一种具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法及设备

本申请属于心电，尤其是涉及一种具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法及设备。

背景技术：

1、与传统患者在安静状态下通过12导联记录几十秒心电信号的静息心电图不同，动态心电图是通过腹部的三个虚拟导联代替传统下半身三个导联的动态心电图仪，在患者日常生活状态下连续24小时或更长时间上记录其心电活动的全过程，以发现常规体表心电图检查时不易发现以阵发性异位搏动为特征的心血管类疾病。为了发现异位搏动是否为病理性，医生需要统计出异位心跳个数。但动态心电图持续时间很长，其记录的心跳信号有几十万条，逐个检测心跳类型耗时耗力，因此需要计算机辅助对心跳类别进行划分。

2、对于动态心电图中出现的房性早搏(pac)、室性早搏(pvc)等异位搏动，现有的产品大多通过比较心跳波形形状之间的相似性，将其划分为若干组，然后再由医生确认每一组心跳的类型。如果每一组的心跳都是相同类型，则这个方法可以大大提高医生效率。然而由于房早、室早和正常心跳之间的波形区别并不是很大，并且心电信号还具有高度的个性化特点，传统通过纯数据形式去匹配心电类型的方法会出现误判断。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中计算机辅助的动态心电图提取方法的以上不足，从而提供一种具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法及设备。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法，针对某个个体的心电信号采用以下步骤进行提取：

4、s10，r波提取，获得r波波峰位置；

5、s20，qrs波提取，并得出qrs宽度记作qrsn；

6、s30，将任意第n个心跳beat的r波波峰位置rn距离其前一个心跳beat的r波波峰位置rn-1间隔记作rrn，将rrn≤x10,qrsn＞x11的心跳记为室性期前收缩心跳；将rrn≤x10,qrsn≤x11的心跳记为房性期前收缩心跳；其余的心跳标记为正常心跳，其中x10、x11分别为可学习更新参数；

7、s40，初始化学习量将动态心电图数据输入计算机中并经过步骤s10、s20、s30得到心跳分类结果，然后由人工对计算机输出的结果进行核查与修改，由计算机记录下人工调整后的心跳个数占心跳总个数的比例y0；

8、s50，重复步骤s40，其中初始化不重复执行；得到xi、yi，其中i为重复步骤s40迭代更新的次数；

9、s60，利用s50中得到的数据，最小化得到最优的w1,b1,w2,b2；

10、其中，f1是线性拟合函数，

11、w1是大小为30×11的矩阵，

12、b1是矩阵w1的偏置项其大小为30×1，

13、f2是线性拟合函数，

14、w2是大小为1×30的矩阵，

15、b2是矩阵w2的偏置项其大小为1×1，

16、i为重复步骤s40迭代的总次数；

17、s70，利用s60中计算得到的w1,b1,w2,b2带入y＝f2(w2f1(w1x+b1)+b2)中，计算求得在x定义域中使得y函数值最小时的x，x＝xbest＝{xbest1,xbest2,l,xbest11}，

18、以xbest中的取值作为最终更新得到的值。

19、优选地，本发明的具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法，步骤s10包括：

20、s11，采用3阶巴特沃斯带通滤波器滤波，上下截止频率分别为x1,x2,其中x1,x2是待优化的参数，目的在于抽取出r波所包含的特有的成分；

21、s12，采用数字滤波器进行数字滤波初步减少每段心跳的显著毛刺噪声；

22、s13，将数字滤波后的心跳信号进行平方运算以突出r波波峰的幅度；

23、s14，进行平滑滤波，其移动窗口大小为x3，x3是可学习参数；

24、s15，将处理后的心电信号归一化来寻找局部最大值，要求局部最大值满足：大于可学习值x4,连续相邻两个局部最大值间隔大于可学习值x5；

25、s16，将所有满足条件的局部最大值所在的位置记为r波波峰位置rpeak＝{r1,r2,l,rn}，其中n为筛选后局部最大值的总个数。

26、优选地，本发明的具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法，x1∈[3hz,6hz],x2∈[12hz,30hz]，x3∈[0.12s,0.18s]，x4∈[0.5,0.7]，x5∈[0.15s,0.4s]。

27、优选地，本发明的具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法，x10∈[0.4s,1.0s],x11∈[0.08s,0.15s]。

28、优选地，本发明的具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法，数字滤波器的系数为{0.125,0.25,0,-0.25,-0.125}。

29、优选地，本发明的具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法，步骤s20包括：

30、s21，标记心电信号rpeak中每个rn之前的x6时刻到之后x7时刻为一个心跳beat，其中x6、x7为两个可更新值；

31、s22，采用截止频率为x8hz的低通滤波器进行滤波，并求得滤波后的信号beat_filtered的一阶导数debeat_filtered。

32、s23，通过滑动窗口算法，求每个窗口大小x9窗内信号的积分，来得到信号beat_lw＝{beat_lw1,beat_lw2,l,beat_lwn}；

33、s24，将每段beat_lwn中振幅最大值的位置记作sloc_beat＝(xqe,yqe),其中xqe是振幅最大值的发生时间，yqe为xqe时刻的振幅值，将beat_lwn的发生点记为qloc_beat＝(xqs,yqs)，将qloc_beat和sloc_beat点连接成直线，发生在[xqs,xqe]之间的点中距离直线最远的点记作qloc＝(xqloc,yqloc)。

34、s25，将每段信号beat_lwn中xqe-xqloc的差值记为该段信号的qrs宽度记作qrsn。

35、优选地，本发明的具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法，x6∈[0.3s,0.8s],x7∈[0.3s,0.8s]，x9∈[0.08s,0.18s]。

36、优选地，本发明的具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法，步骤s60中，使用最小二乘法进行函数φ的最小化。

37、一种具有自生长的动态心电图异位心跳提取设备，用于执行上述的具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法。

38、本发明的有益效果是：

39、该方法借助于医生的交互，通过建立函数，寻找针对不同个体心电信号的参数最优值，从而得到提高了异位心跳分类的准确率。

技术特征：

1.一种具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法，其特征在于，针对某个个体的心电信号采用以下步骤进行提取：

2.根据权利要求1所述的具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法，其特征在于，步骤s10包括：

3.根据权利要求2所述的具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法，其特征在于，x1∈[3hz,6hz],x2∈[12hz,30hz]，x3∈[0.12s,0.18s]，x4∈[0.5,0.7]，x5∈[0.15s,0.4s]。

4.根据权利要求3所述的具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法，其特征在于，x10∈[0.4s,1.0s],x11∈[0.08s,0.15s]。

5.根据权利要求4所述的具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法，其特征在于，数字滤波器的系数为{0.125,0.25,0,-0.25,-0.125}。

6.根据权利要求1-5任一项所述的具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法，其特征在于，步骤s20包括：

7.根据权利要求6所述的具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法，其特征在于，x6∈[0.3s,0.8s],x7∈[0.3s,0.8s]，x9∈[0.08s,0.18s]。

8.根据权利要求1-5任一项所述的具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法，其特征在于，步骤s60中，使用最小二乘法进行函数φ的最小化。

9.一种具有自生长的动态心电图异位心跳提取设备，其特征在于，用于执行如权利要求1-8任一项所述的具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法。

技术总结
本申请涉及一种具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法及设备。S10，R波提取；S20，QRS波提取；S30，将任意第n个心跳的R波波峰位置距离其前一个心跳的R波波峰位置间隔记作R<subgt;nn</subgt;，将R<subgt;nn</subgt;与X<subgt;10</subgt;、X<subgt;11</subgt;比较大小并判断心跳分类；S40，初始化学习量X<supgt;0</supgt;，将动态心电图数据输入计算机中并经过步骤S10、S20、S30得到心跳分类结果，然后由人工对计算机输出的结果进行核查与修改，由计算机记录下人工调整后的心跳个数占心跳总个数的比例Y<supgt;0</supgt;；S50，重复步骤S40，得到X<supgt;i</supgt;、Y<supgt;i</supgt;；S60，利用S50中得到的数据，最小化建立的拟合函数φ，得到此时拟合的常数的值；S70，将S60中得到的常数的值带入函数y中，计算求得在定义域X中使得y函数值最小时的X，得到Xbest。

技术研发人员：姜红,刘明,于鹏,朱俊江,陈广怡
受保护的技术使用者：复旦大学附属中山医院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16