心电图波形峰值检测方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种心电图波形峰值检测方法及系统。
【背景技术】
[0002]心电图检查是诊断心律失常、心肌缺血的一种有效的方法。该方法具有无创伤、低成本的优势，在医院有较大的业务量。尤其在体检中心、远程会诊中心等机构，心电图医生每天都需要判读大量的心电图。
[0003]为减轻医生的工作负担，近年来计算机辅助的心电图自动分类识别系统越来越受到重视。心电图中的P-QRS-T波群的常规特征以及间接推导的间期特征是医生诊断的依据，QRS波群的检测又是其他波检测的前提。
[0004]因此，迫切需要一种自动的心电图波形峰值检测方法，来检测心电图的波峰，降低医生的工作负荷。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，有必要提供一种心电图波形峰值检测方法及系统。
[0006]本发明提供一种心电图波形峰值检测方法，该方法包括如下步骤:a.对心电图波形进行预处理；b.计算所述心电图波形采样点的余弦值，得到三角余弦序列；c.根据所述三角余弦序列检测波峰位置；d.对上述波峰位置进行校正确认，排除不是峰值的点。
[0007]其中，所述的所述的预处理包括滤波处理。
[0008]所述采样点的余弦值为采样点左右两边各伸长臂长形成夹角的余弦值。
[0009]所述的步骤c包括:得到所述三角余弦序列一定时间内的最大值；设定波形阈值；将所述阈值与所述最大值进行逐一对比，以得到可能的波峰位置。
[0010]所述的阈值TH=rate*Mcos,其中rate为比率，Mcos为所述最大值。
[0011]本发明还提供一种心电图波形峰值检测系统，包括相互电性连接的预处理模块、计算模块、检测模块及校正模块，其中:所述预处理模块用于对心电图波形进行预处理；所述计算模块用于计算所述心电图波形采样点的余弦值，得到三角余弦序列；所述检测模块用于根据所述三角余弦序列检测波峰位置；所述校正模块用于对上述波峰位置进行校正确认，排除不是峰值的点。
[0012]其中，所述的预处理包括滤波处理。
[0013]所述采样点的余弦值为采样点左右两边各伸长臂长形成夹角的余弦值。
[0014]所述检测模块具体用于得到所述三角余弦序列一定时间内的最大值；设定波形阈值；及将所述阈值与所述最大值进行逐一对比，以得到可能的波峰位置。
[0015]所述的阈值TH=rate*Mcos,其中rate为比率，Mcos为所述最大值。
[0016]本发明心电图波形峰值检测方法及系统，能够检测心电图波形特别是QRS波的峰值位置，可以快速准确地定位波峰，有效降低医生的工作负荷。本发明通过调整不同的阈值，能够适应多种波形峰值的定位及检测，例如P波和T波，亦可以应用到脉搏波、脑电波等波形峰值的检测。
【附图说明】
[0017]图1为本发明心电图波形峰值检测方法的流程图；
[0018]图2为本发明实施例正弦波散点图；
[0019]图3为本发明心电图波形峰值检测系统的硬件架构图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0021]参阅图1所示，是本发明心电图波形峰值检测方法较佳实施例的作业流程图。
[0022]步骤S401，对获取的心电图波形进行预处理。在本实施例中，所述预处理为滤波处理，以去掉基线漂移和高频噪声，选取的滤波器没有限制，只要滤波后的信号平滑平稳即可。
[0023]步骤S402，计算所述心电图波形采样点的余弦值，得到三角余弦序列。具体而言:
[0024]从余弦值与夹角的关系可知，夹角越小，余弦值越大；而对应到波形上，波形越高尖，峰值点夹角就越小，其对应夹角的余弦值越大，从而确定波形峰值的位置。
[0025]在本实施例中，图2中波形为一正弦波的散点图，S点为正弦波的正向顶点。本实施例要计算的三角余弦为，从某一点(例如S点)向前向后各伸长一定的臂长，图2中为向左向右各两个采样点(横坐标)的臂长，这样就得到三个点，以此三个点组成一个三角形，由S点左右两边形成夹角A，计算得到这个夹角的余弦值，即C0s(A)。假设从横坐标的第3个点(因为臂长为2)开始，依次计算各采样点在每个位置形成的夹角的余弦值，例如移动到了 P点，夹角为B,余弦值为cos(B)。如此,最后将得到一组余弦值,该组余弦值记为信号Scos。
[0026]从图2大体观察，根据现有波形和计算公式，当移动到波形的峰值点时，例如S点，所求夹角的余弦值最大。假设所检测的波形为QRS波，如果按此方式计算，肯定也是其中的峰值点取得最大的余弦值，由此点就能反推出峰值点。此外，三角形两臂的臂长可以依情况调整大小，例如当检测高尖的QRS波时，臂长2?4都是可以的，本实施例臂长选择了 2。而当检测低矮的P波或T波时，可以把臂长设的大一点，这样能够更好地检测到峰值点。值得注意的是，在检测P波或T波时，最好排除掉QRS波群的范围。
[0027]步骤S403，根据所述三角余弦序列检测波峰位置。具体步骤如下:
[0028]本实施例选取余弦信号序列Scos的前1.5秒的数据，并得到其最大值Mcos。
[0029]而后设定QRS波形定位的阈值TH=rate*Mcos,其中比率rate范围为-1?1，对于QRS波群的主峰(最高尖的)，rate 一般取0.3?0.5，而对于QRS波群相对主峰幅值较小的波峰，rate可能要取O?0.1，有时可能取负值-0.2?-0.1。选取1.5秒的原因是有的人的心率可能会低于60次/秒。
[0030]最后，利用此阈值与Scos进行逐一对比，大于此阈值的位置才有可能为QRS波峰所在的位置。
[0031]步骤S404，对上述得到的波峰位置进行校正确认，将不是峰值的点排除。
[0032]参阅图3所示，是本发明心电图波形峰值检测系统的硬件架构图。该系统包括相互电性连接的预处理模块、计算模块、检测模块及校正模块。
[0033]所述预处理模块用于对获取的心电图波形进行预处理。在本实施例中，所述预处理为滤波处理，以去掉基线漂移和高频噪声，选取的滤波器没有限制，只要滤波后的信号平滑平稳即可。
[0034]所述计算模块用于计算所述心电图波形采样点的余弦值，得到三角余弦序列。具体而言:
[0035]从余弦值与夹角的关系可知，夹角越小，余弦值越大；而对应到波形上，波形越高尖，峰值点夹角就越小，其对应夹角的余弦值越大，从而确定波形峰值的位置。
[0036]在本实施例中，图2中波形为一正弦波的散点图，S点为正弦波的正向顶点。本实施例要计算的三角余弦为，从某一点(例如S点)向前向后各伸长一定的臂长，图2中为向左向右各两个采样点(横坐标)的臂长，这样就得到三个点，以此三个点组成一个三角形，由S点左右两边形成夹角A，计算得到这个夹角的余弦值，即C0s(A)。假设从横坐标的第3个点(因为臂长为2)开始，依次计算各采样点在每个位置形成的夹角的余弦值，例如移动到了 P点，夹角为B,余弦值为cos(B)。如此,最后将得到一组余弦值,该组余弦值记为信号Scos。
[0037]从图2大体观察，根据现有波形和计算公式，当移动到波形的峰值点时，例如S点，所求夹角的余弦值最大。假设所检测的波形为QRS波，如果按此方式计算，肯定也是其中的峰值点取得最大的余弦值，由此点就能反推出峰值点。此外，三角形两臂的臂长可以依情况调整大小，例如当检测高尖的QRS波时，臂长2?4都是可以的，本实施例臂长选择了 2。而当检测低矮的P波或T波时，可以把臂长设的大一点，这样能够更好地检测到峰值点。值得注意的是，在检测P波或T波时，最好排除掉QRS波群的范围。
[0038]所述检测模块用于根据所述三角余弦序列检测波峰位置。具体如下:
[0039]本实施例选取余弦信号序列Scos的前1.5秒的数据，并得到其最大值Mcos。
[0040]而后设定QRS波形定位的阈值TH=rate*Mcos,其中比率rate范围为-1?I,对于QRS波群的主峰(最高尖的)，rate 一般取0.3?0.5，而对于QRS波群相对主峰幅值较小的波峰，rate可能要取O?0.1，有时可能取负值-0.2?-0.1。选取1.5秒的原因是有的人的心率可能会低于60次/秒。
[0041]最后，利用此阈值与Scos进行逐一对比，大于此阈值的位置才有可能为QRS波峰所在的位置。
[0042]所述校正模块用于对上述得到的波峰位置进行校正确认，将不是峰值的点排除。
[0043]虽然本发明参照当前的较佳实施方式进行了描述，但本领域的技术人员应能理解，上述较佳实施方式仅用来说明本发明，并非用来限定本发明的保护范围，任何在本发明的精神和原则范围之内，所做的任何修饰、等效替换、改进等，均应包含在本发明的权利保护范围之内。
【主权项】
1.一种心电图波形峰值检测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤: a.对心电图波形进行预处理； b.计算所述心电图波形采样点的余弦值，得到三角余弦序列； c.根据所述三角余弦序列检测波峰位置； d.对上述波峰位置进行校正确认，排除不是峰值的点。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的预处理包括滤波处理。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采样点的余弦值为采样点左右两边各伸长臂长形成夹角的余弦值。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的步骤c包括: 得到所述三角余弦序列一定时间内的最大值； 设定波形阈值； 将所述阈值与所述最大值进行逐一对比，以得到可能的波峰位置。5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述的阈值TH=rate*Mcos,其中rate为比率，Mcos为所述最大值。6.一种心电图波形峰值检测系统，其特征在于，该系统包括相互电性连接的预处理模块、计算模块、检测模块及校正模块，其中: 所述预处理模块用于对心电图波形进行预处理； 所述计算模块用于计算所述心电图波形采样点的余弦值，得到三角余弦序列； 所述检测模块用于根据所述三角余弦序列检测波峰位置； 所述校正模块用于对上述波峰位置进行校正确认，排除不是峰值的点。7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述的预处理包括滤波处理。8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述采样点的余弦值为采样点左右两边各伸长臂长形成夹角的余弦值。9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述检测模块具体用于得到所述三角余弦序列一定时间内的最大值；设定波形阈值；及将所述阈值与所述最大值进行逐一对比，以得到可能的波峰位置。10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述的阈值TH=rate*Mcos，其中rate为比率，Mcos为所述最大值。
【专利摘要】本发明涉及一种心电图波形峰值检测方法，包括如下步骤：对心电图波形进行预处理；计算所述心电图波形采样点的余弦值，得到三角余弦序列；根据所述三角余弦序列检测波峰位置；对上述波峰位置进行校正确认，排除不是峰值的点。本发明还涉及一种心电图波形峰值检测系统。本发明能够快速准确地检测心电图波形特别是QRS波的峰值位置，有效降低医生的工作负荷。
【IPC分类】A61B5/0452
【公开号】CN104939821
【申请号】CN201410119059
【发明人】张高登, 董军
【申请人】中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2014年3月27日