用于体表ecg中的双心室起搏器脉冲检测的系统和方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及例如医疗系统、方法和设备，更具体地，涉及用于体表ECG中的双心室起搏器脉冲检测的新颖的和创造性的系统和方法。
【背景技术】
[0002]越来越多的心力衰竭患者正在接受心脏再同步治疗(CRT)，其使用左心室和右心室的起搏来使心脏输出最大化。体表心电图(ECG)波形中的非同步的双心室(biV)起搏器脉冲(PP)对计算机诊断的ECG分析算法提出了挑战。例如，并非被设计为用于识别非同步biV脉冲的脉冲检测算法可能由于紧密分离的双心室脉冲对而失效，并且未检测到的和未分辨的脉冲可能因此对自动诊断ECG算法的节律或形态解释具有不利的影响。另一方面，能够识别体表ECG中的双心室起搏器脉冲的存在对于准确的诊断是非常重要的。
[0003]非同步双心室(biV)起搏器脉冲在时间上是紧密间隔的，并向需要检测两个心室腔脉冲的自动诊断ECG算法提出了挑战。需要特殊的起搏器脉冲检测算法来识别biV脉冲，因为未检测到的和未分辨的脉冲可以因此对诊断ECG算法的节奏或形态解释具有不利的影响。
[0004]检测biV脉冲的一种方法将是用具有高采样率(例如，在几千赫兹的范围内)的前端替换数据采集硬件，以更好地保存两种脉冲的形态。然而，这种方法通常不适用于现有的心电图，也不适用于在已在150Hz上被低通滤波并以500sps的采样率被存储的已采集数据的中心服务器上的回顾性分析。事实上，典型的ECG处理系统将150Hz的低通滤波器应用于ECG信号并以500sps的采样率将其存储，总体上使回顾性biV pp检测更加困难。
【发明内容】
[0005]本文中所公开和描述的是一种不要求硬件修改的用于biV脉冲检测的系统和方法。本发明的范例性实施例能够分析由现有非biV脉冲检测系统和方法识别的脉冲，并将该信息与所述ECG信号的空间矢量进行组合来检测紧密间隔的biV脉冲。
[0006]根据本公开的范例性实施例，提供一种系统和方法，其能够使用三维矢量来处理信号的类型，从而使biV pp检测能够例如在后处理中或在中央服务器上完成。本发明的范例性实施例能够以相对最小的修改与某些现有的非biV起搏器脉冲检测系统和方法合并。
[0007]例如，根据本公开的范例性实施例，提供一种基于矢量的双心室起搏脉冲检测器，其包括处理器，所述处理器被配置为计算VCG距离特征、找到第一心室脉冲、计算VCG角度特征并且基于所述VCG距离特征和VCG角度特征中的至少一个来确定双心室起搏脉冲的存在。所述检测器还能够包括被配置为接收ECG数据的输入端，并且所述处理器还能够被配置为将所述ECG数据转换为三维VCG。所述检测器还能够包括脉冲分类器，所述脉冲分类器被配置为基于所述VCG距离特征和/或所述VCG角度特征来确定所述双心室起搏脉冲的存在。所述脉冲分类器能够被配置为拒绝低通滤波器的脉冲响应和/或拒绝充电波来确定所述双心室起搏脉冲的存在。
[0008]根据本发明的另一范例性实施例，提供一种用于针对ECG定位双心室起搏脉冲的存在的系统。所述范例性系统包括:非双心室脉冲检测器，其被配置为找到一个或多个心室脉冲的起始点；导联式(lead-wise)双心室脉冲检测器，其用于确定在一个心脏搏动中是否有两个分离的心室脉冲；以及基于矢量的双心室脉冲检测器，其被配置为当所述导联式双心室脉冲检测器没有确定在一个心脏搏动中有两个分离的心室脉冲时确定所述双心室起搏脉冲的存在。所述基于矢量的双心室脉冲检测器还能够被配置为计算VCG距离特征、找到第一心室脉冲、计算VCG角度特征并且基于所述VCG距离特征和/或所述VCG角度特征来确定所述双心室起搏脉冲的存在。范例性系统还能够包括脉冲分类器，所述脉冲分类器被配置为基于所述VCG距离特征和/或所述VCG角度特征来确定所述双心室起搏脉冲的存在。所述脉冲分类器能够被配置为拒绝低通滤波器的脉冲响应和/或充电波形，以确定所述双心室脉冲的存在。
[0009]根据本公开的另一范例性实施例，提供一种用于针对ECG定位双心室起搏脉冲的存在的方法。所述范例性方法包括将ECG数据转换为三维矢量、计算VCG距离特征、定位第一心室脉冲、计算VCG角度特征、以及基于所述VCG距离特征和/或所述VCG角度特征来确定所述双心室起搏脉冲的存在。范例性方法还能够包括获得所述ECG数据。所述ECG数据能够包括例如每次心脏搏动的两个相邻的心室脉冲或每次心脏搏动的两个部分交叠的心室脉冲。
【附图说明】
[0010]在附图中
[0011]图1是示出了根据本公开的可分离的心室脉冲的范例的图示；
[0012]图2是示出了根据本公开的相邻的心室脉冲的范例的图示；
[0013]图3是示出了根据本公开的部分交叠的心室脉冲的范例的图示；
[0014]图4是示出了根据本公开的使脉冲更宽并更难以分离的低通滤波器的范例的图示;
[0015]图5是根据本公开的系统和方法的范例性实施例的流程图；
[0016]图6是根据本公开的范例性的基于矢量的双心室起搏器脉冲检测器的方框图；
[0017]图7是根据本公开的已限定的VCG距离特征(空间距离和空间速度)的范例图示;
[0018]图8是根据本发明的分类器的图示；
[0019]图9是示出了针对相邻的心室脉冲的本公开的范例性实施例的图示；
[0020]图10是示出了针对部分交叠的心室脉冲的本公开的范例性实施例的图示。
【具体实施方式】
[0021]本发明的上述形式及其他形式以及本发明的各种特征和优点将从与附图结合阅读的本发明的各种实施例的以下详细描述中变得更为显而易见。详细的描述和附图仅是本发明的示意性说明，而不是限制，本发明的包括范围由所附权利要求及其等效方案来限定。
[0022]如上所述，越来越多的慢性心力衰竭患者接受CRT。CRT以可调节的间隔起搏左心室和右心室，以使心脏输出最大化。由于不断演变的CRT市场，识别体表ECG上的双心室pp能够成为针对自动ECG分析系统和方法的关键问题。现有已知的方法往往要求高采样率的硬件。相反，本公开描述了例如一种新颖的系统和方法来检测典型采样率和低通滤波后的ECG信号上的双心室pp。
[0023]如上所述，双心室(biV)起搏器使用起搏左心室和右心室二者来使心脏输出最大化。两个起搏器脉冲(PP)能够是同步的或非同步的。利用具有高采样率(>5000sps)的数据采集设备从体表ECG识别非同步biV脉冲通常是可能的。ECG的惯常采样率是用于有效存储的数据的500sps，并且信号通常是经150赫兹低通滤波的，以去除噪声。有规律的采样率和内置低通滤波器使起搏脉冲变宽，因此紧密分离的心室脉冲对能够是不可区分的，并且看起来像单个宽脉冲或由单导联上的波纹跟随的单个脉冲。
[0024]例如，图1-图3图示了三种可能的情况:可分离的、相邻的和部分交叠的心室脉冲。
[0025]如图1中所示，例如，可分离的脉冲通常足够远，所以非biV脉冲检测算法可能仍然能够通过在导联之间进行查看(looking across leads)来识别两个不同心室脉冲的存在。图形100示出了在100毫秒的采样窗口内的导联1、I1、V1和V4的单次搏动ECG波形，其中，清晰地存在两个脉冲。脉冲1101和脉冲1102距离彼此足够远，因此在包括各自的充电脉冲的这两个脉冲之间没有交叠。两个脉冲是可分离的，因为V-V间隔(对应于P1-P2间隔)足以看出导联之间的两个不同的脉冲。
[0026]如在图2中所示，例如，相邻的心室脉冲通常看上去不像由于矢量的投影引起的两个脉冲，因此非biV脉冲检测算法将通常不能检测两个心室脉冲的存在。图形200示出了在20毫秒采样窗口内的导联1、I1、VI和V4的单次搏动ECG波形，其中，不能清晰地看到两个脉冲。由于两个脉冲矢量之间的角度和对测量导联的投影角度，两个脉冲P1 201和P2 202，连同各自的充电脉冲Plre 203和P2re 204—起，可能看起来像由纹波状噪声跟随或引导的单个脉冲。三维图形210提供了分别对应于脉冲P1 201和P2 202的矢量211和212的图形化图示。在这种情况下，例如，如果起搏脉冲检测算法不能识别第二心室脉冲的存在，脉冲将不会被移除，并且随后基于该波形的自动诊断分析将是不准确的。
[0027]如图3中所示，例如，部分交叠的脉冲P1 301和P2 302具有与第二心室脉冲P2302的放电波交叠的第一脉冲Plre 303的充电波。结果是，Plre303和P2 302通常被示出为单一组合的脉冲或矢量Vs 30