一种双导联融合心电qrs波检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于心电描记技术领域，更为具体地讲，涉及一种双导联融合心电QRS波 检测方法。
【背景技术】
[0002] 心电描记术（Electrocardiography，ECG)是一种经胸腔的以时间为单位记录心 脏的电生理活动，并通过皮肤上的电极捕捉并记录下来的诊疗技术。这是一种无创性的记 录方式。导联简单的说就是从不同的角度去看心脏电流的变化。ECG是目前用于测量和诊 断异常心脏节律的最好方式。在一个正常心动周期中，一个典型的ECG波形是由一个P波、 一个QRS波群、一个T波组成。在心电信号的自动分析与检测中，QRS波的检测是关键因素 之一。对专业的临床医生来说，心电图传送大量有关的心脏结构和它的电传导系统功能的 信息。
[0003] 单导联QRS波群检测已经日趋成熟，主要有阈值差分法、滤波器法、小波分解法、 长度和能量变换等方法；另外还有一些新兴研宄方法，如神经网络算法、遗传算法、模板匹 配法、隐Markov模型和Hilbert变换等。但心电信号中不可避免地存在基线漂移、工频干 扰、肌电干扰等噪声，使得单导联检测QRS波群性能不是很理想，存在一定的误检和漏检。 双导联或多导联ECG信号QRS波检测方法，可以综合两个或多个导联的QRS信息，提高检测 效率和正确率。
[0004] 双导联或者多导联检测算法一般采用融合算法，通过综合多个导联的信息，理论 上，其准确率高于单导联检测算法。Moraes等提出双导联ECG信号采用两种不同QRS波检 测算法，通过QRS信息的互补来提高检测正确率。Chawla等采用主元分析和独立元分析检 测双导联ECG信号的QRS波。Huang B等使用独立联合小波熵（CWS)来检测双导联信号的 QRS波。王宏强等引入小波变换和数据融合的算法，从而实现精确检测多导联ECG信号的 QRS波。张龙飞等以决策融合阈值为判别门限完成多导联QRS波实时检测。上述方案无单 导联QRS信息评估，而是直接双导联或多导联检测。当某个导联ECG信号的QRS信息明显， 仍采用双导联或多导联检测QRS波，算法的效率和检测效率均会降低。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种双导联融合心电QRS波检测方 法，两个导联分别进行单导联QRS波检测，再通过双导联决策方法来决定是采用单导联检 波还是双导联融合检波，从而提高检测效果。
[0006] 为实现上述发明目的，本发明双导联融合心电QRS波检测方法，包括以下步骤：
[0007] Sl :分别对对两个导联ECG信号E1⑴和E2⑴进行单导联预检波，检测得到对应 的预检QRS波QRS 1⑴和QRS2⑴；
[0008] S2 :令时间窗序号k = 1，时间窗T(I) = [U tj，h表示ECG信号的检测起始时 亥IJ，△ = h-t。表示时间窗的大小；
[0009] S3:初始化第一导联信号QRS1⑴的整体方差Α = Ζ)Γ (〇，# (1)表示第一导 联信号QRS1Q)在首个时间窗T(I)内的方差；初始化第二导联信号QRS2(i)的整体方差 Z)f(l)表示第一导联信号QRS2 (i)在首个时间窗T(I)内的方差；
[0010] S4 :如果两个导联信号QRS1⑴和QRS2⑴满足以下两个条件中任意一个，进入步 骤S5,否则进入步骤S6;
[0013] 其中，(左）表不第一导联信号QRS1Q)在时间窗T(k)内的方差，试（A)表不第 二导联信号QRS2 (i)在时间窗T (k)内的方差，Dth表示预设的方差阈值；
[0014] S5 :采用第一导联信号QRS1⑴进行QRS波的单导联检测，并采用以下公式对第一 导联信号QRS1Q)的整体方差进行更新：
[0016] 进入步骤Sll ;
[0017] S6 :如果两个导联信号QRS1⑴和QRS2⑴满足以下两个条件中任意一个，进入步 骤S7,否则进入步骤S8 ;
[0020] S7 :采用第二导联信号QRS2⑴进行QRS波的单导联检测，并采用以下公式对第二 导联信号QRS2 (i)的整体方差进行更新：
[0022] 进入步骤Sll ;
[0023] S8 :采用双导联融合方法进行QRS波检测；
[0024] S9:如果两个导联信号的方差同时满足以下公式，进入步骤SlO进行整体方差更 新，否则不作任何操作，直接进入步骤Sll ;
[0027] SlO :采用以下公式对第一导联信号QRS1 (i)和第二导联信号QRS2 (i)的整体方差 进行更新：
[0030] Sll :判断ECG信号是否结束，如果是，检测结束，否则令时间窗序号k = k+1，时间 窗 T (k) = [V1, tk]，tk= t Η+ Δ，返回步骤 S4。
[0031] 本发明双导联融合心电QRS波检测方法，分别对两个导联ECG信号进行单导联预 检波，找到对应的预检QRS波，采用时间窗对两个预检QRS波进行方差计算，通过方差对两 个预检QRS波的信号质量进行判断，当其中一个的信号质量明显优于另外一个信号质量 时，采用单导联检测方法检测得到QRS波，否则采用双导联融合方法来检测得到QRS波。
[0032] 与单纯的单导联检测方法相比，本发明在灵敏度和准确度上都有了明显提高；与 普通的双导联检测方法相比，本发明在单个导联信号质量好的时候采用单导联检测，在两 个导联信号质量相差不大时才采用双导联融合检测，从而提高检测效率。
【附图说明】
[0033] 图1是本发明双导联融合心电QRS波检测方法的流程图；
[0034] 图2是差分阈值检测法的流程图；
[0035] 图3是双导联融合方法的流程图；
[0036] 图4是导联信号模板示意图；
[0037] 图5是QRS区间和非QRS区间的示意图。
【具体实施方式】
[0038] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行描述，以便本领域的技术人员更好地 理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许 会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
[0039] 实施例
[0040] 图1是本发明双导联融合心电QRS波检测方法的流程图。如图1所示，本发明双 导联融合心电QRS波检测方法包括以下步骤。
[0041] SlOl :单导联预检波：
[0042] 首先分别对对两个导联ECG信号E1Q)和E2 (i)进行单导联预检波，检测得到对应 的预检QRS波QRS1⑴和QRS2⑴。
[0043] 单导联预检波包括ECG信号的预处理和QRS波检测。ECG信号是比较微弱的生物 电信号，容易受到环境和设备的影响。ECG信号中的QRS波的频率主要集中在10Hz-25Hz之 间。ECG信号预处理是指滤除基线漂移、肌电干扰、工频干扰和电极接触噪声等。基线漂移 属于低频干扰信号〇. 15HZ-0. 30Hz，可通过高通滤波器滤除；肌电干扰、电极接触噪声等的 频率主要集中在高频部分5Hz-2KHz或10Ηζ-300Ηζ，可通过低通滤波器滤除；工频干扰频率 为50Hz/60Hz，可通过50Hz/60Hz陷波滤波器滤除。因此，采用一个5到IlHz带通滤波器就 可以有效滤除干扰信号，完成ECG信号的预处理。
[0044] QRS波是ECG信号中形态特征最明显、最容易被检测到的一段波形。QRS波检测是 从定位R波开始的。基本原理是：先找到R波位置，以其为参考估计一个时间窗，并在其范 围内搜索Q波的起点与S波的终点位置，以决定QRS宽度。通常有阈值检测法、模板匹配检 测法、小波变换法、神经网络算法和数学形态学法。
[0045] 目前单导联检测QRS波的算法已经较为成熟，平均正确率达到99. 7%，本实施例 中采用的是差分阈值检测法。图2是差分阈值检测法的流程图。如图2所示，带通滤波器是 由一个截止频率为IlHz的低通滤波器和截止频率为5Hz的高通滤波器级联而成，除滤除基 线漂移、工频干扰和肌电干扰外，也滤除了部分P波和T波的干扰。微分和平方过程用于突 出QRS波群特征，而15ms的移动窗积分用于QRS波群宽度测量。阈值设定具有自适应性，在 回检过程采用双阈值，以提高检测精度。差分阈值检测法是一种经典的QRS波检