定位心电图信号中的J点的制作方法

当前申请要求对提交于2015年7月9日的美国专利申请序列号62/190,697的优先权，藉此通过引用将其内容完全并入。

技术领域

本文所描述的主题涉及定位心电图(ECG)波形的J点。

背景技术：

心电描记术是使用置于患者身体上的一组电极来记录在一段时间上心脏的电活动的过程。这些电极检测起因于每次心跳期间的心肌去极化的皮肤上的电的改变。在常规的12导联ECG中，10个电极被置于患者的肢体上以及胸腔表面上。然后，从12个不同角度(“导联”)测量心脏的电势的全部大小，并将其随时间记录。可以在贯穿心动周期的每一个时刻处测量心脏的电去极化的全部大小和方向。通过该无创医学过程产生的电压对时间的图是心电图(ECG)波形。

技术实现要素：

在一些方面中，当前主题通过检验S峰和S峰与T峰之间的中点之间的ECG样本来确定ECG信号中的J点的位置。选择该范围中具有到R峰的最小距离Δd的样本作为J点。因此，可以基于ECG样本至R峰的距离来确定J点的位置。

在相关方面中，接收得自附着于患者的ECG电极组的心电图(ECG)数据。ECG数据包括一系列心动周期波形，其各自对应于单个心动周期。此外，每个波形包括一系列样本。随后，对于每个心动周期波形，定位R峰、S峰和T峰。然后，对于每个心动周期波形，识别在S峰和T峰之间的样本窗口内距离R峰最近的样本。其后，对于每个心动周期波形，提供将所识别的样本的位置指定为针对对应的心动周期波形的J点的数据。被提供的可以包括例如，在电子显示器上显示数据的至少一部分，将数据的至少一部分加载到存储器中，将数据的至少一部分存储到持久性储存器中，或者将数据的至少一部分传输到远程计算系统。

对于每个心动周期波形，可以计算S峰和T峰之间的中点样本。采用这样的变化，窗口可以仅包括S峰和中点样本之间的样本。

在一些变化中，对于每个心动周期波形，可以识别对应于T峰的T波的起始。采用这样的变化，可以测量开始于J点处并终止于T波的起始处的ST段相对于基线的偏差。ST段对应于患者的心室去极化和复极化之间的间隔。基线可以是由心动周期波形中T波的结束和下一P波的开始定义的对应的心动周期波形的TP间隔。附加地或替换地，基线可以是由心动周期波形中P波的结束和QRS复合波的开始定义的对应的心动周期波形的PR间隔。可以提供表征所测量的ST段偏差的数据(例如，显示在电子显示器中，加载到存储器中，存储在持久性储存器中，或者传输到远程计算系统)。

所测量的偏差可以是ST段相对于基线的抬高或者ST段相对于基线的压低。

在计算之前，可以将每个心动周期波形比例缩放至预定比例。比例缩放可以对心动周期波形的每个轴应用相等的权重。可以比例缩放至少一个心动周期波形，使得在心动周期波形的x轴上，该比例缩放是在R峰和中点样本之间。可以比例缩放至少一个心动周期波形，使得在心动周期波形的y轴上，该比例缩放是在R峰和S峰之间。

识别可以包括计算R峰和中点样本之间的每个样本的距离，其中，所识别的样本对应于具有距R峰最短距离的样本。

在一些变化中，识别可以包括计算R峰和中点样本之间的样本子集的距离，其中，所识别的样本对应于具有距R峰最短距离的样本。采用这样的变化，可以跳过不构成所述样本子集的部分的样本的一部分，使得不针对这样的(一个或多个)样本计算距离。可以针对其计算距离的样本的选择是基于先前针对其计算了距离的样本的特性。

识别可以包括针对在连续的时间顺序中的每个样本，计算样本距中点R峰的距离，直到到达了中点样本为止，使得所识别的样本对应于具有距R峰最短距离的样本。替换地，识别可以包括针对在开始于中点样本的逆向连续的时间顺序中的每个样本，计算样本距中点R峰的距离，直到到达了R峰为止，使得所识别的样本对应于具有距R峰最短距离的样本。

可以通过与ECG电极组通信的患者监护器执行接收、定位、计算、识别或提供中的至少一个。

可以在正监护患者的同时不断地更新ECG数据使得可以不断地计算J点。

在另一变化中，系统可以包括至少一个数据处理器，以及存储指令的存储器。这些指令当被所述至少一个数据处理器执行时，引起系统执行某些操作。这些操作可以包括接收得自附着于患者的ECG电极组的心电图(ECG)数据。ECG数据可以包括一系列心动周期波形，其各自对应于单个心动周期，其中，每个波形包括一系列样本。所述操作还可以包括对于每个心动周期波形，定位R峰、S峰和T峰。此外，所述操作可以包括对于每个心动周期波形，识别在S峰和T峰之间的样本窗口内距离R峰最近的样本。更进一步，所述操作可以包括对于每个心动周期波形，提供将所识别的样本的位置指定为针对对应的心动周期波形的J点的数据。

所述系统可以包括用于在被附着于患者时生成ECG信号的心电图(ECG)电极组。此外，在一些变化中，所述至少一个数据处理器和存储器可以构成具有用于与ECG电极组通信的接口的患者监护器的一部分。

还描述了存储指令的非暂时性计算机程序产品(即，物理嵌入的计算机程序产品)，所述指令在由一个或多个计算系统的一个或多个数据处理器执行时引起至少一个数据处理器执行本文中的操作。类似地，还描述了计算机系统，其可以包括一个或多个数据处理器以及被耦合到所述一个或多个数据处理器的存储器。所述存储器可以暂时性地或者永久性地存储引起至少一个处理器执行本文中描述的操作中的一个或多个的指令。此外，可以通过要么在单个计算系统内要么分布于两个或更多计算系统之中的一个或多个数据处理器来实现方法。这样的计算系统可以经由一个或多个连接被连接并且可以经由一个或多个连接交换数据和/或命令、或者其它指令等，所述一个或多个连接包括但不被限于通过网络(例如，互联网、无线广域网、局域网、广域网、有线网等)的连接、经由多个计算系统中的一个或多个之间的直接连接等。

在本文中描述的主题提供很多技术优势。例如，当前主题可以更精确地定位ECG波形的心动周期内的J点。此外，可以精确地测量ST段的抬高以用于检测患者中的心肌缺血和心肌梗死。另外，当前主题在计算方面可以更快，并且可以更少地受电子噪声、伪影和患者的生理学改变的影响。

在下面的描述和附图中阐述本文中描述的主题的一个或多个变化的细节。根据描述和附图以及根据权利要求，本文中描述的主题的其它特征和优势将显而易见。

附图说明

图1是图解被耦合到附着于患者的心电图(ECG)电极组的患者监护器的图示；

图2是图解确定J点的位置的算法的过程流图示；

图3是示出Q、R、S和T波、J点以及ST段的示例心动周期波形的绘图；

图4是示出ST抬高的示例心动周期波形的绘图；

图5是示出正常T波形态的示例心动周期波形的绘图；

图6是示出倒置T波形态的示例心动周期波形的绘图；

图7是示出双相负/正T波形态的示例心动周期波形的绘图；

图8是示出双相正/负T波形态的示例心动周期波形的绘图；

图9是示出渐增的T波形态的示例心动周期波形的绘图；

图10是示出渐减的T波形态的示例心动周期波形的绘图；

图11是其中S峰为最靠近R峰的点的示例心动周期波形的绘图；

图12是示出比例缩放前的示例ECG信号的绘图；以及

图13是示出比例缩放后、因此x和y范围均为100的图12的示例信号的绘图。

具体实施方式

当前主题指向检测心动周期波形(表示心跳)内的J点特征，其进而可以用于测量心动周期波形的ST段的抬高以检测患者中的心肌缺血和心肌梗死。用于定位J点的常规算法可以依赖于S峰与T峰之间的线以及ECG的斜率。这样的算法具有长的计算时间，并且易于产生来自电子噪声、伪影和患者的生理学改变的误差。

图1是图解示例实现的图示100，其中，通过患者监护器130测量来自患者110的心电图(ECG)数据。患者监护器130可以包括存储器180，其用于存储用于由一个或多个处理器/处理器内核150执行的指令。存储器180可以还能够存储数据。患者监护器130可以包括用于再现对应于ECG数据和患者的生命体征(例如，数值、心动周期波形等)的视觉信息以及ECG异常/病情的视觉警报的电子显示器160。此外，患者监护器130还可以包括接口140，其允许与附着于患者110的ECG电极组120中的一个或多个电极和/或远程医疗设备和/或用以传输/接收与ECG数据有关的数据的远程计算系统或网络等进行有线或无线通信。在一些变化中，可以使用多个接口140。患者监护器130可以实现本文中描述的处理，并且在其它变化中，患者监护器130可以经由接口140将表征患者110的ECG数据的数据传输至远程计算系统(例如，医疗设备、后端计算系统等)以用于ECG信号的远程生成。在检测到基于本文中描述的信号生成的异常事件时，可听警报还可以从音频输出170发出声音以警告患者和/或医疗人员。

图2是图解可以例如通过使用得自ECG电极组的数据(在本文中有时也被称为ECG数据或者ECG信号)来确定ECG信号中J点的位置的算法200的过程流图示。这样的数据可以包括例如一系列离散样本，其进而构成各自对应于单个心跳的连在一起的心动周期波形。

参考图3的波形300，每个心动周期波形可以具有QRS复合波和R峰、S峰、T峰、J点、和ST段。QRS复合波表征人的心脏的右和左心室的去极化。ST段表征心室去极化和复极化之间的间隔，并且出现在QRS复合波之后。ST段对应于心电图上的起始于QRS复合波的结束并且终结于T波(即，复极化)的起始处的线。ST段的高度通常等于PR段和/或TP段的高度(在本文中有时也被称为基线，相对于其测量ST段的偏差)。可能在患有急性心肌梗死和其它病情的患者中发现ST段抬高，而ST段压低是冠状动脉缺血的指标。心动周期波形的TP段是由心动周期波形中T波的结束和下一P波的开始定义的段。心动周期波形的PR段是由心动周期波形中P波的结束和QRS复合波的开始定义的段。

在一些实现中，可以由患者监护器130执行算法200。附加地或替换地，可以由远离患者监护器130的计算设备执行J点的定位。

在205、210和215处，针对心动周期波形定位R峰、S峰和T峰。可以例如通过对心动周期波形(或其部分)取一阶或者二阶导数和/或通过使用傅立叶或小波变换来执行这样的定位。例如可以通过针对最大值的点搜索QRS检测标记之前和之后的间隔(例如，60毫秒等)来定位R峰。例如可以通过对心动周期波形的至少一部分取二阶导数并识别R峰之后的第一个拐点来定位S峰。例如可以通过确定R峰和R峰加间隔(例如，400毫秒等)之间相对于等电位线的最大绝对值来定位T峰。

在220处，可以计算S峰和T峰之间的中点。所述中点表示对应于S峰和T峰各自的时间值之间的一半的时间值的样本。

算法200可以通过搜索S峰和中点之间的窗口(即，构成心动周期波形的样本子集)中最靠近R峰的信号样本来继续。为了实现这样的搜索，可以在225处比例缩放ECG信号(或其部分)。这样的比例缩放可以包括应用给出在x方向(在表示时间的x轴上)以及y方向(在表示电压值的y轴上)二者中的距离方面改变的权重。该比例缩放可以例如是这样的，其被等同地应用在两个方向中。为了完成该比例缩放，可以在225处比例缩放x和y轴，从而二者都涵盖在从R峰至中点的窗口中从0至100单位的距离。可以将样本的y值乘以一个数使得R峰在100处并且S峰在0处(例如，可以分别将R峰和S峰标准化为100和0)。可以将样本的x值乘以一个数使得R峰在0处并且中点在100处。

图12是毫伏(mV)对样本号(例如时间)的绘图1200，并示出比例缩放之前的示例ECG信号。图13是示例ECG信号作为样本号的函数的绘图1300，并且示出比例缩放之后、因此x和y范围均为100的图12的示例信号。如可见的那样，在比例缩放后，心动周期波形的特征变得更加显而易见。

算法200可以在230处通过计算每个样本和R峰之间的样本距离Δd来继续。所述距离可以是例如样本(沿x和y轴)的坐标与R峰(沿x和y轴)的坐标之间的欧几里德距离，其中其中(x1，y1)为R峰的x-y坐标，并且(x2，y2)为样本的x-y坐标。也可以利用确定距离的其它方法。可以以各种方式选择样本，包括通过开始于邻近S峰的样本。然后在235处，算法200检验窗口内朝向S峰和T峰之间的中点移动的下一邻接样本，并计算这样的样本和R峰之间的距离Δd。算法200可以继续并检验下一邻接样本，同时在240处确定是否到达了中点。当到达了中点时，在245处，选择具有至R峰最短距离Δd的样本作为J点。J点可以进而用于确定ST段偏差(例如，相对于基线的抬高或者压低)(诸如在图4的波形400中所图解的)和/或用于确定所监护的患者的其它心脏病况。

可以在电极组120正在生成ECG数据时将算法200应用于ECG数据和/或可以将算法200应用于历史生成的ECG数据。

在一些实现中，算法200可以处理不同形式的T波形态。例如，在图5的波形500(正常)、图6的波形600(倒置)、图7的波形700(双相-/+)、图8的波形800(双相+/-)、图9的波形900(渐增)、和图10的波形1000(渐减)中示出不同形式的T波形态。在每一种情况中，给定了T波峰的位置和T波峰与S峰之间的中点的位置，则算法200仍可以操作并识别J点。

图11是图解其中S峰为最靠近R峰的点的示例ECG信号的图示1100。在该情况中，当前主题仍然结果是正确/精确的性能和J点的定位。在该示例中，算法200将S峰选为J点，其针对该示例提供正确的ST段抬高。

尽管上面详细描述了一些变化，但其它修改或者添加是可能的。例如，其它实现包括修改检验哪些样本(即，心动周期波形窗口内的样本的顺序和/或选择)。例如，可以检验从S峰至T峰的样本窗口内的样本。此外，其中检验样本的顺序可以变化。可以首先检验邻近S峰和T峰之间的中点的样本(即，与基于何时测量样本的连续的时间顺序相反的逆向连续的时间顺序)。可以无序地检验样本；例如，要被检验的下一样本的选择可以是基于先前检验的样本的特性，诸如但不被限于至R峰的距离和/或斜率。作为另一示例，如果先前的样本远离R峰(例如，隔开预定距离)，则在检验样本之前可以跳过若干样本(例如，当前主题可能不针对时间序列中的每一个样本计算距离，而是可能“跳”过一些样本)。另一方面，如果至R峰的距离小，则可以检验紧接的下一样本。用于停止的阈值可以被设置在(例如，预定的)固定值处。用以实现最靠近R峰的样本的更快速和/或高效的检测的其它实现是可能的(其进而利用了更少的计算资源)。

可以在数字电子电路、集成电路、专门设计的专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、计算机硬件、固件、软件、和/或其组合中实现本文中描述的主题的一个或多个方面或特征。这些各种方面或特征可以包括在一个或多个计算机程序中的实现，所述一个或多个计算机程序在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上可执行和/或可解释，所述至少一个可编程处理器可以是专用或通用的，其被耦合以从存储系统、至少一个输入设备、和至少一个输出设备接收数据和指令并向其传输数据和指令。可编程系统或计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且典型地通过通信网络进行交互。凭借在各计算机上运行并具有对彼此而言的客户端-服务器关系的计算机程序而产生客户端和服务器的关系。

也可以被称为程序、软件、软件应用、应用、组件、或代码的这些计算机程序包括用于可编程处理器的机器指令，并且可以以高级程序语言、面向对象的编程语言、功能性编程语言、逻辑性编程语言、和/或汇编/机器语言来实现。如本文中所使用的，术语“机器可读介质”是指用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何计算机程序产品、装置和/或设备，诸如例如磁盘、光盘、存储器、和可编程逻辑设备(PLD)，包括接收作为机器可读信号的机器指令的机器可读介质。术语“机器可读信号”是指用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何信号。机器可读介质可以非暂时性地存储这样的机器指令，诸如例如像是非暂时性固态存储器或磁性硬驱动、或者任何等同的存储介质。机器可读介质可以替换地或附加地以暂时性方式存储这样的机器指令，诸如例如像是处理器缓存器或与一个或多个物理处理器内核相关联的其它随机存取存储器。

为了提供与用户的交互，可以在具有用于向用户显示信息的电子显示器(诸如例如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)或发光二极管(LED)监控器)以及用户可以通过其向计算机提供输入的键盘和指针设备(诸如例如鼠标或轨迹球)的计算机上实现本文中描述的主题的一个或多个方面或特征。其它类型的设备也可以用于提供与用户的交互。例如，被提供给用户的反馈可以是任何形式的感官反馈，诸如例如视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈；并且可以以任何形式接收来自用户的输入，包括但不被限于声音、言语、或者触觉输入。其它可能的输入设备包括但不被限于触摸屏或其它触摸感应设备，诸如单点或多点电阻或电容触控板、语音识别硬件和软件、光学扫描器、光学指示器、数字图像捕获设备以及相关联的解释软件等。

在上面的描述中以及在权利要求中，诸如“......中的至少一个”或者“......中的一个或多个”的短语可能跟随元素或者特征的连接列表出现。术语“和/或”也可能出现在两个或更多元素或特征的列表中。除非另外含蓄地或明确地与其中使用这样的短语的上下文矛盾，否则这样的短语旨在单独地意指所列元素或特征中的任何，或者意指与其它列举的元素或特征中的任何结合的所列举的元素或特征中的任何。例如，短语“A和B中的至少一个”、“A和B中的一个或多个”、以及“A和/或B”每一个都旨在意味着“单独A、单独B、或A和B一起”。类似的解释也旨在针对包括三个或更多项的列表。例如，短语“A、B和C中的至少一个”、“A、B和C中的一个或多个”以及“A、B和/或C”每一个都旨在意味着“单独A、单独B、单独C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、或者A和B和C一起”。此外，在上面以及在权利要求中的项“基于”的使用旨在意味着“至少部分地基于”，使得未被列举的特征或元素也是容许的。

本文中描述的主题可以体现在依赖于所期望的配置的系统、装置、方法、和/或商品中。在前述描述中阐述的实现不代表与本文中描述的主题一致的所有实现。相反地，它们仅为与涉及所描述的主题的方面一致的一些示例。虽然在上面详细描述了几个变化，但是其它修改或添加是可能的。特别地，可以提供除了本文中阐述的那些之外的另外的特征和/或变化。例如，上面描述的实现可以指向所公开的特征的各种组合和子组合和/或上面公开的若干另外的特征的组合和子组合。此外，附图中描绘和/或本文中描述的逻辑流不必然地要求所示的特定顺序、或连续的顺序来实现期望的结果。其它实现可以是在以下权利要求的范围内。