心电图伪差信号识别方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及心电信号处理领域，特别涉及一种心电图伪差信号识别方法及装置。【背景技术】
[0002] 心电图（electrocardiogram，ECG)是心脏激动时所产生于体表的电位差，它能够 反应心脏电生理活动情况。采集ECG的方法主要有3导联心电图、5导联心电图和12导联 心电图。现有研宄表明，无论哪种方法采集到的ECG信号均可能包含多种干扰，这些干扰不 是由于心脏激动而发生于ECG上的改变，因此被称为"伪差"。产生伪差的原因很多，例如， 被采集人身体移动将导致ECG中出现运动伪差；一个人的呼吸会在ECG中产生呼吸伪差； 在ECG采集过程中如果电极脱落，则记录的ECG中只有干扰。从受干扰的严重程度大致可 以把伪差信号分为两类：一类是仅对原始ECG形成较小干扰的信号，该类伪差信号可以通 过一定方法被滤除；另一类则是对ECG产生严重干扰或者完全记录的噪声信号，这类伪差 信号会使ECG不含任何有用信息。本发明主要针对第二类伪差信号。
[0003] ECG中的这类伪差信号不仅没有利用价值，而且还会增加基于ECG的心脏疾病诊 断的误诊率，降低心电监护的准确率。从长时间（如48小时、7天甚至1个月）记录的ECG 信号中人工筛选伪差信号片段即费时又费力，而且准确性低。因此，我们迫切需要一种实时 和自动化的计算方法对ECG信号中受到严重干扰的片段（即ECG伪差）进行识别和标记， 为ECG的进一步利用提供坚实保障。
[0004] 由于识别ECG伪差有十分重要的实际意义，所以近年来一部分学者已经开始将研 宄的视野转移到如何从ECG数据中找到被干扰淹没且无法被后续算法继续使用的ECG成分 (即ECG伪差）。心电周期方法是最近提出的一种能够自动检测ECG伪差的方法，该方法是 基于模糊分析、复极分析和多参数决策理论设计的，其优点是在判断过程中不需要经验阈 值的设定，然而它必须依靠ECG先验知识才能够完成伪差检测，对输入数据长度有所限制， 因此它对较短的ECG记录无法取得很好的伪差定位效果。基于最小二乘法原理的动态ECG 信号伪差识别算法能够快速、有效的识别ECG信号中由于多种原因引起的伪差成分，但该 方法容易将心律失常病人的ECG误判为伪差，这可能引起后续疾病诊断的高漏诊率。基于 小波变换的自动伪差识别方法通过对输入信号作小波变换，在尺度5和尺度6上能够有效 和准确的识别突变性伪差，但该方法计算复杂度较高，对于缓变性伪差识别效果差，因此该 方法的鲁棒性和适应性差。
[0005] 由此可知，现有ECG伪差识别方法要么需要先验知识，对待检测的数据长度有限 制，要么不能适应于心律失常病人ECG的伪差识别，要么计算复杂高、鲁棒性和适应性差。
【发明内容】
[0006] 【要解决的技术问题】
[0007] 本发明的目的是提供一种心电图伪差信号识别方法及装置，以至少解决上述技术 问题之一。
[0008] 【技术方案】
[0009] 本发明是通过以下技术方案实现的。
[0010] 本发明首先涉及一种心电图伪差信号识别方法，该方法包括：
[0011] 步骤A:对ECG信号进行分段得到多个分段ECG信号，选择一个分段ECG信号，所 述分段得到的每个分段ECG信号的长度均大于2s;
[0012] 步骤B:分别计算所选择的分段ECG信号的第一信息参数Rmax、第二信息参数Pxi和 第三信息参数Psn，所述第一信息参数Rmax为分段ECG信号的时间窗内移位相关系数的最大 值，所述第二信息参数Pju为对分段ECG信号进行PCA运算后所得到的第一个主成分的贡 献率，所述第三信息参数Psn为分段ECG信号的频谱在0. 5~40Hz之间的信号总幅值与全 频率段信号总幅值的比值；
[0013] 步骤C:判断第二信息参数Pxi是否满足：PX1X). 9,如果满足则所选择的分段ECG 信号为ECG非伪差信号并转入执行步骤G，反之则执行步骤D;
[0014] 步骤D:判断第一信息参数1?_是否满足：Rmax>0. 61，判断第二信息参数Pxi是否满 足：Psn>0. 85,判断第三信息参数Psn是否满足：Psn〈0. 44,判断分段ECG信号的频谱的最大幅 度值POW是否满足：P0W>70,如果第一信息参数Rmax、第二信息参数Pxi、第三信息参数Psn和 最大幅度值POW均不满足对应的不等式则执行步骤F，反之则执行步骤E;
[0015] 步骤E:判断第一信息参数Rmax、第二信息参数PxJP第三信息参数Psn是否满足： 0. 54*Rmax+0. 42*Pxl+0. 04*Psn>0. 5,如果满足则所选择的分段ECG信号为ECG非伪差信号， 反之则所选择的分段ECG信号为ECG伪差信号，步骤E执行完后转入执行步骤G;
[0016] 步骤F:判断第三信息参数Psn是否满足：0. 77〈Psn〈0. 85,如果满足则所选择的分 段ECG信号为ECG伪差信号，反之则所选择的分段ECG信号为ECG非伪差信号；
[0017] 步骤G:重新选择一个分段ECG信号，重复步骤B至步骤F直至完成所述ECG信号 中的每个分段ECG信号的识别。
[0018] 作为一种优选的实施方式，所述步骤B中的第一信息参数Rmax的计算方法为：
[0019] 提取分段ECG信号的前2s时间窗内的ECG信号作为模板；将所述模板的时间窗在 分段ECG信号内以一个采样点为步长逐点移位，将移位后的时间窗内的ECG信号与模板进 行相关运算，求解得到分段ECG信号在各个时间窗内的移位相关系数；在排除数值为1的移 位相关系数后，对剩余的移位相关系数取最大值得到第一信息参数R_。
[0020] 作为另一种优选的实施方式，所述步骤B中的时间窗的长度为2s。
[0021] 作为另一种优选的实施方式，所述步骤B中的第二信息参数Pxi的计算方法为：
[0022] 对分段ECG信号按照心动周期再次分段得到二次分段ECG信号；对二次分段ECG 信号进行PCA运算并提取第一个主成分的贡献率作为第二信息参数PX1。
[0023] 作为另一种优选的实施方式，所述步骤B中的第三信息参数Psn的计算方法为：
[0024] 计算分段ECG信号的频谱；求解分段ECG信号的频谱在0.5~40Hz之间的信号总 幅值与全频率段信号总幅值的比值，将该比值作为第三信息参数Psn。
[0025] 作为另一种优选的实施方式，所述步骤B中采用快速FFT算法计算所述分段ECG 信号的频谱。
[0026] 本发明还涉及一种心电图伪差信号识别装置，该装置包括：
[0027] 初始化模块，用于对ECG信号进行分段得到多个分段ECG信号，所述分段得到的每 个分段ECG信号的长度均大于2s;
[0028] 第一信息参数1?_计算模块，用于计算分段ECG信号的时间窗内移位相关系数的 最大值；
[0029] 第二信息参数Pxi计算模块，用于对分段ECG信号进行PCA运算后得到第一个主 成分的贡献率；
[0030] 第三信息参数Psn计算模块，用于计算分段ECG信号的频谱在0. 5~40Hz之间的 信号总幅值与全频率段信号总幅值的比值；
[0031] 第一判断模块，用于判断第二信息参数？；^是否满足：PX1X). 9,如果满足则所选择 的分段ECG信号为ECG非伪差信号，反之则通知第二判断模块；
[0032] 第二判断模块，用于判断第一信息参数1?_是否满足：R_>0. 61，判断第二信息参 数Px1是否满足：psn>〇. 85,判断第三信息参数Psn是否满足：Psn〈0. 44,判断分段ECG信号的 频谱的最大幅度值POW是否满足：P0W>70,如果第一信息参数Rmax、第二信息参数Pxi、第三 信息参数Psn和最大幅度值POW均不满足对应的不等式则通知第四判断模块，反之则通知第 三判断模