心脏除纤颤器的冲击信号检测方法与流程

本发明涉及一种能够短缩对心搏骤停患者施加冲击的心脏除纤颤器在进行除颤之前的时间的心脏除纤颤器的冲击信号检测方法。

背景技术：

很多人因心脏骤停(suddencardiacarrest，sca)而死亡，其中大部分的死亡原因是由于威胁生命的心律失常。当出现威胁生命程度的深刻心律失常时，患者的生存率与迅速应急措施紧密相联。由此，自动体外心脏去颤器(automatedexternaldefibrillator)的普及广泛扩散。上述自动体外心脏去颤器是一种自动判断是否需要施加电冲击后施加电冲击，而无需专业医务人员判断心电信号的装置。

与美国等其他国家的心搏骤停患者相比，韩国国内心搏骤停患者的生存率是很低的，这是因为没有足够的允许迅速应急措施的环境。因此，优选的是，不仅是救护人员而是一般人也利用自动体外心脏去颤器来在现场对患者进行自动心脏除颤之后，将患者移动到医院。

威胁生命程度的心律失常的类型中最常见的是粗室颤(coarseventricularfibrillation，coarsevf)或快速室性心动过速(rapidventriculartachycardia，rapidvt)。在出现上述coarsevf或rapidvt的心搏骤停患者的情况下，只有在10分钟以内进行除颤才能生存，随着时间经过，每分钟7至10％的生存率降低，从而，通过利用自动体外心脏去颤器来快速进行除颤来能够提高生存率。

因此，为了执行除颤，先需要检测如coarsevf及rapidvt等冲击信号的步骤。到目前为止用来检测上述冲击信号的算法中，在2007年发表的延时(time-delay)算法通过在8秒之间的心电信号检测coarsevf。而且，参数集(parameterset)算法通过在10秒之间的心电信号可以检测coarsevf、rapidvt、nsr及n(其他心律失常)。在2008年发表的径向基函数(radialbasisfunction，rbf)检测算法可以检测到vf/vt和nsr/n而争取了较好结果，但因预先选择用于实验的心电信号而具有普遍性较低的问题。

如上所述，人们一直致力于对用来缩短执行除颤所需的时间的方法的研宄。在实际上，为了施加冲击信号而从在检测心电信号之前充电电容器的算法也被开发出来，但缩短心电信号检测时间本身并提高检测准确度的方法是还没公开的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够短缩对心搏骤停患者施加冲击的心脏除纤颤器在进行除颤之前的时间的心脏除纤颤器的冲击信号检测方法。

根据本发明的实施例的心脏除纤颤器的冲击信号检测方法可以包括如下步骤：接受心电信号；对所述接受的心电信号进行第一变换；对经过所述第一变换的心电信号进行第二变换；利用所述经过第二变换的信号计算特征值；及将所述计算的特征值用作输入值并通过加权模糊隶属度函数检测冲击信号。

所述接受的信号可以为数字形式信号。

所述第一变换可以为小波变换。

所述第二变换可以为延时变换(timedelaytransform)。

所述延时变换可以由式“y(x)＝x(x+0.5)-x(x)”实现，在式中，所述x(x)可以为经过第一变换的信号，y(x)可以为经过第二变换的信号。

所述心脏除纤颤器的冲击信号检测方法还可包括通过利用所述经过第二变换的信号来判断是否心搏停止的步骤。

所述判断是否心搏停止的步骤可以包括通过利用所述经过第二变换的信号值的绝对值的总和来进行判断的步骤。

所述判断是否心搏停止的步骤可以包括通过利用所述经过第二变换的信号值之间的距离来进行判断的步骤。

如果判断是否心搏停止的所述判断结果为否，就可以进行所述计算特征值的步骤。

所述计算特征值的步骤可以包括计算在所述经过第二变换的信号值中在预先设定的振幅区间内的值之间的平均距离的步骤。

所述计算特征值的步骤可以包括计算连接所述经过第二变换的信号值的直线的倾斜度的标准偏差的步骤。

所述计算特征值的步骤可以包括计算所述经过第二变换的信号的峰值的个数、峰值的前后值、包含于预先设定的范围的峰值的标准偏差中的至少一个的步骤。

所述计算的特征值可以为七个。

根据本发明的一个实施例的冲击信号检测方法具有如下效果：通过在7秒内检测到根据心电信号的冲击信号来能够缩短施加除颤冲击信号所需的时间。

附图说明

图1为示出根据本发明的一个实施例的冲击信号检测方法的流程图。

图2为示出在根据本发明的一个实施例的冲击信号检测方法中初始输入信号的图表。

图3a为示出在根据本发明的一个实施例的冲击信号检测方法中经过第一变换的信号的图表。

图3b为示出在根据本发明的一个实施例的冲击信号检测方法中经过第二变换的信号的图表。

图4a至图4b为示出用于从如图3b所示的经过第二变换的信号检测心搏停止(asystole)的方法的附图。

图5至图10为示出在根据图4a至图4b未检测到心搏停止时为检测冲击信号而计算特征值的示意性方法的附图。

具体实施方式

对于本说明书或本申请中所公开的本发明的各实施例的具体结构说明或具体功能说明仅是为了解释根据发明的各实施例的目的而提供的。因此，根据发明的各实施例可以以各种不同的形式而被实施，且不应被理解为受限于本说明书或本申请中所说明的各实施例。

根据本发明的实施例可进行多种变更，可具有多个形式，在附图中例示特定实施例并在本说明书或申请中予以详细说明。但是，这并非要将根据本发明限定于特定实施例，而应理解为包括本发明的思想及技术范围所包含的所有变更、等同替换以及替代物。

在本发明中，第一和/或第二等术语可用于说明各种组件，但所述组件并不限定于所述术语。所述术语只是用于区分某一组件与其他组件，例如，在不脱离根据本发明的概念的权利保护范围内，第一组件可命名为第二组件，类似地，第二组件可命名为第一组件。

说明某种结构要素“连接于”另一结构要素时，既可理解为直接连接于另一结构要素，也可理解为中间存在另一结构要素。相反地，当说明某种结构要素“直接连接于”另一结构要”时，应理解为中间不存在另一结构要素。另一方面，说明结构要素之间的关系的其他术语，即“…之间”、“就在…之间”、“邻接于…”及“直接邻接于…”等也能够以相同的方式理解。

在此使用的术语仅出于描述特定实施方式的目的，而并非在限定本发明。如在此所使用的，単数形式在也包括复数形式，除非上下文中另有清楚地指明。还应理解的是，当在此使用术语“包含(comprise)”、“包含(comprising)”,具有(have)”和/或“具有(having)”时，指明所述特征、数字、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在，但是不排除ー个或多个其他特征、数字、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。

在未特别定义的情况下，在这里所使用的包括技术或科学术语在内的所有术语与由本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的意义具有相同的意义。通常所使用的与在词典上定义的相同的术语应解释为具有与相关技术的文脉上具有的意义一致的意义，在本申请中未明确定义的情况下，不解释为理想化或过度形式化的意义。

以下，参照附图对本发明的优选实施例进行说明，以详细说明本发明。图中，对相同的构成元件标注相同的符号。

图1为示出根据本发明的一个实施例的冲击信号检测方法的流程图。

参照图1，根据本发明的一个实施例的冲击信号检测方法可以由冲击信号检测装置实现，且可以通过构成冲击信号检测装置的接受单元、中央控制单元等执行。

首先，从附着于患者身体的电极垫接受心电信号(s101)，对所接受的心电信号进行第一变换(s103)。对经过第一变换的信号还进行第二变换(s105)。通过利用经过第二变换的信号来判断是否心搏停止(asystole)(s107)，在判断结果为否时，计算多个特征值(s109)。作为一个例子，所计算的特征值可以为七个。上述特征值成为通过预先学习得到的加权模糊隶属度函数的输入值，可以从加权模糊隶属度函数检测冲击信号(s111)。

心搏停止是指因已心停止而无需施加除颤冲击的状态。

在现有方法的情况下，通过利用经过第一变换的信号来判定是否心搏停止而计算出六个特征值，但在本发明的情况下，与现有技术的区别特征在于，在基于经过第一变换的信号再进行第二变换之后，基于经过第二变换的信号判定是否心搏停止，计算出七个特征值。并且，判定是否心搏停止的方法也是不同的。以往是通过经过第一变换的信号的峰值点的平均值判定是否心搏停止，但在本发明中，通过输出将经过第二变换的信号的峰值点大小的绝对值的总合和峰值点之间的距离的总合的平均值用作输入值的输入有预先设定的学习过程的加权模糊隶属度函数判定是否心搏停止。

上述多个特征值的计算方法可以根据起因于加权模糊隶属度函数的学习结果而决定。

图2为示出在根据本发明的一个实施例的冲击信号检测方法中初始输入信号的图表，图3a为示出在根据本发明的一个实施例的冲击信号检测方法中经过第一变换的信号的图表，图3b为示出在根据本发明的一个实施例的冲击信号检测方法中经过第二变换的信号的图表。

参照图2，如图2所示的图表表示在经过第一变换即哈尔小波(haarwavelet)变换之前的初始输入信号的一个例子。图3a是表示经过第一变换的信号的图表。经过第一变换的信号还经过第二变换，以成为具有如图3b的图表所示的形式的信号。第二变换可以由下式实现。

数学式1

y(x)＝x(x+0.5)-x(x)

上式中，y(x)部分表示经过第二变换的信号，x(x)部分表示经过第一变换的信号。上述第二变换是利用延时(timedelay)实现的。作为一个例子，第二变换可以为延时变换(timedelaytransform，tdt)。

第一变换即小波变换是在信号处理方面通过同时分析在时间上的局部性的特定地点处的频率特性来能够弥补提供全局频率特性信息的傅立叶变换的缺点的方法，非连续小波变换可以将时间-频率信号分离成不同尺度的非连续信号。按d1、d2、d3级的顺序信号的峰值点分布越来越变得简单，从而能够仅显示所需的信号。在上述小波变换结果中，对d3值进行第二变换。

图4a至图4b为示出用于从如图3b所示的经过第二变换的信号检测心搏停止(asystole)的方法的附图。

参照图4a和图4b，图4a示出利用绝对值判断是否心搏停止(asystole)的方法，图4b示出利用信号值之间的距离判断是否心搏停止(asystole)的方法。如图4a及图4b所示，为了判断是否心搏停止，可以将经过第二变换的信号用作原始信号(originalsignal)。通过如图4a及图4b所示的方法可以判断是否心搏停止(asystole)。其具体过程如上所述。

通过如图4a和图4b所示的方法判断是否心搏停止，如果判断结果为是时，就无需施加冲击，判断为不可施加冲击状态，结束随后的步骤，或者，在新的命令或信号被输入的情况下，可以重新反复经过第一变换和第二变换来判断是否心搏停止的步骤。

图5至图10示出，当判断是否心搏停止的判断结果为否时，为了判断是否可以施加冲击(检测冲击信号)而计算多个特征值的各种示意性方法。

图5示出利用相空间重构(phasespacereconstruction，psr)方法计算特征值的一个例子。上述方法是用来基于相空间(phasespace)分析动态波形或随机信号的方法，其利用对经过第一变换的信号的d3数据进行第二变换而得到的值，在x轴表示当时间t时的振幅单位(amplitudeunit)值，在y轴表示当时间t+0.5时的振幅单位(amplitudeunit)值，从而获得二维图表，通过此时所表示的框(box)的个数而得到特征值。如图5的上左侧所示，在正常波形(normalsinusrhythm，nsr)的情况下，如下左侧所示占有较小空间，但如上右侧所示，在非正常波形(室颤：vf)的情况下，如下右侧所示占有较大空间。基于所构成的相空间(phasespace)，可以由下式求得特征值(d)。

数学式2

图6为示出通过峰值点的个数计算特征值的方法的附图。在经过第二变换的心电信号中，可以抽出峰值点的个数。图6的左侧显示在正常波形(normalsinusrhythm，nsr)情况下的峰值点的个数，右侧显示在室颤(vf)的情况下的峰值点的个数，由此可知，有明显差异。将属于整个点的平均值以上的点用作峰值点。上述峰值点的个数被用做特征值。

在图7的情况下，可以通过利用在峰值点之前侧的两点和后侧的两点来计算特征值。在经过第二变换的信号中找出峰值点而求得在峰值点之前侧的两个值(p1、p2)和后侧的两个值(n1、n2)，其中可以将p1值用作特征值。

图8为示出将在特定振幅区间内外的点的标准偏差用作特征值的方法的图表，该方法利用位于预先设定的振幅区间内外的点的标准偏差。如图8所示，由正常波形的情况和室颤(vt)的情况的比较可见，根据经过第二变换的信号的振幅的点分布不同。

图9为示出利用经过第二变换的信号并将在预先设定的振幅区间内外的点之间的距离的平均值用作特征值的方法。例如，当预先设定振幅区间的一定范围时，可以计算在范围内的点的平均距离。上述范围可以为-50至50或-200至200。

图10为示出当将经过第二变换的信号的点连接成直线时的点和点之间的倾斜度的标准偏差被用作特征值的方法。虽然以往没有利用上述特征值，但在本发明中，将上述特征值用作加权模糊隶属度函数的输入值，从而能够缩短冲击信号检测时间并提高检测的准确度。

上述示意性特征值被用作基于加权模糊隶属度函数的神经网络的输入特征，以在加权模糊隶属度函数输出关于是否冲击信号的判断结果。基于加权模糊隶属度函数的神经网络(neuralnetworkwithweightedfuzzymembershipfunction，newfm)是通过利用从输入所学习的加权模糊隶属度函数的境界值来分类的监督式学习模糊神经网络。

newfm的结构由输入(input)、超盒(hyper-box)、类(class)的三个阶层构成。输入阶层由n个输入节点构成，且一个特征值被输入到各输入节点。超盒阶层由m个超盒节点构成，第一个超盒节点b1与一个类节点连接，且具有n个模糊集合。

通过上述方法，缩短判断是否冲击信号所需的时间，以在需要除颤的环境下迅速施加除颤，从而能够提高患者的生存率。

另外，上述冲击信号检测方法通过计算机可读代码/指令/程序实施。例如，所述方法可通过使用计算机可读记录介质在操作上述代码/指令/程序的通用数字计算机上实施。上述计算机可读记录介质的实例包括磁性存储介质(如，光盘、软盘、硬盘、磁带等)、光学可读介质(如cd-rom或dvd)以及载波(例如，通过互联网的传输)形态等存储介质。并且，本发明的实施例可以由内装有计算机可读的编码的(多个)媒体实现，使得由网络连接的多个计算机系统以分散方式处理并操作。而且，由本发明的方法实现的功能程序、编码、编码段由属于本发明的技术领域的程序设计员可容易推论。

上述描述仅涉及本发明的技术精神的一具体实施例的描述，而且本发明所属领域的技术人员不得脱离本发明的基本特征来进行不同的修改或改变。因此，本发明所披露的实施例不是为了限制本发明的技术精神，而是为了描述该技术精神，而且本发明的范围不应限于所述实施例。本发明的保护范围应该通过权利要求所确定，以及在等效范围内所有技术精神的解释均应该落入于本发明的范围之内。