基于心电心音分析的候诊系统的制作方法

本发明涉及一种心脏科候诊系统。

背景技术

在人体心脏，窦房结自动地、有节律地产生电流，电流按传导组织的顺序传送到心脏的各个部位，从而引起心肌细胞的收缩和舒张。由窦房结发出的兴奋按一定的途径和过程依次向心房和心室传递，引起整个心脏的兴奋。因此，心脏各部分兴奋过程中出现的电变化的方向、途径、次序和时间具有规律。这种生物电变化通过心脏周围的导电阻值和体液反映到体表，使身体各部位在每一个心动周期中都发生有规律的电变化。用引导电机置于肢体或躯体的指定部位记录出来的心脏电变化曲线成为心电图。

心音图显示心音和心脏额外音、杂音图形。心音图对判定心脏杂音的形态和频率组成有很大作用，更能判定心音和杂音的时间，明确区分某些心音发生的顺序，鉴别心动周期中连贯的连续性杂音。右心房和右心室之间有三尖瓣，左心房和左心室之间有二尖瓣，右心室与肺动脉之间有肺动脉瓣，左心室与主动脉之间有主动脉瓣。右心房兴奋，三尖瓣打开，血流进入右心室，三尖瓣关闭，右心室兴奋，血流输入肺动脉。肺循环后的血液进入左心房，二尖瓣打开血液进入左心室，二尖瓣关闭，左心室兴奋，血流输入主动脉。s1的产生于二尖瓣(t1)和三尖瓣(m1)的闭合有关，s2的产生是主动脉瓣(a2)和肺动脉瓣(p2)的闭合引起。

关于心音和心电的联合监测研究，国内外已经有了比较多的尝试，但以往的心功能检测仪，仅限于传统的心脏听诊数字化，未充分利用心音的临床应用价值，也并未将心音和心电由生理学关系关联起来进行心脏功能的分析。

并且现有的心电图和心音图还是停留在人工读图的阶段，必须依赖医生的经验才能够解析心电图或心音图的信息，人们需要到医院进行心电或心音检查，依靠专业人员对心音图和心电图的解读，判断是否具有心脏疾病或疾病隐患；不利于心脏病患者在家的自我监控。

现在出现的便携式心电仪只能监控心电，无法监控心音，并且心电仪只是输出心电图形，而不会发出心脏是否出现异常的提示，依然要依赖专业人员才能解读心电图形。

本申请中关于心音图和心电图的术语解释：

第一心音s1，。m1是s1中第一个可以听到的成分，t1是s1中第二个可以听到的成分。正常情况下，t1紧跟m1，发生于三尖瓣闭合之后。正常情况下m1和t1之间间隔只有0.02s。

第二心音s2，s2的产生是主动脉瓣(a2)和肺动脉瓣(p2)的闭合引起，a2是s2的第一个组成成分，p2是s2的第二个组成成分，p2通常只能在心底部左部才能听到。

第三心音s3，s3产生于s2之后，20岁之前发生的概率为84.4％；25岁以后的发生概率为46.6％，40岁以上很少听到s3。

第四心音s4，s4发生于第一心音之前。

从心动周期来看，s1～s2对应心脏的收缩期，s2～下一周期的s1对应心脏的舒张期。

心电图中，一个心动周期包含p波，qrs波和t波，第一心音s1落后于p波，第二心音落后于t波，rt间期指的是q波来临时刻到t波结束时刻的间期。

心脏自身供血评估指标d/s，d/s指标是心脏舒张期实现与收缩期时限的比值。由于心脏自身供血主要实现于舒张期，故用该指标来评估舒张期心脏自身供血时间是否充足。若舒张期时限较长，心脏自身供血时间充足，就能为心脏在收缩期的工作储备更多的养料和氧气，此时，心急收缩力强；若舒张期时限肽段，心室充盈不足，心输出量地下，心脏自身供血不足，心肌收缩力便会减弱，并可能引起心肌损伤，甚至导致心脏性猝死。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够同时监控心电、心音信号，由心电特征定位心音特征，通过心音特征获得患者的心脏机能状况，将心脏重症患者的就诊顺序提前的基于心电心音分析的候诊系统。

基于心电心音分析的候诊系统，其特征在于：候诊系统包括上位机，和多个心脏监测单元，每个心脏监测单元至少由便携式心电心音仪及其一次性敷贴组成，每个心电心音仪有唯一编码，一次性敷贴包括具有黏胶层的贴片，贴片上具有心音探头和多个心电电极，心电电极和心音探头均外露于黏胶层，其中三个心电电极布置成三角结构，三个心电电极两两分别形成肢体导联，每个心电电极采集的心电图、心音探头采集的心音图输入心电心音仪；

每个心电心音仪同步获得心电图和心音图，并记录心音探头所在的听诊区，心电心音仪的编号及其心电图、心音图传送给上位机，上位机同步处理所有处于使用状态的心电心音仪的心电图和心音图，处理步骤如下：

步骤1：对于每一个心电心音仪，同步采集的心电图和心音图使用同一个时间轴，从心电图中获得使用者的心率；

步骤2：识别心电图中的心电特征，以心电特征定位心音图，并寻找心音特征；心电特征至少包括r波和t波，心音特征至少包括第一心音s1和第二心音s2；

步骤3：当该心电心音仪传来的第一心音s1和第二心音s2异常达到重症级别，记录心电心音仪的编号，并将使用该心电心音仪的患者就诊顺序优先。

作为优选的，心电图采用ii导联心电图。

心电特征的获取方法可以是基于以往的心电图数据，使用支持向量机训练获得p波、r波、t波的模型，对实时获取的心电图进行心电特征的识别；也可以是通过心电波形出现和持续的时间来识别p波、r波、t波，还可以是通过心电图表现的峰值等来识别p波、r波、t波。

识别心电特征

步骤2中，心电特征r波的确定方法为：

1)、获取使用者的心率，计算出每次心脏跳动的平均时间t，以t作为心动周期的时长；

2)、在心电图中获取一段时间长度为t的心电图形作为当前心电图形，对当前心电图形采样，并获得每个采样点的幅值，寻找当前心电图形的最大幅值点，该最大幅值点作为当前r波，记录r波时刻。

步骤2中，心电特征t波的确定方法为：1)、从当前r波向后截取长度为t的心电图作为当前心电图形，对当前心电图形进行采样，获取每个采样点的幅值，识别当前心电图形中的所有波峰，波峰指的是该点幅值大于其前后相邻的采样点；

2)、寻找幅值最大的波峰，判断该波峰与当前r波的时间间隔tr1是否小于该波峰与当前心电图形结束时刻的时间间隔tr2，若是，则将该幅值最大的波峰作为t波，并标记t波时刻。

步骤2中，心电特征还包含p波，p波的确定方法为：从当前r波向后截取长度为t的心电图形，截取从t波之后的图形作为当前分析图形，对当前分析图形进行采样，获取每个采样点的幅值，识别当前心电图形中的所有波峰，波峰指的是该点幅值大于其前后相邻的采样点；

寻找幅值最大的波峰，判断该波峰与当前t波的时间间隔tp1是否大于该波峰与当前心电图形结束时刻的时间间隔tp2，若是，则将该幅值最大的波峰作为p波，以前一个p波到后一个p波作为一个心动周期。

以心电特征定位心音图的方法如下：

步骤1：识别心电图中的心电特征，心电特征至少包括r波，t波和心动周期，以r波时刻、t波时刻和心动周期标记时间轴；

步骤2：针对心音图，在每个心动周期内进行如下操作：在r-t间期内搜寻s1，在t波到该心动周期结束时刻之间搜寻s2；若s1，s2任意一个缺失，则输出心脏异常报警。

步骤3中，识别心电特征和心音特征的对应关系的方法为：

步骤3.1、在每个心动周期中，将心音图的rt间期的图形作为d1图形，对d1图形采样，获得每个波峰值，以最大波峰值作为s1强度，并记录其时刻为ts1；

在心音图的t波峰值到本心动周期结束的时刻的图形作为d2图形，对d2图形进行采样，获得每个波峰值，以最大波峰值作为s2强度，并记录其时刻为ts2；

若在每一个心动周期内、心音图中同时存在s1、s2，则认为心电图和心音图正常对应；若在任意一个心动周期内，心音图只有s1或只有s2，则输出心音缺失。

进一步，心电图和心音图正常对应时，从第一个s1的起始点开始，每t时长作为一个心动周期，s1-s2间期为心脏收缩期s，s2-下一个s1间期为心脏舒张期d；计算d/s比值，若d/s达到重症指标，则记录心电心音仪的编号，并将使用该心电心音仪的患者就诊顺序优先。

一次性敷贴形成心电六导联的方案：敷贴的心音探头位膜式听诊探头，心音探头的膜有中央电极，中央电极位于三角结构的中心，三个心电电极分别与中央电极形成导联。如此，四个心电电极形成六导联。

优选的方案：中央电极固定与膜的中心，且中央电极突出于膜。

形成附加导联的方案：敷贴上具有附加心电电极，每个附加心电电极均与中央电极形成导联。因此，n个附加心电电极形成六导联之外的n导联。

关于心电电极和心音探头导线的方案：所有心电电极的导线和心音探头的导线汇集与心音探头形成导线束，导线束通过连接线束与信号接头连接，信号接头上具有与导线一一对应的信号端子。信号接头将敷贴及其上的心电电极、心音探头与主机相连。

设置检测器判断敷贴的心电电极是否与皮肤接触的方案：心电敷贴检测器，包括壳体，弱电源，探针，检测端子和信号灯，探针与每个检测端子之间串联指示灯形成检测通路，所有检测通路并联，弱电源为检测通路供电。检测端子与信号接头的信号端子一一对应，探针为能与皮肤接触的导体。

检测器的检测端子与信号端子均为导体，检测端子与信号端子良好接触后，探针与使用者皮肤接触，只有心电电极与使用者皮肤接触时，相应检测通路的指示灯才会亮起。某一条或几条检测通路的指示灯未亮，则说明对应的心电电极未与皮肤接触。测试完成后取下检测器，将敷贴的信号接头与主机连接即可监测获得使用者的心电图和心音图。

在心脏科门急诊中，采集候诊患者的心电图和心音图，分析心电特征和心音特征，以心电rt间期对应第一心音s1出现的区间，心电tp间期对应第二心音s2出现的区间，若第一心音s1或第二心音s2缺失，或d/s达到重症指标，则将使用该心电心音仪的患者就诊顺序优先。

本发明的优点在于：1、实时采集候诊病人的心电图和心音图，能够自动识别心脏重症患者，使重症患者及时就诊。

2、在一次性敷贴上同时集成心电电极和心音探头，只需一个敷贴即可同步采集心电图和心音图。在一个敷贴上集成六导联以上的多导联同步监测使用者心电图，当发出就诊优先报警时，其余导联的心电图给医生提供心脏状况参考。

3、敷贴为一次性，一人一贴，干净卫生。

附图说明

图1是候诊系统的示意图。

图2第一种敷贴的示意图。

图3是心音探头上集成有心电电极的第二种敷贴的示意图。

图4是具有附加心电电极的第三种敷贴的示意图。

图5是心音探头集成有心电电极的示意图。

图6是检测器的示意图。

具体实施方式

本发明的原理是：窦房结发出的电信号传递到右心房、左心房，心房兴奋表现为心电图的p波，右心房的兴奋传递到房室结，房室结将兴奋传递到左心室、右心室，心室兴奋表现为心电图的qrs波群，心室复极表现为心电图的t波。心室复极化等待窦房结下一次兴奋。在同一个心动周期内，心电图应具有p波，qrs波群和t波。

s1的产生与二尖瓣(t1)和三尖瓣(m1)的闭合有关，s2的产生是主动脉瓣(a2)和肺动脉瓣(p2)的闭合引起。在一个心动周期内，心音图应具有s1和s2。当心电图的心动周期与心音图的心电周期不对应时，则很可能心脏状态出现异常。

根据心脏血液流向，右心房和右心室之间有三尖瓣，左心房和左心室之间有二尖瓣，右心室与肺动脉之间有肺动脉瓣，左心室与主动脉之间有主动脉瓣。右心房兴奋，三尖瓣打开，血流进入右心室，三尖瓣关闭，右心室兴奋，血流输入肺动脉。肺循环后的血液进入左心房，二尖瓣打开血液进入左心室，二尖瓣关闭，左心室兴奋，血流输入主动脉。心室兴奋必然跟三尖瓣、二尖瓣的闭合相伴随；心室复极化也必然跟肺动脉瓣和主动脉瓣的闭合相伴随。因此，心电的qrs波群与心音的s1具有医学对应关系，心电的t波与心音的s2具有医学对应关系。

基于心电心音分析的候诊系统，候诊系统包括上位机，和多个心脏监测单元，如图1所示。

每个心脏监测单元至少由便携式心电心音仪及其一次性敷贴组成，每个心电心音仪有唯一编码。

如图2所示，一次性敷贴包括具有黏胶层的贴片2，贴片2上具有心音探头1和多个心电电极，心电电极和心音探头1均外露于黏胶层，其中三个心电电极d1、d2和d3布置成三角结构，三个心电电极d1、d2和d3两两分别形成肢体导联，每个心电电极采集的心电图、心音探头采集的心音图输入心电心音仪；每个心电心音仪同步获得心电图和心音图，并记录心音探头所在的听诊区，心电心音仪的编号及其心电图、心音图传送给上位机，上位机同步处理所有处于使用状态的心电心音仪的心电图和心音图。

上位机对心电心音的分析方法，包括：

步骤1：对于每一个心电心音仪，同步采集的心电图和心音图使用同一个时间轴，从心电图中获得使用者的心率；

步骤2：识别心电图中的心电特征，以心电特征定位心音图，并寻找心音特征；心电特征至少包括r波和t波，心音特征至少包括第一心音s1和第二心音s2；

步骤3：当该心电心音仪传来的第一心音s1和第二心音s2异常达到重症级别，记录心电心音仪的编号，并将使用该心电心音仪的患者就诊顺序优先。

作为优选的，心电图采用ii导联心电图。

识别心电特征

步骤2中，心电特征r波的确定方法为：

1)、获取使用者的心率，计算出每次心脏跳动的平均时间t，以t作为心动周期的时长；

2)、在心电图中获取一段时间长度为t的心电图形作为当前心电图形，对当前心电图形采样，并获得每个采样点的幅值，寻找当前心电图形的最大幅值点，该最大幅值点作为当前r波，记录r波时刻。

步骤2中，心电特征t波的确定方法为：1)、从当前r波向后截取长度为t的心电图作为当前心电图形，对当前心电图形进行采样，获取每个采样点的幅值，识别当前心电图形中的所有波峰，波峰指的是该点幅值大于其前后相邻的采样点；

2)、寻找幅值最大的波峰，判断该波峰与当前r波的时间间隔tr1是否小于该波峰与当前心电图形结束时刻的时间间隔tr2，若是，则将该幅值最大的波峰作为t波，并标记t波时刻。

步骤2中，心电特征还包含p波，p波的确定方法为：从当前r波向后截取长度为t的心电图形，截取从t波之后的图形作为当前分析图形，对当前分析图形进行采样，获取每个采样点的幅值，识别当前心电图形中的所有波峰，波峰指的是该点幅值大于其前后相邻的采样点；

寻找幅值最大的波峰，判断该波峰与当前t波的时间间隔tp1是否大于该波峰与当前心电图形结束时刻的时间间隔tp2，若是，则将该幅值最大的波峰作为p波，以前一个p波到后一个p波作为一个心动周期。

在一些实施例中，以心电特征定位心音图的方法如下：

步骤1：识别心电图中的心电特征，心电特征至少包括r波，t波和心动周期，以r波时刻、t波时刻和心动周期标记时间轴；

步骤2：针对心音图，在每个心动周期内进行如下操作：在r-t间期内搜寻s1，在t波到该心动周期结束时刻之间搜寻s2；若s1，s2任意一个缺失，则输出心脏异常报警。

步骤3中，识别心电特征和心音特征的对应关系的方法为：

步骤3.1、在每个心动周期中，将心音图的rt间期的图形作为d1图形，对d1图形采样，获得每个波峰值，以最大波峰值作为s1强度，并记录其时刻为ts1；

在心音图的t波峰值到本心动周期结束的时刻的图形作为d2图形，对d2图形进行采样，获得每个波峰值，以最大波峰值作为s2强度，并记录其时刻为ts2；

若在每一个心动周期内、心音图中同时存在s1、s2，则认为心电图和心音图正常对应；若在任意一个心动周期内，心音图只有s1或只有s2，则输出心音缺失。

在一些实施例中，心电图和心音图正常对应时，从第一个s1的起始点开始，每t时长作为一个心动周期，s1-s2间期为心脏收缩期s，s2-下一个s1间期为心脏舒张期d；计算d/s比值，若d/s达到重症指标，则记录心电心音仪的编号，并将使用该心电心音仪的患者就诊顺序优先。

在一些实施例中，形成心电六导联的敷贴结构：如图3所示，心音探头1位膜式听诊探头，心音探头1的膜11有中央电极dc，中央电极dc位于三角结构的中心，三个心电电极d1,d2,d3分别与中央电极dc形成导联。如此，三个心电电极d1,d2,d3两两形成三导联，中央电极dc与三个心电电极d1,d2,d3分别形成三导联，敷贴上一共六导联。

优选的方案：如图5所示，中央电极dc固定与膜11的中心，且中央电极dc突出于膜11。将心音探头1贴紧皮肤，中央电极dc使膜11张紧，膜11与皮肤之间的微小间隙形成一级谐腔，心音探头1原本的腔形成二级谐腔，两级谐腔两次放大心音。

在一些实施例中，形成附加导联的方案：如图4所示，敷贴上具有附加心电电极df，每个附加心电电极df均与中央电极dc形成导联。因此，n个附加心电电极df形成六导联之外的n导联。在一个敷贴上集成六导联以上的多导联同步监测使用者心电。

在一些实施例中，关于心电电极和心音探头1导线的方案：所有心电电极的导线和心音探头1的导线汇集于心音探头1形成导线束，导线束与信号接头连接，信号接头上具有与导线一一对应的信号端子。信号接头将敷贴及其上的心电电极、心音探头1与主机相连。所有导联所需的导线统一引出，有利于使用标准信号接头与主机相连。

在一些实施例中，设置检测器判断敷贴的心电电极是否与皮肤接触的方案：如图6所示，心电敷贴检测器，包括壳体，弱电源，探针3，检测端子和信号灯4，探针3与每个检测端子之间串联指示灯形成检测通路，所有检测通路并联，弱电源为检测通路供电。检测端子与信号接头的信号端子一一对应，探针3为能与皮肤接触的导体。

检测器的检测端子与信号端子均为导体，检测端子与信号端子良好接触后，探针3与使用者皮肤接触，只有心电电极与使用者皮肤接触时，相应检测通路的指示灯才会亮起。某一条或几条检测通路的指示灯未亮，则说明对应的心电电极未与皮肤接触。测试完成后取下检测器，将敷贴的信号接头与主机连接即可监测获得使用者的心电图和心音图。

使用心脏监测单元的方法，将一次性敷贴的心音探头贴在心音听诊区，三个心电电极形成的三角结构呈顶点在下、底边在上，黏胶层紧贴人体皮肤；将检测器连接于一次性敷贴的信号接头，检测器的探针紧贴皮肤，当检测器上的所有指示灯均点亮，则取下检测器，将信号接头连接于心电心音仪，开启心电心音仪，获取使用者的心电图和心音图。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。