用于推测心房颤动的心跳讯号分析系统、方法及可读媒体与流程

本发明涉及一种用于推测心房颤动的心跳讯号分析系统、方法及储存该方法的机器可读媒体，尤其是有关于一种可快速地推测心房颤动的心跳讯号分析系统、方法及储存该方法的机器可读媒体。

背景技术：

心房颤动(atrialfibrillation,af)，又称为心房微颤、房颤、心房纤维性颤动、心房纤颤、房性纤颤等，是心律不整的一种，特色是心脏快速而不规则的跳动，心房颤动开始发生时的持续时间可能相当短暂，但发作时间有可能越来越长，甚至不会缓解，大部分发作时没有症状，有时病患会感觉到心悸、昏厥、呼吸困难、胸痛，心房颤动会增加心脏衰竭、失智症和中风的危险性。

心房颤动是最常见的引发异常心脏跳动的原因，在欧洲以及北美洲，据2014年估计，约有2至3％的人口受到心房颤动的影响，相较于2005年的0.4至1％人口，此疾病的患者人数有所增加。而在发展中国家，男性约有0.6％患有此一疾病，而约有0.4％女性人口，亦受到心房颤动的困扰。患有心房颤动的人口比例随着年纪而增加，50岁以下的人口，仅有0.14％，而60至70岁的年龄层，则提升为4％，而一但超过80岁，则超过14％的年长者会有心房颤动的问题。

心房颤动的诊断主要依赖心电图的变化，需要专业医护人员观察患者24小时的心电图，并进行人工判读，用连续心电图记录做为基准数据，它的好处是运算容易而且速度快。分析方法是将连续心电图中的每一qrs复合波的间隔侦测出，相邻的r波代表着心跳周期，此周期与周期之间的间距以毫秒(ms)为单位即为r-rinterval，而由连续的r-rinterval所构成的连续间距则代表着心率变异性，定义为normal-to-normal(nn)interval，再应用相关统计法量化这些心跳间期的变异度大小。目前常用的时域分析法和指标如下：

1.心跳间期标准差(standarddeviationofallnormaltonormalintervals,sdnn)－所有正常心跳间期的标准偏差，即变变异数(variance)的开平方，其标准差愈大，心率变异性愈大，单位为毫秒(ms)。

2.短期时间心跳间期平均标准差(standarddeviationofaveragenormaltonormalintervalsindex,sdannindex)－先计算短时间的平均正常心跳间期的标准差，然后再计算全程平均正常心跳间期的标准差，单位为毫秒(ms)。

3.心跳间期标准差的平均值(standarddeviationofallnormaltonormalintervalsindex,sdnnindex)－先计算短时间正常心跳间期的标准差，然后再计算全程正常心跳间期的标准差的平均标准差，单位为毫秒(ms)。

4.相邻正常心跳间期差值平方和的均方根(thesquarerootofthemeansquareddifferencesofsuccessivennintervals,rmssd)－计算所有相邻正常心跳间期差值平方和的均方根(后一个心跳间距和前一个心跳间距rr的差值)，单位为毫秒(ms)。

5.nn50(numberofpairsofadjacentnnintervalsdifferingbymorethan50msintheentirerecording)指标－计算出所有正常心跳间距超过50毫秒(ms)的个数，可以藉此评估副交感神经的活性，单位为个数。

6.pnn50(nn50countdividedbythetotalnumberofallnnintervals)指标－将计算出每二次心跳之间的差異超过50毫秒(ms)的个數除上总正常心跳间距数，换算出百分比例，单位为百分比(％)。

以上时域指标中，rmssd、nn50、pnn50均属短期的变异度指标，用以估计心率变异性中高频的变异度(已确认此指标代表副交感神经功能)，此三者间呈高度的相关性。临床上最常建议用来做时域分析时的心率变异性指标有sdnn(整体心率变异性的指标)、sdann(长期心率变异性的指标)和rmssd(短期心率变动性的指标)。

技术实现要素：

本发明提出一种可快速地推测心房颤动的心跳讯号分析系统、方法及储存该方法的机器可读媒体，用于解决已知判断心房颤动的方式对患者以及专业医疗人员均相当耗时的技术问题。

本发明的用于推测心房颤动的心跳讯号分析方法包括：提供5分钟内n个连续的心跳信息，n为大于1的正整数；计算第0个心跳信息到第n个心跳信息之间每一个心跳信息的时间差以获得n个心跳间距信息；计算取得一心跳间距的标准差；判断心跳间距的标准差是否超过一阈值，阈值为100；以及若判断结果为是，则推测为心房颤动。

本发明的用于推测心房颤动的心跳讯号分析方法之各种特征可经编码为计算机程序，且储存于任何计算机或为处理器系统可以辨识、解读的机器可读媒体可读储存媒体上，因此本发明的储存用于推测心房颤动的心跳讯号分析方法的机器可读媒体，其包括一或多个指令序列，当由一或多个处理器执行时该指令序列导致：读取5分钟内n个连续的心跳信息，n为大于1的正整数；计算第0个心跳信息到第n个心跳信息之间每一个心跳信息的时间差以获得n个心跳间距信息；计算取得一心跳间距的标准差；判断心跳间距之标准差是否超过一阈值，阈值为100；以及若判断为是，则推测为心房颤动。

本发明的用于推测心房颤动的心跳讯号分析系统包括：一心跳信息量测单元、一储存单元以及一处理单元13。心跳信息量测单元用以取得5分钟内n个连续的心跳信息，n为大于1的正整数；储存单元电性连接于心跳信息量测单元，并用以储存5分钟内n个连续的心跳信息；处理单元电性连接于储存单元，并用以计算5分钟内第0个心跳信息到第n个心跳信息之间每一个心跳信息的时间差以获得n个心跳间距信息，并计算取得一心跳间距的标准差，处理单元进一步会判断心跳间距的标准差是否超过一阈值，阈值为100，若判断为是，则推测为心房颤动。

为了使本领域技术人员了解本发明技术内容、优点并据以实施，下面结合附图以具体实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明用于推测心房颤动的心跳讯号分析方法的一实施例的流程图；

图2为本发明用于推测心房颤动的心跳讯号分析系统的一实施例的架构示意图；

图3为本发明一实施例中所取得、计算或处理得到一个受试者24小时的心率变异性图(a)rr和(b)sd；

图4为sd分析结果图。

附图标记说明：s101～s105用于推测心房颤动之心跳讯号分析方法步骤流程；10用于推测心房颤动之心跳讯号分析系统；11心跳信息量测单元；12储存单元；13处理单元；14提示单元。

具体实施方式

图1显示了本发明用于推测心房颤动的心跳讯号分析方法的一实施例，如图所示，本发明用于推测心房颤动之心跳讯号分析方法包括步骤s101～s105。步骤s101：提供5分钟内n个连续的心跳信息，n为大于1的正整数。步骤s102：计算第0个心跳信息到第n个心跳信息之间每一个心跳信息的时间差以获得n个心跳间距信息(rr)。步骤s103：计算取得一心跳间距的标准差(sd参数)。步骤s104：判断心跳间距的标准差是否超过一阈值，阈值为100。s步骤105：若判断为是，则推测为心房颤动。在步骤s103中，sd参数公式如下，meanrr为第1个心跳间距信息(rr1)到第n个心跳间距信息(rrn)的平均值：

本发明实施例中所揭露的方法可应用在计算机系统或微处理器系统中。本发明实施例的执行步骤可经编码为软件程序的指令序列，软件程序可以储存于任何系统可以辨识、解读的机器可读媒体，或包含有上述机器可读媒体的物品及装置，不限定为任何形式，上述物品可以为硬盘、软盘、光盘、zip、磁光装置(mo)、ic芯片、随机存取内存(ram)，或任何熟悉此项技艺者所可使用之包含有上述纪录媒体的物品。

计算机系统可以包含显示装置、处理器、内存、输入装置及储存装置。其中，输入装置可以用以输入影像、文字、指令等数据至计算机系统。储存装置例如为硬盘、光驱或藉由因特网连接的远程数据库，用以储存系统程序、应用程序及使用者数据等，亦可以储存本发明实施例所写成的软件程序。内存系用以暂存数据或执行的程序。处理器用以运算及处理数据等。显示装置则用以显示输出的数据。当计算机系统执行本发明实施例的方法时，对应的程序便被加载内存，以配合处理器执行本发明实施例的方法。最后，再将结果显示于显示装置或储存于储存装置。

本发明用于推测心房颤动的心跳讯号分析方法的各种特征可经编码为指令序列，且储存于任何计算机或为处理器系统可以辨识、解读的机器可读媒体可读储存媒体上，因此本发明的储存用于推测心房颤动的心跳讯号分析方法的机器可读媒体(图中未示)，其包括一或多个指令序列，当由一或多个处理器执行时，该指令序列导致：读取5分钟内n个连续的心跳信息，n为大于1的正整数；计算第0个心跳信息到第n个心跳信息之间每一个心跳信息的时间差以获得n个心跳间距信息(rr)；计算取得一心跳间距的标准差(sd参数)；判断心跳间距的标准差是否超过一阈值，阈值为100；以及若判断为是，则推测为心房颤动。

图2显示了本发明用于推测心房颤动的心跳讯号分析装系统的一实施例的架构，如图所示，本发明用于推测心房颤动的心跳讯号分析系统10包括：一心跳信息量测单元11以及一处理单元13。心跳信息量测单元11用以取得5分钟内n个连续的心跳信息，n为大于1的正整数，心跳信息量测单元11可以是心电图记录器等心电图设备，或是其它可用来量测心跳信息的设备，由于心脏的电位变化是因为细胞膜上的离子流动所形成，讯号非常微弱，心电图记录器等设备需先进行一些前处理才能取得可判读的生理讯号，分别为放大讯号以及滤波，将电极收到的微弱生理讯号放大，目的是提升讯号对噪声比(提高讯号的比重)，而滤波方式分为低通与高通滤波，以剔除不属于生理范围的频带，确保电路放大的生理讯号的真实性。处理单元13电性连接于心跳信息量测单元11，接收心跳信息量测单元11所取得的心跳信息，并用以计算5分钟内第0个心跳信息到第n个心跳信息之间每一个心跳信息的时间差以获得n个心跳间距信息(rr)，并计算取得一心跳间距的标准差(sd参数)，sd参数公式如下，meanrr为第1个心跳间距信息((rr1)到第n个心跳间距信息(rrn)的平均值：

处理单元13进一步会判断心跳间距的标准差是否超过一阈值，阈值为100，若判断为是，则推测为心房颤动。处理单元13可以是一或多个处理器、微处理器或是其它具有数据处理和运算的设备来实现。

于较佳实施例中，用于推测心房颤动的心率讯号分析系统10还包含一提示单元14，其电性连接于处理单元13，并用以在处理单元13判断平均差异值信息超过阈值100的时候产生心房颤动提示讯号，提示单元14例如是一个显示器，其利用声音、光线、影像、文字或其它任何能够通知受测者侦测结果的方式来实现。

于较佳实施例中，用于推测心房颤动的心率讯号分析系统10还包含一储存单元12，其电性连接于心跳信息量测单元11和处理单元13，并用以储存心跳信息量测单元所取得5分钟内n个连续的心跳信息，可让处理单元13进行处理分析，并将分析结果储存于其中，储存单元12可以是但不限于诸如随机存取内存的易失性储存器、诸如只读存储器、闪存的非易失性储存器、硬盘，或其任何组合，或其它具有信息储存能力的设备来实现。

于较佳实施例中，用于推测心房颤动的心率讯号分析系统10还包含一传输单元(图中未示出)，可将上述各单元所取得、计算或处理得到的数据，通过网络传输至网页服务器，让管理者或使用者得以浏览。

心率变异性是一种量测连续心跳速率变化程度的方法，藉由心跳中r波与r波之间的间距进行时域分析及频域分析的分析方法，本发明所用到的sd参数是利用时域分析，分析全部正常心跳间距的标准差，单位为毫秒。

本发明的心跳信息可以由心电图(electrocardiography,ecg或ekg)取得，例如在白天记录受试者的ecg讯号，每个受试者量测5分钟的ecg讯号，受试者姿势为坐着且呼吸正常。

ecg的原始讯号是使用8bit的数字转换器进行记录，且该转换器的分辨率为256hz，经过数字转换后的ecg讯号会实时进行后续的分析步骤，同时也会存取在如记忆卡等储存单元，未来可进行离线分析，讯号的撷取、储存、数据处理都可在计算机系统或微处理器系统上执行。

心率变异性的分析软件程序可使用程序语言进行撰写，如pascal语言，但本发明不以此为限。而ecg讯号的前处理则是可使用taskforce,1996的方法，但本发明不以此为限。程序会侦测每个qrs波并与qrs标准模板进行比较，再对rr间距进行重新取样，并以线性方式进行64hz内插法以提供时域分析的连续性。

图3为本发明一实施例中所取得、计算或处理得到一个受试者24小时的心率变异性图，其中图(a)为rr，图(b)为sd，两图y轴的单位为毫秒(ms)，x轴单位为小时，需注意的是，本发明仅需提供5分钟内连续的心跳信息，即可快速地推测是否为心房颤动，但可持续监控24小时，让受试者得到更多的信息。而本发明通过测量曾发生过心房颤动患者的心率变异性，以及量测另一群年纪、性别相符但不曾发生过心房颤动的健康人的心率变异性，进行统计分析，得到sd分析结果图如图4，分析的结果显示曾发生过心房颤动的患者其心率变异性相较未发生过心房颤动的健康人来的高，且曾发生过心房颤动的患者其心率变异性中sd的数值都大于100，此经过许多临床患者及健康人的统计数据，可以将心率变异性中的sd参数作为判断人群中较易发生心房颤动的预测指标，有助于快速筛检以及减少医疗资源的浪费，通过本发明所揭露的技术手段，仅需提供5分钟内连续的心跳信息，即可快速地推测是否为心房颤动，相较于已知技术耗时和耗费人力的作法，实为一巨大的进步。

上述各实施例用以说明本发明之特点，其目的在使本领域技术人员能了解本发明之内容并据以实施，而非限定本发明保护范围，故凡其它未脱离本发明所揭示之精神而完成的等效修饰或修改，仍应落入本发明的保护范围之内。