心电图的数据质量实时控制方法及其系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种心电图的数据质量实时控制方法及其系统，方法包括如下步骤：S1、采集ECG信号；S2、依据ECG数据质量知识库中的检测项判断标准检测判断ECG信号的各个检测项是否异常进而判断ECG信号的质量是否达标，若ECG信号的某个检测项异常，则判断ECG信号质量不达标并进入步骤S3；S3、停止采集ECG信号，提示异常的检测项、该检查项出现异常的可能原因，并提供相应的建议措施，同时声音报警。本发明提出的心电图数据质量实时控制方法准确、简单、高效、快速，在与其监测系统配合使用下，能够同时实现心电信号采集功能和心电图数据质量控制功能，确保所监测到的心电信号都是质量达标的有效信号，提高整个监测系统的准确性、有效性和实用性。
【专利说明】心电图的数据质量实时控制方法及其系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及信息质量控制领域，具体来说是一种心电图（ECG)数据质量的实时控 制方法及其系统。
【背景技术】
[0002] 心电图（Electrocardiogram, ECG)测量随时间变化的心肌电信号，是判断人体健 康状况和心血管等疾病的重要依据。随着信息与通信技术的发展，便携式心电图监测设备 因具有使用简单、携带方便和价格低廉等特点，已经广泛地应用于人们的日常和远程健康 监测领域。
[0003] 市场上主流的便携式心电图监测系统的组成部分包括ECG数据采集、ECG数据传 输、ECG数据处理三个模块。其中，数据采集模块通过导联电极与人体直接接触采集ECG信 号，数据传输模块借助蓝牙等技术将采集到的ECG信号传递给智能手机等移动设备，而数 据处理模块则对接收到的ECG数据进行处理、分析和诊断。
[0004] 现有的便携式心电图监测系统大多用于个人或者家庭成员的日常健康跟踪和预 警，在实际使用过程中经常采集到大量的无效ECG数据，其主要原因如下： 1) 使用者缺乏相关的专业知识和设备使用技能，设备使用方法不规范甚至不正确； 2) 在使用过程中，由于使用者处于移动状态而导致设备工作状况异常(如导联电极与 人体接触脱落等)，而使用者没有及时察觉； 3) 周围环境导致采集到的ECG信号含有较大比例的干扰噪声。
[0005] ECG信号无效又称为ECG信号的数据质量不达标，即无法根据这些ECG信号对使用 者的心脏健康状况做出准确和科学的分析和诊断。大量的低质量数据不仅降低整个监测系 统的准确性、有效性和实用性，而且对设备资源和使用者的时间和精力都造成了较大的浪 费。
【发明内容】
[0006] 本发明的主要目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种心电图的数据质 量实时控制方法及其系统。
[0007] 本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是：一种心电图的数据质量实时控制 方法，包括如下步骤： 51、 从采集对象上采集ECG信号； 52、 依据ECG数据质量知识库中的检测项判断标准检测判断ECG信号的各个检测项是 否异常进而判断ECG信号的质量是否达标，若ECG信号的某个检测项异常，则判断ECG信号 质量不达标并进入步骤S3,若ECG信号的所有检测项均正常，则判断EGC信号质量达标； 53、 停止采集ECG信号，提示异常的检测项、该检查项出现异常的可能原因，并提供相 应的建议措施，同时声音报警。
[0008] 优选地，所述检测项包括： 检测项K1、是否存在没有ECG信号，对应该检测项判断标准为：在给定的时间范围内， 如果单个导联检测不到ECG信号，则判断为该检测项K1异常； 检测项K2、ECG信号是否有严重的缺失，对应该检测项判断标准为：在给定的时间范围 内，如果单个导联的ECG信号缺失比例超过门限值，则判断为该检测项K2异常； 检测项K3、ECG信号是否全部或者部分为水平线，对应该检测项判断标准为：在一定的 时间范围内，如果单个导联检测到的ECG信号为水平线(允许有些微噪声)，则判断为该检测 项K3异常； 检测项K4、ECG信号是否有较大的波动幅度，对应该检测项判断标准为：在一定的时间 范围内，如果单个导联检测到的ECG信号的波动幅度超过门限值，则判断为该检测项K4异 常； 检测项K5、信号是否有严重的噪声干扰，对应该检测项判断标准为：在一定的时间范 围内，如果单个导联检测到的ECG信号的干扰噪声高于门限值，则判断为该检测项K5异 常； 检测项K6、ECG信号是否不是人类的ECG信号，对应该检测项判断标准为：如果由ECG 信号推导出的心率值超出了人类心率的范围，则判断为该检测项K6异常。
[0009] 优选地，所述检测项K1出现异常的可能原因为导联缺失，所述检测项K2出现异常 的可能原因为导联线断开或导联电极脱落，所述检测项K3出现异常的可能原因为导联电 极与使用者肢体接触不良，所述检测项K4出现异常的可能原因为导联电极脱落、导联线断 开或严重的基线漂移，所述检测项K5出现异常的可能原因为工频干扰，所述检测项K6出现 异常的可能原因为非人类采集对象。
[0010] 优选地，当采集对象为静止状态时： 所述步骤S1具体为： 连续采集ECG信号，每t秒作为采集ECG信号的一个单位时长； 所述步骤S2具体为： 依据ECG数据质量知识库中的各检测项检测前一个单位时长内采集的ECG信号的质 量是否达标，若ECG信号的某个检测项异常，则判断ECG信号质量不达标并进入步骤S3,若 ECG信号的所有检测项均正常，则判断EGC信号质量达标。
[0011] 优选地，当采集对象为运动状态时： 所述步骤S1具体为： 间隔一个单位时长采集一次ECG信号，每个单位时长为t秒； 所述步骤S2具体包括： 521、 判断当前采集ECG的时间是否达到一个单位时长，如果是，则进入步骤S22,否则 继续采集； 522、 依据ECG数据质量知识库中的各检测项检测该单位时长内采集的ECG信号的质 量是否达标，若ECG信号的某个检测项异常，则判断ECG信号质量不达标并进入步骤S3,若 ECG信号的所有检测项均正常，则判断EGC信号质量达标。
[0012] 一种心电图的数据质量实时控制系统，包括ECG信号采集模块、第一 ECG数据通信 模块、ECG数据质量控制模块、ECG数据管理模块、第二ECG数据通信模块和ECG数据处理模 块； 其中，所述ECG信号采集模块用于从采集对象上采集ECG信号，第一 ECG数据通信模块 用于将采集的ECG信号发送至所述ECG数据质量控制模块，所述ECG数据质量控制模块检 测判断是否存在没有ECG信号、ECG信号是否缺失严重、ECG信号是否全部或者部分为水平 线、ECG信号是否有较大的波动幅度、ECG信号是否有严重的噪声干扰、ECG信号是否不是人 类ECG信号的现象，若存在上述任意一项异常现象，则判断ECG信号质量不达标，若ECG信 号的所有检测项均正常，则判断EGC信号质量达标； 所述ECG数据管理模块存储及管理所述ECG信号，所述第二ECG数据通信模块用于将 ECG信号及所述ECG数据质量控制模块检测判断的结果发送至所述ECG数据处理模块，所 述ECG数据处理模块用于对所述ECG信号所述结果进行分析处理，得到出现上述异常的可 能原因。
[0013] 优选地，所述ECG信号采集模块包括依次连接的传感器电极、前置放大电路、陷波 器、二级放大电路、抗混叠滤波电路、A/D转换电路及微控制器，所述传感器电极用于采集 ECG模拟信号，所述前置放大电路用于对ECG模拟信号进行前级放大，所述陷波器用于滤除 所述ECG模拟信号中有害信号，所述二级放大电路用于对ECG模拟信号进行二次放大，所述 抗混叠滤波电路用于对所述ECG模拟信号进行抗混滤波处理，所述A/D转换电路用于将所 述ECG模拟信号转换成ECG数字信号，所述微控制器用于控制第一 ECG数据通信模块向所 述ECG数据质量控制模块发送ECG数字信号。
[0014] 优选地，所述第一 ECG数据通信模块为蓝牙模块，所述第二ECG数据通信模块为 WIFI模块、GSM模块、3G模块及4G模块中的任意一种。
[0015] 本发明的有益效果是：本发明提出的心电图数据质量实时控制方法准确、简单、高 效、快速，在与其监测系统配合使用下，能够同时实现心电信号采集功能和心电图数据质 量控制功能，确保所监测到的心电信号都是质量达标的有效信号，提高整个监测系统的准 确性、有效性和实用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1是本发明实施例方法的流程图； 图2是本发明实施例方法中检测项检测的流程图； 图3是本发明一个实施例方法的流程图； 图4是本发明另一个实施例方法的流程图； 图5是本发明实施例系统的原理方框图； 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0017] 以下将结合附图及具体实施例详细说明本发明的技术方案，以便更清楚、直观地 理解本发明的发明实质。
[0018] 参照图1所示，本发明提供了一种心电图的数据质量实时控制方法，包括如下步 骤： 51、 从采集对象上采集ECG信号； 52、 依据ECG数据质量知识库中的检测项判断标准检测判断ECG信号的各个检测项是 否异常进而判断ECG信号的质量是否达标，若ECG信号的某个检测项异常，则判断ECG信号 质量不达标并进入步骤S3,若ECG信号的所有检测项均正常，则判断EGC信号质量达标； S3、停止采集ECG信号，提示异常的检测项、该检查项出现异常的可能原因，并提供相 应的建议措施，同时声音报警。
[0019] 在本发明的一个具体实施例中，上述检测项可以包括检测项K1、检测项K2、检测 项K3、检测项K4、检测项K5、检测项K6。
[0020] 具体的，检测项K1 :是否存在没有ECG信号，对应该检测项判断标准为：在给定的 时间范围内，如果单个导联检测不到ECG信号，则判断为该检测项K1异常；对应该检测项出 现异常的可能原因为导联缺失。
[0021] 检测项K2 :ECG信号是否有严重的缺失，对应该检测项判断标准为：在给定的时间 范围内，如果单个导联的ECG信号缺失比例超过门限值，则判断为该检测项K2异常；对应该 检测项出现异常的可能原因为导联线断开或导联电极脱落。
[0022] 检测项K3 :ECG信号是否全部或者部分为水平线，对应该检测项判断标准为：在一 定的时间范围内，如果单个导联检测到的ECG信号为水平线(允许有些微噪声)，则判断为该 检测项K3异常；对应该检测项出现异常的可能原因为导联电极与使用者肢体接触不良。
[0023] 检测项K4 :ECG信号是否有较大的波动幅度，对应该检测项判断标准为：在一定的 时间范围内，如果单个导联检测到的ECG信号的波动幅度超过门限值，则判断为该检测项 K4异常；对应该检测项出现异常的可能原因为导联电极脱落、导联线断开或严重的基线漂 移。
[0024] 检测项K5 :信号是否有严重的噪声干扰，对应该检测项判断标准为：在一定的时 间范围内，如果单个导联检测到的ECG信号的干扰噪声高于门限值，则判断为该检测项K5 异常；对应该检测项K5出现异常的可能原因为工频干扰。
[0025] 检测项K6 :ECG信号是否不是人类的ECG信号，对应该检测项判断标准为：如果由 ECG信号推导出的心率值超出了人类心率的范围，则判断为该检测项K6异常。对应该检测 项K6出现异常的可能原因为非人类采集对象。
[0026] 参照图2所示，在本发明的优选实施例中，上述检测项K1至检测项K6按照顺序依 次检测，即依次检测判断是否存在没有ECG信号、ECG信号是否缺失严重、ECG信号是否全部 或者部分为水平线、ECG信号是否有较大的波动幅度、ECG信号是否有严重的噪声干扰、ECG 信号是否不是人类ECG信号的现象，若存在上述任意一项异常现象，则判断ECG信号质量不 达标，若ECG信号的所有检测项均正常，则判断EGC信号质量达标。在判断ECG信号质量不 达标时，停止采集ECG信号，提示异常的检测项、该检查项出现异常的可能原因，并提供相 应的建议措施，同时声音报警。
[0027] 参照图3所示，本发明实施例提供了一种心电图的数据质量实时控制方法，该方 法适用于采集对象处于静止状态下的实时控制。具体包括步骤： 步骤S101、连续采集ECG信号，每t秒作为采集ECG信号的一个单位时长，在一个实例 中，t可以为10秒； 步骤S102、依据ECG数据质量知识库中的各检测项检测前一个单位时长内（前10秒） 采集的ECG信号的质量是否达标，若ECG信号的某个检测项异常，则判断ECG信号质量不达 标并进入步骤S3,若ECG信号的所有检测项均正常，则判断EGC信号质量达标。各检测项的 具体检测过程如上述图2所述，在此不作赘述。
[0028] 步骤S103、停止采集ECG信号，提示异常的检测项、该检查项出现异常的可能原 因，并提供相应的建议措施，同时声音报警。
[0029] 参照图4所示，本发明实施例提供了一种心电图的数据质量实时控制方法，该方 法适用于采集对象处于运动状态下的实时控制。具体包括步骤： 步骤S201、间隔一个单位时长采集一次ECG信号，每个单位时长为t秒，在一个实例中， t可以为10秒； 步骤S202、判断当前采集ECG的时间是否达到一个单位时长，如果是，则进入步骤 S203,否则继续采集； S203、依据ECG数据质量知识库中的各检测项检测该单位时长内采集的ECG信号的质 量是否达标，若ECG信号的某个检测项异常，则判断ECG信号质量不达标并进入步骤S204， 若ECG信号的所有检测项均正常，则判断EGC信号质量达标。各检测项的具体检测过程如 上述图2所述，在此不作赘述。
[0030] 步骤S204、停止采集ECG信号，提示异常的检测项、该检查项出现异常的可能原 因，并提供相应的建议措施，同时声音报警。
[0031] 综上，本发明提出的心电图数据质量实时控制方法准确、简单、高效、快速，在与 其监测系统配合使用下，能够同时实现心电信号采集功能和心电图数据质量控制功能， 确保所监测到的心电信号都是质量达标的有效信号，提高整个监测系统的准确性、有效性 和实用性。
[0032] 参照图5所示，本发明实施例提供了一种心电图的数据质量实时控制系统，包括 ECG信号采集模块、第一 ECG数据通信模块、ECG数据质量控制模块、ECG数据管理模块、第 二ECG数据通信模块和ECG数据处理模块； 其中，ECG信号采集模块处于系统最前端，用于从采集对象上采集ECG信号。第一 ECG 数据通信模块负责ECG信号采集模块和ECG数据质量控制模块之间的数据通信，一般的，由 位于采集模块里的蓝牙模块和位于智能手机里的蓝牙模块共同组成，用于将采集的ECG信 号发送至所述ECG数据质量控制模块。所述ECG数据质量控制模块一般可以位于智能手机 中，配备有ECG数据质量实时控制方法，用于检测判断是否存在没有ECG信号、ECG信号是 否缺失严重、ECG信号是否全部或者部分为水平线、ECG信号是否有较大的波动幅度、ECG信 号是否有严重的噪声干扰、ECG信号是否不是人类ECG信号的现象，若存在上述任意一项异 常现象，则判断ECG信号质量不达标，若ECG信号的所有检测项均正常，则判断EGC信号质 量达标。
[0033] ECG数据管理模块一般位于智能手机中，基于SQLite数据库管理系统，具有ECG数 据存储、查询、上传和ECG数据格式转换等功能，主要用于存储及管理所述ECG信号。第二 ECG数据通信模块负责ECG数据管理模块和ECG数据处理模块之间的数据通信，用于将ECG 信号及所述ECG数据质量控制模块检测判断的结果发送至所述ECG数据处理模块。ECG数 据处理模块一般位于远程终端(一般是高性能计算机或者工作站）内，具有先进、复杂的ECG 处理、分析和诊断功能，主要用于对所述ECG信号所述结果进行分析处理，得到出现上述异 常的可能原因等。
[0034] 在本发明的一个具体实施例中，ECG信号采集模块包括依次连接的传感器电极、前 置放大电路、陷波器、二级放大电路、抗混叠滤波电路、A/D转换电路及微控制器，所述传感 器电极用于采集ECG模拟信号，所述前置放大电路用于对ECG模拟信号进行前级放大，所 述陷波器用于滤除所述ECG模拟信号中有害信号，所述二级放大电路用于对ECG模拟信号 进行二次放大，所述抗混叠滤波电路用于对所述ECG模拟信号进行抗混滤波处理，所述A/D 转换电路用于将所述ECG模拟信号转换成ECG数字信号，所述微控制器用于控制第一 ECG 数据通信模块向所述ECG数据质量控制模块发送ECG数字信号。
[0035] 可以理解的是，第一 ECG数据通信模块为蓝牙模块，所述第二ECG数据通信模块为 WIFI模块、GSM模块、3G模块及4G模块中的任意一种。
[0036] 本发明提出的心电图数据质量实时控制系统准确、简单、高效、快速，在与其监测 系统配合使用下，能够同时实现心电信号采集功能和心电图数据质量控制功能，确保所 监测到的心电信号都是质量达标的有效信号，提高整个监测系统的准确性、有效性和实用 性。
[0037] 以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制其专利范围，凡是利用本发明 说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接运用在其他相关的技术领 域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1. 一种心电图的数据质量实时控制方法，其特征在于，包括如下步骤： 51、 从采集对象上采集ECG信号； 52、 依据ECG数据质量知识库中的检测项判断标准检测判断ECG信号的各个检测项是 否异常进而判断ECG信号的质量是否达标，若ECG信号的某个检测项异常，则判断ECG信号 质量不达标并进入步骤S3,若ECG信号的所有检测项均正常，则判断EGC信号质量达标； 53、 停止采集ECG信号，提示异常的检测项、该检查项出现异常的可能原因，并提供相 应的建议措施，同时声音报警。
2. 根据权利要求1所述的心电图的数据质量实时控制方法，其特征在于，所述检测项 包括： 检测项K1、是否存在没有ECG信号，对应该检测项判断标准为：在给定的时间范围内， 如果单个导联检测不到ECG信号，则判断为该检测项K1异常； 检测项K2、ECG信号是否有严重的缺失，对应该检测项判断标准为：在给定的时间范围 内，如果单个导联的ECG信号缺失比例超过门限值，则判断为该检测项K2异常； 检测项K3、ECG信号是否全部或者部分为水平线，对应该检测项判断标准为：在一定的 时间范围内，如果单个导联检测到的ECG信号为水平线(允许有些微噪声)，则判断为该检测 项K3异常； 检测项K4、ECG信号是否有较大的波动幅度，对应该检测项判断标准为：在一定的时间 范围内，如果单个导联检测到的ECG信号的波动幅度超过门限值，则判断为该检测项K4异 常； 检测项K5、信号是否有严重的噪声干扰，对应该检测项判断标准为：在一定的时间范 围内，如果单个导联检测到的ECG信号的干扰噪声高于门限值，则判断为该检测项K5异 常； 检测项K6、ECG信号是否不是人类的ECG信号，对应该检测项判断标准为：如果由ECG 信号推导出的心率值超出了人类心率的范围，则判断为该检测项K6异常。
3. 根据权利要求2所述的心电图的数据质量实时控制方法，其特征在于，所述检测项 K1出现异常的可能原因为导联缺失，所述检测项K2出现异常的可能原因为导联线断开或 导联电极脱落，所述检测项K3出现异常的可能原因为导联电极与使用者肢体接触不良，所 述检测项K4出现异常的可能原因为导联电极脱落、导联线断开或严重的基线漂移，所述检 测项K5出现异常的可能原因为工频干扰，所述检测项K6出现异常的可能原因为非人类采 集对象。
4. 根据权利要求1所述的心电图的数据质量实时控制方法，其特征在于，当采集对象 为静止状态时： 所述步骤S1具体为： 连续采集ECG信号，每t秒作为采集ECG信号的一个单位时长； 所述步骤S2具体为： 依据ECG数据质量知识库中的各检测项检测前一个单位时长内采集的ECG信号的质 量是否达标，若ECG信号的某个检测项异常，则判断ECG信号质量不达标并进入步骤S3,若 ECG信号的所有检测项均正常，则判断EGC信号质量达标。
5. 根据权利要求1所述的心电图的数据质量实时控制方法，其特征在于，当采集对象 为运动状态时： 所述步骤S1具体为： 间隔一个单位时长采集一次ECG信号，每个单位时长为t秒； 所述步骤S2具体包括： 521、 判断当前采集ECG的时间是否达到一个单位时长，如果是，则进入步骤S22,否则 继续采集； 522、 依据ECG数据质量知识库中的各检测项检测该单位时长内采集的ECG信号的质 量是否达标，若ECG信号的某个检测项异常，则判断ECG信号质量不达标并进入步骤S3,若 ECG信号的所有检测项均正常，则判断EGC信号质量达标。
6. -种心电图的数据质量实时控制系统，其特征在于，包括ECG信号采集模块、第一 ECG数据通信模块、ECG数据质量控制模块、ECG数据管理模块、第二ECG数据通信模块和 ECG数据处理模块； 其中，所述ECG信号采集模块用于从采集对象上采集ECG信号，第一 ECG数据通信模块 用于将采集的ECG信号发送至所述ECG数据质量控制模块，所述ECG数据质量控制模块检 测判断是否存在没有ECG信号、ECG信号是否缺失严重、ECG信号是否全部或者部分为水平 线、ECG信号是否有较大的波动幅度、ECG信号是否有严重的噪声干扰、ECG信号是否不是人 类ECG信号的现象，若存在上述任意一项异常现象，则判断ECG信号质量不达标，若ECG信 号的所有检测项均正常，则判断EGC信号质量达标； 所述ECG数据管理模块存储及管理所述ECG信号，所述第二ECG数据通信模块用于将 ECG信号及所述ECG数据质量控制模块检测判断的结果发送至所述ECG数据处理模块，所 述ECG数据处理模块用于对所述ECG信号所述结果进行分析处理，得到出现上述异常的可 能原因。
7. 根据权利要求6所述的心电图的数据质量实时控制系统，其特征在于，所述ECG信 号采集模块包括依次连接的传感器电极、前置放大电路、陷波器、二级放大电路、抗混叠滤 波电路、A/D转换电路及微控制器，所述传感器电极用于采集ECG模拟信号，所述前置放大 电路用于对ECG模拟信号进行前级放大，所述陷波器用于滤除所述ECG模拟信号中有害信 号，所述二级放大电路用于对ECG模拟信号进行二次放大，所述抗混叠滤波电路用于对所 述ECG模拟信号进行抗混滤波处理，所述A/D转换电路用于将所述ECG模拟信号转换成 ECG数字信号，所述微控制器用于控制第一 ECG数据通信模块向所述ECG数据质量控制模块 发送ECG数字信号。
8. 根据权利要求6所述的心电图的数据质量实时控制系统，其特征在于，所述第一 ECG 数据通信模块为蓝牙模块，所述第二ECG数据通信模块为WIFI模块、GSM模块、3G模块及4G 模块中的任意一种。
【文档编号】A61B5/0428GK104188652SQ201410454497
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月9日 优先权日:2014年9月9日
【发明者】邢延, 戴炜, 蔡延光, 蔡颢, 杨其宇, 江伟杰 申请人:广东工业大学