从40Hz到100Hz。
19. 根据权利要求17或18所述的设备，其中，所述处理装置被配置成检测AC-A0间隔 的时间长度并且计算指示所述AC-A0间隔的所检测到的时间长度的变化的强度的时间变 化量，所述AC-A0间隔中的每一个都是从所述AC峰中的一个到所述A0峰中的随后一个的 时间间隔，并且所述时间变化量指示心脏功能障碍和异常。
20. 根据权利要求17或18所述的设备，其中，所述处理装置被配置成检测AC-A0间隔 的时间长度和A0-A0间隔的时间长度并且计算指示在同一心跳周期内的所述AC-A0间隔的 时间长度与所述A0-A0间隔的时间长度之间的比率的第一比率量，所述AC-A0间隔中的每 一个都是从所述AC峰中的一个到所述A0峰中的随后一个的时间间隔，所述A0-A0间隔中 的每一个都是从所述A0峰中的一个到所述A0峰中的随后一个的时间间隔，并且所述第一 比率量指示心脏功能障碍和异常。
21. 根据权利要求17或18所述的设备，其中，所述处理装置被配置成检测AC-R间隔的 时间长度和R-R间隔的时间长度并且计算指示在同一心跳周期内的所述AC-R间隔的时间 长度与所述R-R间隔的时间长度之间的比率的第二比率量，所述AC-R间隔中的每一个都是 从所述AC峰中的一个到所述R峰中的随后一个的时间间隔，所述R-R间隔中的每一个都是 从所述R峰中的一个到所述R峰中的随后一个的时间间隔，并且所述第二比率量指示心脏 功能障碍和异常。
22. -种方法，包括： -从指示与心脏活动相关的电磁现象的第一信号中提取（201)在心跳率上重复的第一 波图案，以及 -从指示心血管运动的第二信号中提取（202)在所述心跳率上重复的第二波图案， 其特征在于，所述方法还包括： -形成（203)定时数据，所述定时数据的每个定时值指示从属于一个心跳周期的所述 第一波图案的参考点到属于同一心跳周期的所述第二波图案的参考点的时间段，以及 -确定（204)所述定时数据与指示所述心跳率的速率数据之间的相关性，所述相关性 指示心脏功能障碍和异常。
23. 根据权利要求22所述的方法，其中，所述方法包括从所述第一信号中提取R峰并且 从所述第二信号中提取AO峰，所述R峰是由心室肌组织的去极化引起的并且表示所述第一 信号上的在所述心跳率上重复的所述第一波图案，并且所述AO峰是由主动脉瓣的打开引 起的并且表示所述第二信号上的在所述心跳率上重复的所述第二波图案。
24. 根据权利要求22所述的方法，其中，所述方法包括从所述第一信号中提取所述R峰 并且从所述第二信号中提取J峰，所述R峰是由心室肌组织的去极化引起的并且表示所述 第一信号上的在所述心跳率上重复的所述第一波图案，并且所述J峰是由通过所述主动脉 瓣从左心室流入主动脉的血液引起的并且表示所述第二信号上的在所述心跳率上重复的 所述第二波图案。
25. 根据权利要求22所述的方法，其中，所述方法包括从所述第一信号中提取所述R峰 并且从所述第二信号中提取MC峰与所述AO峰之间的谷，所述R峰是由心室肌组织的去极 化引起的并且表示所述第一信号上的在所述心跳率上重复的所述第一波图案，所述MC峰 是由二尖瓣的闭合引起的，所述AO峰是由所述主动脉瓣的打开引起的，并且所述MC峰值与 所述AO峰值之间的谷表示所述第二信号上的在所述心跳率上重复的所述第二波图案。
26. 根据权利要求23至25中任一项所述的方法，其中，所述R峰的顶部是所述第一波 图案的参考点并且所述AO峰的顶部、所述J峰的顶部、或所述MC峰与所述AO峰之间的谷 的最深点是所述第二波图案的参考点。
27. 根据权利要求22所述的方法，其中，指示所述定时数据与所述速率数据之间的相 关程度的相关系数被计算为： C(j) = E{(TD-ut) X (PD-Up)}, 其中，C(j)是所述相关系数，E是期望值操作符，TD是所述定时数据，是所述定时 数据的均值，ro是所述速率数据，y P是所述速率数据的均值，并且j是表达在所述心跳周 期内所述速率数据相对于所述定时数据的时间滞后的整数。
28. 根据权利要求22至26中任一项所述的方法，其中，心脏功能障碍和异常的指标的 确定（204)包括确定与基本上恒定的心跳率相对应的所述定时数据的变化，所述变化的程 度指示心脏功能障碍和异常。
29. 根据权利要求28所述的方法，其中，指示所述定时数据的变化的程度的变化量被 计算为：
其中，V是所述变化量，E是期望值操作符，TD是所述定时数据，并且y T是在考虑的所 述心跳率处所述定时数据的均值。
30. 根据权利要求22或27所述的方法，其中，所述方法包括检测在所述第一信号上的 连续R峰之间的时间段以便于获得所述速率数据，所检测到的时间段与所述心跳率成反比 指示所述心跳率。
31. 根据权利要求27所述的方法，其中，所述速率数据的每个值表示所述心跳率的瞬 时值，并且所述方法包括响应于其中所述相关系数大于阈值的情形而产生表达心房纤颤的 信号。
32. 根据权利要求27所述的方法，其中，所述速率数据的每个值表示一个心跳周期的 时间长度，并且所述方法包括响应于其中所述相关系数小于阈值的情形而产生表达心房纤 颤的信号。
33. 根据权利要求31或32所述的方法，其中，所述阈值是零。
34. 根据权利要求23至33中任一项所述的方法，其中，所述方法包括对指示所述心血 管运动的所述第二信号进行低通滤波（211)并且从经低通滤波的信号中检测（212)所述AO 峰。
35. 根据权利要求34所述的方法，其中，所述低通滤波的上限频率是30Hz。
36. 根据权利要求23至35中任一项所述的方法，其中，所述方法包括对指示所述心血 管运动的所述第二信号进行带通滤波（211)并且从经带通滤波的信号中检测（212)AC峰， 所述AC峰是由所述主动脉瓣的闭合引起的。
37. 根据权利要求36所述的方法，其中，所述带通滤波的通带是从40Hz到100Hz。
38. 根据权利要求36或37所述的方法，其中，所述方法包括检测AC-A0间隔的时间长 度并且计算指示所述AC-A0间隔的所检测到的时间长度的变化的强度的时间变化量，所述 AC-A0间隔中的每一个都是从所述AC峰中的一个到所述A0峰中的随后一个的时间间隔，并 且所述时间变化量指示心脏功能障碍和异常。
39. 根据权利要求36或37所述的方法，其中，所述方法包括检测AC-A0间隔的时间长 度和A0-A0间隔的时间长度并且计算指示在同一心跳周期内的所述AC-A0间隔的时间长度 与所述A0-A0间隔的时间长度之间的比率的第一比率量，所述AC-A0间隔中的每一个都是 从所述AC峰中的一个到所述A0峰中的随后一个的时间间隔，所述A0-A0间隔中的每一个 都是从所述A0峰中的一个到所述A0峰中的随后一个的时间间隔，并且所述第一比率量指 不心脏功能障碍和异常。
40. 根据权利要求36或37所述的方法，其中，所述方法包括检测AC-R间隔的时间长 度和R-R间隔的时间长度并且计算指示在同一心跳周期内的所述AC-R间隔的时间长度与 所述R-R间隔的时间长度之间的比率的第二比率量，所述AC-R间隔中的每一个都是从所述 AC峰中的一个到所述R峰中的随后一个的时间间隔，所述R-R间隔中的每一个都是从所述 R峰中的一个到所述R峰中的随后一个的时间间隔，并且所述第二比率量指示心脏功能障 碍和异常。
41. 一种计算机程序，所述计算机程序包括用于控制可编程处理器进行下列的计算机 可执行指令： -从指示与心脏活动相关的电磁现象的第一信号中提取在心跳率上重复的第一波图 案，以及 -从指示心血管运动的第二信号中提取在所述心跳率上重复的第二波图案， 其特征在于，所述计算机程序还包括用于控制可编程处理器进行下列的计算机可执行 指令： _形成定时数据，所述定时数据的每个定时值指示从属于一个心跳周期的所述第一波 图案的参考点到属于同一心跳周期的所述第二波图案的参考点的时间段，以及 _确定所述定时数据与指示所述心跳率的速率数据之间的相关性，所述相关性指示心 脏功能障碍和异常。
42. -种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括编码有根据权利要求41所述的计 算机程序的非暂时性计算机可读介质。
【文档编号】A61B5/0456GK104349711SQ201380021430
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年4月17日 优先权日:2012年4月23日
【发明者】尤哈尼·艾拉克西宁, 泰罗·科伊维斯托, 约纳·马尔库, 阿里·帕西奥, 米科·潘卡拉, 卡蒂·赛拉宁, 图奥马斯·瓦尔托宁, 彼得·维尔塔 申请人:图尔库大学