基于心电图的心率分析方法及设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于心电图的心率分析方法及设备，其中，该方法包括：根据心电图绘制心率散点图；分别连接所述心率散点图中时间上相邻的两个散点，以得到多个矢量；以及按所述矢量出现的时间顺序绘制所述矢量的栅状图，其中所述矢量出现的时间顺序与用于构成所述矢量的散点出现的时间顺序一致。根据本发明实施例的基于心电图的心率分析方法及设备，通过分别连接心率散点图中时间上相邻的两个散点以得到多个矢量，并按所述矢量出现的时间顺序绘制所述矢量的栅状图，可以在栅状图中清楚的反映心率与时间点的对应关系，这样，医生根据矢量的栅状图在进行心律失常等疾病诊断时，可以清楚、直观的看到疾病所发生的时间点。
【专利说明】基于心电图的心率分析方法及设备
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及心电信号分析技术，尤其涉及一种基于心电图的心率分析方法及设备。
【背景技术】
[0002]目前，已知有以原始心电图(下称心电图)为基础，绘制出心率散点图，以辅助医生进行如心律失常、心肌梗死、心肌缺血等疾病的诊断。
[0003]例如，可以采用心电图中的RR间期数据来绘制心率散点图。图1示出了截取的部分心电图的示意图。如图1所示，心电图的波形通常可以包括P波、QRS波群(Q波、R波、S波)、T波等波形。其中，RR间期表示心电图中两个相邻QRS波群中R波之间的时间差，如图1示出的R1R2 (X1)'R2R3 (x2)、R3R4 (x3)。根据心电图中的RR间期数据来绘制心率散点图的具体方法主要可以包括:首先，假设心电图中有M段连续的RR间期Xl，x2，x3，x4，……，xM, M为正整数，提取这M段连续的RR间期；然后，建立如图2所示的X轴(横轴)、Y轴(纵轴)均为RR间期的二维平面直角坐标系；最后，在上述二维平面直角坐标系中，按RR间期的时间先后顺序，连续绘制出横坐标为X1、纵坐标为xi+1的散点，l〈i〈M且i为整数，从而构成如图3所示的心率散点图。如此绘制出的心率散点图中的散点依次为(Xl，χ2)>(χ2, χ3)、(χ3，χ4)、......、(χΜ-ι? ΧΜ)，其中(Χη，Xi)与(Xi，xi+1)可称为相邻的散点。[0004]一般来说，正常人的RR间期是均匀的，这使得在基于心电图的RR间期绘制出的心率散点图上，散点基本上分布在通过坐标原点且斜率为I的直线附近，也即如图3所示，这些散点在X轴上的坐标与在Y轴上的坐标大致相等。
[0005]然而，如果某人存在某种心脏疾病，则心率散点图上的散点可能出现其它的分布。例如:
[0006]室上性早搏可能出现如图4所示的心率散点图。
[0007]又如，室性早搏可能出现如图5所示的心率散点图。
[0008]又如，房颤可能出现如图6所示的心率散点图:
[0009]图3、图4、图5以及图6所示的心率散点图虽然在一定程度上能给医生对疾病的诊断提供帮助，但明显缺失了时间信息，这有可能对医生的诊断造成一定的障碍。
【发明内容】
[0010]抟术问是页
[0011]有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，如何根据心电图获得结合时间的心率信
肩、O
_2] 解决方案
[0013]为了解决上述技术问题，根据本发明一实施例，在第一方面，提供一种基于心电图的心率分析方法，包括:
[0014]根据心电图绘制心率散点图；[0015]分别连接所述心率散点图中时间上相邻的两个散点，以得到多个矢量；以及
[0016]按所述矢量出现的时间顺序绘制所述矢量的栅状图，其中所述矢量出现的时间顺序与用于构成所述矢量的散点出现的时间顺序一致。
[0017]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，按所述矢量出现的时间顺序绘制所述矢量的栅状图，包括:
[0018]计算各所述矢量的大小以及角度；
[0019]按所述矢量的出现顺序绘制所述栅状图，其中，所述栅状图的横轴表示所述矢量出现的时间顺序，所述栅状图的纵轴表示所述矢量的大小以及角度中任一。
[0020]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，根据心电图绘制心率散点图，包括:
[0021]对预定时间段内的心电图上的波形进行采样，获得多个心动周期数据；
[0022]将时间上连续的N个心动周期数据分别作为一个散点的一维数据，绘制N维的所述心率散点图，其中N为大于或等于2的整数。
[0023]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，绘制N维的所述心率散点图，包括:
[0024]按所述散点出现的时间顺序，对所述散点的绘制颜色进行编码；
[0025]以编码后的颜色，绘制各所述散点。
[0026]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，按所述矢量的出现顺序绘制所述矢量的栅状图，还包括:
[0027]在所述栅状图的横轴上，标识与所述矢量相关联的心动周期数据出现的时间，其中与所述矢量相关联的心动周期数据表示与用于构成所述矢量的任一散点相关联的心动周期数据中任一。
[0028]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述心动周期数据包括以下数据中任
[0029]RR间期，表示心电图中两个相邻QRS波群中R波之间的时间差；
[0030]PP间期，表示心电图中两个相邻P波之间的时间差；
[0031]QRS波宽度，表示心电图中一个QRS波群中Q波起始到S波结束的时间差；
[0032]PR间期，表示心电图中P波起始到QRS波起始的时间差；
[0033]R波幅值，表示心电图中一次R波高度的最大值；
[0034]T波幅值，表示心电图中一次T波高度的最大值；
[0035]QT间期，表示心电图中QRS波起始到T波结束的时间差。
[0036]为了解决上述技术问题，根据本发明另一实施例，在第二方面，提供一种基于心电图的心率分析设备，包括:
[0037]散点图绘制模块，用于根据心电图绘制心率散点图；
[0038]矢量生成模块，与所述散点图绘制模块连接，用于分别连接所述心率散点图中时间上相邻的两个散点，以得到多个矢量；
[0039]栅状图绘制模块，与所述矢量生成模块连接，用于按所述矢量出现的时间顺序绘制所述矢量的栅状图，其中所述矢量出现的时间顺序与用于构成所述矢量的散点出现的时间顺序一致。
[0040]结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述栅状图绘制模块用于:
[0041]计算各所述矢量的大小以及角度；[0042]按所述矢量的出现顺序绘制所述栅状图，其中，所述栅状图的横轴表示所述矢量出现的时间顺序，所述栅状图的纵轴表示所述矢量的大小以及角度中任一。
[0043]结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述散点图绘制模块用于:
[0044]对预定时间段内的心电图上的波形进行采样，获得多个心动周期数据；
[0045]将时间上连续的N个心动周期数据分别作为一个散点的一维数据，绘制N维的所述心率散点图，其中N为大于或等于2的整数。
[0046]结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述散点图绘制模块还用于:
[0047]按所述散点出现的时间顺序，对所述散点的绘制颜色进行编码；[0048]以编码后的颜色，绘制各所述散点。
[0049]结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述栅状图绘制模块还用于:
[0050]在所述栅状图的横轴上，标识与所述矢量相关联的心动周期数据出现的时间，其中与所述矢量相关联的心动周期数据表示与用于构成所述矢量的任一散点相关联的心动周期数据中任一。
[0051]结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述心动周期数据包括以下数据中任
[0052]RR间期，表示心电图中两个相邻QRS波群中R波之间的时间差；
[0053]PP间期，表示心电图中两个相邻P波之间的时间差；
[0054]QRS波宽度，表示心电图中一个QRS波群中Q波起始到S波结束的时间差；
[0055]PR间期，表示心电图中P波起始到QRS波起始的时间差；
[0056]R波幅值，表示心电图中一次R波高度的最大值；
[0057]T波幅值，表示心电图中一次T波高度的最大值；
[0058]QT间期，表示心电图中QRS波起始到T波结束的时间差。
[0059]有益.效果
[0060]本发明实施例的基于心电图的心率分析方法及设备，通过分别连接心率散点图中时间上相邻的两个散点以得到多个矢量，并按所述矢量出现的时间顺序绘制所述矢量的栅状图，可以在栅状图中清楚的反映心率与时间点的对应关系，这样，医生根据矢量的栅状图在进行心律失常等疾病诊断时，可以清楚、直观的看到疾病所发生的时间点。
[0061]根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将变得清楚。
【专利附图】
【附图说明】
[0062]包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本发明的原理。
[0063]图1示出截取的部分心电图的示意图；
[0064]图2示出以X轴、Y轴均为RR间期的二维平面直角坐标系绘制现有心率散点图的示意图；
[0065]图3示出绘制出的正常状态下的心率散点图；
[0066]图4示出绘制出的室上性早搏下的心率散点图；
[0067]图5示出绘制出的室性早搏下的心率散点图；[0068]图6示出绘制出的房颤下的心率散点图；
[0069]图7示出根据本发明实施例的一种基于心电图的心率分析方法的流程图；
[0070]图8示出根据本发明实施例的另一种基于心电图的心率分析方法的流程图；
[0071]图9a示出根据本发明实施例的基于心电图的心率分析方法的矢量大小和方向的示意图；
[0072]图9b示出根据本发明实施例的基于矢量大小绘制栅状图的方法的示意图；
[0073]图9c示出根据本发明实施例的基于矢量方向绘制栅状图的方法的示意图；
[0074]图10a、10b分别示出根据本发明实施例绘制出的正常状态下的长度栅状图、角度栅状图；[0075]图1laUlb分别示出根据本发明实施例绘制出的室上性早搏的长度栅状图、角度栅状图；
[0076]图12a、12b分别示出根据本发明实施例绘制出的室性早搏的长度栅状图、角度栅状图；
[0077]图13a、13b分别示出根据本发明实施例绘制出的房颤的长度栅状图、角度栅状图；
[0078]图14示出根据本发明一实施例的基于心电图的心率分析设备的结构框图。
【具体实施方式】
[0079]以下将参考附图详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0080]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
[0081]另外，为了更好的说明本发明，在下文的【具体实施方式】中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
[0082]如【背景技术】和
【发明内容】
所述，已知有以心电图为基础绘制相应的心率散点图，以辅助医生进行疾病的诊断。然而，由于心率散点图上缺失时间信息，这有可能对医生的诊断造成一定的障碍。对此，本发明人独创性地提出，可通过将心率散点图中时间上相邻的散点连接起来构成心率的矢量，并求出该矢量的大小(还可称为“长度”)以及方向(还可称为“角度”)，然后分别以矢量的大小或者方向为纵轴并且以与该矢量对应的散点出现的时间(顺序)为横轴绘制出一种栅状图，以能够体现心率变化与时间的对应关系，即能够直观的体现某些疾病、如心律失常具体发生的时间，从而更有助于医生进行疾病诊断，具体方案阐述如下。
[0083]图7示出根据本发明实施例的一种基于心电图的心率分析方法的流程图。如图7所示，该方法主要可以包括以下步骤:
[0084]步骤S110、根据心电图绘制心率散点图；
[0085]步骤S120、分别连接所述心率散点图中时间上相邻的两个散点，以得到多个矢量；[0086]步骤S130、按所述矢量出现的时间顺序绘制所述矢量的栅状图，其中所述矢量出现的时间顺序与用于构成所述矢量的散点出现的时间顺序一致。
[0087] 图8示出根据本发明实施例的另一种基于心电图的心率分析方法的流程图。如图8所示，对于上述步骤S110，在一种可能的实现方式中，主要可以包括以下步骤:
[0088]步骤S1101、对预定时间段内的心电图上的波形进行采样，获得多个心动周期数据；
[0089]步骤S1102、将时间上连续的N个心动周期数据分别作为一个散点的一维数据，绘制N维的所述心率散点图，其中N为大于或等于2的整数。
[0090]具体而言，首先获取预定时间段内的心电图上的波形，然后对波形进行采样，获得多个心动周期数据。最后将时间上连续的N个心动周期数据分别作为一个散点的一维数据，绘制N维的所述心率散点图，其中N为大于或等于2的整数。
[0091]例如，以RR间期数据作为心动周期数据，获得的时间是连续的M段RR间期数据按时间顺序依次为X1,X2，X3，X4,……，XM。绘制出的心率散点图是二维(N=2)的，其散点的坐标为(xi，xi+1)，其中i为整数且l〈i〈M。即心率散点图中的散点的坐标依次为(X1, x2)、(x2,X3)、(X3, X4)、......、(Xh, XM)。其中，(X1-P Xi)与(Xi, xi+1)称为相邻的散点。
[0092]在一种可能的实现方式中，上述步骤S1102主要可以包括:
[0093]按所述散点出现的时间顺序，对所述散点的绘制颜色进行编码以及以编码后的颜色，绘制各所述散点。
[0094]具体地，在按照所得到的散点出现的时间顺序，以颜色渐变的方式例如颜色渐深的方式对进行编码，然后在坐标系中以编码后的各散点的颜色绘制各散点。
[0095]对于上述步骤S120，在根据心电图绘制出对应的心率散点图后，可以分别连接所得到的心率散点图中时间上相邻的两个散点，以得到多个矢量。
[0096]对于上述步骤S130，在一种可能的实现方式中，主要可以包括以下步骤:
[0097]步骤S1301、计算各所述矢量的大小以及角度；
[0098]步骤S1302、按所述矢量出现的时间顺序绘制所述栅状图，其中，所述栅状图的横轴表示所述矢量出现的时间顺序，所述栅状图的纵轴表示所述矢量的大小以及角度中任
一。[0099]具体而言，在得到多个矢量后，可以分别计算出得到的多个矢量的大小以及角度，如图9a的D1、Θ I。
[0100]如图9b所示，在一种可能的实现方式中，可以以所得到的矢量的大小D为纵轴，所述矢量出现的时间顺序为横轴建立平面直角坐标系，根据所得到的矢量的大小及其对应出现的时间顺序在所述平面直角坐标系绘制矢量的第一栅状图即长度栅状图。
[0101]在一种可能的实现方式中，可以预定一个阈值，然后将所得到的矢量的大小与预定的阈值相比较，从而区分出心动周期变化大的和变化小的心搏，以用于辅助对心律失常的诊断。
[0102]如图9c所示，在一种可能的实现方式中，可以以所得到的矢量的角度Θ为纵轴，所述矢量出现的时间顺序为横轴建立平面直角坐标系，根据所得到的矢量的角度及其对应出现的时间顺序在所述平面直角坐标系绘制矢量的第二栅状图即角度栅状图。
[0103]例如，心率散点图中的散点的坐标为(Xi，xi+1 )，即按出现的时间顺序依次为(X1，X2)、(X2, X3)、(X3, X4)、......、(XM-1，XM) °则连接在时间上相邻的散点，得到的矢量的坐标
为(X1-XH, Xw-Xi),即按出现顺序依次为(X2-X1, X3-X2)、(X3-X2, X4-X3)>......、(Xm-「xm-2，
χΜ_χΜ-ι)。则矢量的大小Dp1和方向Θ H可以分别用式I和式2表不。
[0104]
【权利要求】
1.一种基于心电图的心率分析方法，其特征在于，包括: 根据心电图绘制心率散点图； 分别连接所述心率散点图中时间上相邻的两个散点，以得到多个矢量；以及按所述矢量出现的时间顺序绘制所述矢量的栅状图，其中所述矢量出现的时间顺序与用于构成所述矢量的散点出现的时间顺序一致。
2.根据权利要求1所述的基于心电图的心率分析方法，其特征在于，按所述矢量出现的时间顺序绘制所述矢量的栅状图，包括: 计算各所述矢量的大小以及角度； 按所述矢量的出现顺序绘制所述栅状图，其中，所述栅状图的横轴表示所述矢量出现的时间顺序，所述栅状图的纵轴表示所述矢量的大小以及角度中任一。
3.根据权利要求2所述的基于心电图的心率分析方法，其特征在于，根据心电图绘制心率散点图，包括: 对预定时间段内的心电图上的波形进行采样，获得多个心动周期数据； 将时间上连续的N个心动周期数据分别作为一个散点的一维数据，绘制N维的所述心率散点图，其中N为大于或等于2的整数。
4.根据权利要求3所述的基于心电图的心率分析方法，其特征在于，绘制N维的所述心率散点图，包括: 按所述散点出现的时间顺序，对所述散点的绘制颜色进行编码； 以编码后的颜色，绘制各所述散点。
5.根据权利要求4所述的基于心电图的心率分析方法，其特征在于，按所述矢量的出现顺序绘制所述矢量的栅状图，还包括: 在所述栅状图的横轴上，标识与所述矢量相关联的心动周期数据出现的时间，其中与所述矢量相关联的心动周期数据表示与用于构成所述矢量的任一散点相关联的心动周期数据中任一。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的基于心电图的心率分析方法，其特征在于，所述心动周期数据包括以下数据中任一: RR间期，表示心电图中两个相邻QRS波群中R波之间的时间差； PP间期，表示心电图中两个相邻P波之间的时间差； QRS波宽度，表示心电图中一个QRS波群中Q波起始到S波结束的时间差； PR间期，表示心电图中P波起始到QRS波起始的时间差； R波幅值，表示心电图中一次R波高度的最大值； T波幅值，表示心电图中一次T波高度的最大值； QT间期，表示心电图中QRS波起始到T波结束的时间差。
7.一种基于心电图的心率分析设备，其特征在于，包括: 散点图绘制模块，用于根据心电图绘制心率散点图； 矢量生成模块，与所述散点图绘制模块连接，用于分别连接所述心率散点图中时间上相邻的两个散点，以得到多个矢量； 栅状图绘制模块，与所述矢量生成模块连接，用于按所述矢量出现的时间顺序绘制所述矢量的栅状图，其中所 述矢量出现的时间顺序与用于构成所述矢量的散点出现的时间顺序一致。
8.根据权利要求7所述的基于心电图的心率分析设备，其特征在于，所述栅状图绘制模块用于: 计算各所述矢量的大小以及角度； 按所述矢量的出现顺序绘制所述栅状图，其中，所述栅状图的横轴表示所述矢量出现的时间顺序，所述栅状图的纵轴表示所述矢量的大小以及角度中任一。
9.根据权利要求8所述的基于心电图的心率分析设备，其特征在于，所述散点图绘制模块用于: 对预定时间段内的心电图上的波形进行采样，获得多个心动周期数据； 将时间上连续的N个心动周期数据分别作为一个散点的一维数据，绘制N维的所述心率散点图，其中N为大于或等于2的整数。
10.根据权利要求9所述的基于心电图的心率分析设备，其特征在于，所述散点图绘制模块还用于: 按所述散点出现的时间顺序，对所述散点的绘制颜色进行编码； 以编码后的颜色，绘制各所述散点。
11.根据权利要求10所述的基于心电图的心率分析设备，其特征在于，所述栅状图绘制模块还用于: 在所述栅状图的横轴上，标识与所述矢量相关联的心动周期数据出现的时间，其中与所述矢量相关联的心动周期数据表示与用于构成所述矢量的任一散点相关联的心动周期数据中任一。
12.根据权利要求6-11中任一项所述的基于心电图的心率分析设备，其特征在于，所述心动周期数据包括以下数据中任一: RR间期，表示心电图中两个相邻QRS波群中R波之间的时间差； PP间期，表示心电图中两个相邻P波之间的时间差； QRS波宽度，表示心电图中一个QRS波群中Q波起始到S波结束的时间差； PR间期，表示心电图中P波起始到QRS波起始的时间差； R波幅值，表示心电图中一次R波高度的最大值； T波幅值，表示心电图中一 次T波高度的最大值； QT间期，表示心电图中QRS波起始到T波结束的时间差。
【文档编号】A61B5/0452GK103892826SQ201410146200
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月11日 优先权日:2014年4月11日
【发明者】高小峰, 沈燕妮 申请人:北京麦迪克斯科技有限公司