一种提取心电图中j波信号的盲源分离方法
【专利摘要】本发明涉及J波的提取方法，具体为以吉文斯旋转矩阵作为分离矩阵，基于循环平稳度准则的一种提取心电图中J波信号的盲源分离方法。J波信号是心电图（Electrocardiogram ECG)上心室复极的一种新指标，临床数据显示ECG中的J波信号形态各异且随机性很强，有时会淹没在正常ECG中观测不到，为准确提取到J波信号，本文预先采用小波包变换(Wavelet Packet Transform WPT）分解重建定位出J波所在的ST段，以减少盲源分离(Blind Source Separation BSS）的计算量；再根据ECG和J波信号的特点，使用基于高阶循环累积量的BSS方法有效的分离循环平稳的ECG和非周期的J波信号，为下一步在时频域研究J波信号，以区分其良性与高危性形态提供了保障。
【专利说明】一种提取心电图中J波信号的盲源分离方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及J波的提取方法，具体为以吉文斯旋转矩阵作为分离矩阵，基于循环 平稳度准则的一种提取心电图中J波信号的盲源分离方法。
【背景技术】
[0002] J波属于一种正常的ECG(心电信号）变异，但当J波形态、时限及幅值发生显著变 化时，如：跟随在QRS波之后的J点从基线移位持续时间> 0. 03s，振幅> 0. 05mv，形成尖 峰状、驼峰状、圆顶状的波形或者ST段抬高，可能预示着室速、室颤等恶性心律失常事件， 甚至导致心源性猝死的发生。近年来，变异的J波已经作为ECG心室复极的一种新指标得 到医学界的重视，因此，区分J波的良性与高危性形态具有非常重要的临床意义。目前对J 波的分类是医生凭自身经验通过观察ECG进行判断，这样仅局限于在时域研究J波信号的 幅值、波形以及发生位置，尤其是在J波振幅较小，不易肉眼观察的情况下，很容易造成判 断误差。因此提取J波非常重要，当J波经过分析，从中提取J波的特性，医生再结合上临 床病例，可更准确诊断室速、室颤、致命性的恶性心律失常等心室疾病，但是现在没有一种 可有效提取J波的方法。
【发明内容】
[0003] 本发明为了解决现在没有一种方法能有效提取J波的问题，提供了一种提取心电 图中J波信号的盲源分离方法。
[0004] 本发明是采用如下的技术方案实现的：一种提取心电图中J波信号的盲源分离方 法，包括以下步骤：
[0005] 1)获取J波综合征患者的十二导联ECG，作为初始观测信号；
[0006] 2)使用小波包变换定位初始观测信号中S点和T点，截取含有J波的ST段信号 作为新观测信号：选用db3作为小波函数Ψ (t),其对应的尺度函数为Φ (t),由小波函数 Ψ⑴和尺度函数Φ⑴计算得到滤波器Htl (z)和H1 (z)的滤波器系数hQ (k)和Ill (k)，将初 始观测信号通过滤波器Htl (z)和H1 (z)在W个子空间中进行分解，其分解形式为二进制树 结构，分解后的每个节点代表初始观测信号的一个特定频带，根据ECG中T点和S点的频谱 范围，对相应的节点用下层节点进行重构，在重构信号中搜索极大值，对应于初始观测信号 的T点和S点，从初始观测信号中截取J波所在的ST段作为新观测信号；
[0007] 3)使用吉文斯旋转矩阵对新观测信号进行盲源分离：
[0008] 建立BSS的基础模型：新观测信号
【权利要求】
1. 一种提取心电图中J波信号的盲源分离方法，其特征在于包括以下步骤： 1) 获取J波综合征患者的十二导联ECG，作为初始观测信号； 2) 使用小波包变换定位初始观测信号中S点和T点，截取含有J波的ST段信号作为新 观测信号：选用db3作为小波函数Ψ (t)，其对应的尺度函数为Φ (t)，由小波函数Ψ (t)和 尺度函数Φ⑴计算得到滤波器Htl (z)和H1 (z)的滤波器系数hjk)和Ill (k)，将初始观测信 号通过滤波器Htl (z)和氏(2)在W个子空间中进行分解，其分解形式为二进制树结构，分解 后的每个节点代表初始观测信号的一个特定频带，根据ECG中T点和S点的频谱范围，对相 应的节点用下层节点进行重构，在重构信号中搜索极大值，对应于初始观测信号的T点和S 点，从初始观测信号中截取J波所在的ST段作为新观测信号； 3) 使用吉文斯旋转矩阵对新观测信号进行盲源分离：
建立BSS的基础模型：新观测信号
含有J波信号的源信号 观 测信号X = AS,其中A为m*n维列满秩的混合矩阵； 白化预处理：新观测信号X的协方差矩阵进行特征值分解Cx = E[XXH] = DADh,其 中Λ为Cx的特征值矩阵，D为对应的特征向量矩阵，则白化矩阵^ = ,白化处理信 号Z = VX,表示对观测信号X进行了白化处理，白化处理后的信号Z的协方差矩阵为
=/ ,设U = VA，则矩阵U为酉 矩阵，由Z = VX = VAS = US可知，白化处理信号Z是源信号S与酉矩阵U的混合； 对白化处理信号进行吉文斯变换，得到分离信号： 使用吉文斯旋转矩阵％ =
作为分离矩阵变换白化 处理信号Z，得到分离信号 Y = Wij11Z = WijH(US) = Wij11US = Iiy1 (t) ; Wyi ⑴；…yj(t);…yn(t)]，所得的分离信 号Y即为源信号X的估计； 4) 选用循环平稳度DCS作为分离准则选取参数Θ，从而得到分离矩阵W :若使任意分 离信号yjt)的循环平稳度值g(0) =DCSa在心电信号的循环频率α处取得最大值，则 存在Θ k+1 = Θ k+ Λ Θ使得Wij ( Θ k+1) = U，此时Y = InS，即Y为S的最优估计； 5. S = UHZ，由源信号S可得J波的波形图，即提取到了 J波。
【文档编号】A61B5/0402GK104367315SQ201410640660
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】赵菊敏, 朱贝贝, 李灯熬 申请人:太原理工大学