一種心率獲取方法及心電信號的處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種心率獲取方法及心電信號的處理方法。所述心率獲取方法包括記錄心電信號波形上R波出現(xiàn)的時刻；基于第i次R波出現(xiàn)的時刻TRi和第i-1次R波出現(xiàn)的時刻TRi-1，獲取時刻TRi上的瞬時心率。所述心電信號的處理方法包括：基于輸入的心電信號，利用所述心率獲取方法獲取時刻TRi時的心率；以及，處理所述時刻TRi時的心率。本發(fā)明技術(shù)方案能夠更為準(zhǔn)確地獲取心率，反映心率的真實(shí)變化。
【專利說明】—種心率獲取方法及心電信號的處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明技術(shù)方案涉及心電信號的信息處理，特別涉及一種心率獲取方法及心電信號的處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]心電信號，也即ECG (ECG為electrocardiogram的縮寫)信號，是心臟在每個心動周期中，由起搏點(diǎn)、心房、心室相繼興奮，伴隨著生物電的變化，通過心電描記器從體表引出多種形式的電位變化的圖形。當(dāng)個體的心臟搏動時，電信號流過心臟，其可以通過連接到個體的皮膚上的適當(dāng)裝置被獲取。典型和完整的心電信號包括被認(rèn)為由P波、Q波、R波、S波和T波構(gòu)成的完整波形，其中，Q波、R波和S波有時被共同成為形成“QRS波群”。一般而言，P波由心房的去極化產(chǎn)生，QRS波群由心室的去極化產(chǎn)生，T波有心室肌肉的再極化產(chǎn)生。檢測所述心電信號的意義在于，能夠通過所檢測到的心電信號對各種心律失常、心室心房肥大、心肌梗死、心律失常、心肌缺血等病癥進(jìn)行檢查。 [0003]通常，R波是整個心電信號波形中最顯著的波，具有波形陡峭、幅度大、寬度窄、易于識別的特點(diǎn)。因此，個體的心率可以通過對單位時間內(nèi)ECG信號的R波個數(shù)進(jìn)行檢測而被確定。
[0004]心率是指心臟跳動的頻率，可用于衡量心臟每分鐘跳動的次數(shù)。檢測心率的微小變化對于人們的健康狀況監(jiān)測，運(yùn)動強(qiáng)度判斷，身體疲勞度預(yù)警和能量消耗的評估應(yīng)用等方面，有著十分重要的作用。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中的一種心率獲取方法可參考圖1，通過采集一分鐘內(nèi)心臟的跳動個數(shù)來獲取心率值，包括:輸入心電波形，在I分鐘內(nèi)計時并對I分鐘內(nèi)輸入的心電波形檢測R波，并根據(jù)檢測到的R波計算R波個數(shù)，在I分鐘時間到達(dá)后，以I分鐘內(nèi)檢測到的R波個數(shù)作為心率值輸出。該方法對心率的測量來說是非常準(zhǔn)確的，而且可以做到零誤差。但是由于這種方法采用固定時間內(nèi)檢測采集到的R波個數(shù)，會丟失相鄰兩個R波之間的差值，檢測不到每次心搏間隔內(nèi)的微小變化，無法獲取到瞬時的心率值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明技術(shù)方案所解決的技術(shù)問題為，如何更為準(zhǔn)確地獲取心率，并反映心率的
真實(shí)變化。
[0007]基于上述技術(shù)問題，本發(fā)明技術(shù)方案提供了一種心率獲取方法，包括:
[0008]記錄心電信號波形上R波出現(xiàn)的時刻；
[0009]基于第i次R波出現(xiàn)的時刻TKi和第1-Ι次R波出現(xiàn)的時刻Tlii+獲取時刻TKi上的瞬時心率。
[0010]可選的，所述記錄心電信號波形上R波出現(xiàn)的時刻包括:
[0011]對所述心電信號波形進(jìn)行采樣以獲得采樣點(diǎn)，所述采樣點(diǎn)對應(yīng)所述心電信號波形幅度值隨時間變化的關(guān)系；[0012]檢測R波，將幅度值大于幅度閾值的采樣點(diǎn)作為所述R波的采樣點(diǎn)；
[0013]搜索所述R波的采樣點(diǎn)以獲得所述R波的采樣點(diǎn)中的極大值點(diǎn)對應(yīng)的時間。
[0014]可選的，所述搜索所述R波的采樣點(diǎn)以獲得所述R波的采樣點(diǎn)中的極大值點(diǎn)對應(yīng)的時間包括:
[0015]計算所述R波的采樣點(diǎn)斜率，所述R波的采樣點(diǎn)斜率沿所述R波逐漸從正值變?yōu)樨?fù)值；
[0016]識別斜率從正值跳變?yōu)樨?fù)值的R波的采樣點(diǎn)；
[0017]采集所識別的R波的采樣點(diǎn)對應(yīng)的時間。
[0018]可選的，所述心率獲取方法還包括:更新所述幅度閾值，所述更新所述幅度閾值包括:
[0019]獲取連續(xù)檢測到的數(shù)個R波的極大值點(diǎn)的幅度均值；
[0020]對所獲取的幅度均值乘以閾值系數(shù)，以獲得新的幅度閾值。
[0021]可選的，所更新的幅度閾值包括已更新的幅度閾值和初始的幅度閾值，所述心率獲取方法還包括:
[0022]獲取連續(xù)檢測到 的若干采樣點(diǎn)中的最大幅度值；
[0023]對所獲取的最大幅度值乘以所述閾值系數(shù)，以獲得所述初始的幅度閾值。
[0024]可選的，基于如下算式獲取時刻TKi上的瞬時心率:
[0025]F=60/T ;或，
[0026]F= I/T ；
[0027]其中，T為所出現(xiàn)的第i次R波和第1-Ι次R波之間的時間間隔，F(xiàn)為時刻1^上的瞬時心率。
[0028]基于上述技術(shù)問題，本發(fā)明技術(shù)方案還提供了一種心電信號的處理方法，包括:
[0029]基于輸入的心電信號，利用如上所述的方法獲取時刻TKi時的心率；
[0030]處理所述時刻TKi時的心率。
[0031]可選的，所述心電信號的處理方法還包括:當(dāng)所述時刻TKi時的心率小于第一心率值或大于第二心率值時，獲取時刻TKi時心電信號波形的波動特性積；
[0032]所述處理所述時刻TKi的心率包括:比較所述時刻TKi心電信號波形的波動特性積和R波的波動特性積，以傳輸所述時刻TKi的心率。
[0033]可選的，所述獲取時刻TKi時心電信號波形的波動特性積包括:
[0034]提取時刻T1^1至?xí)r刻TKi之間的心電波形，所述時刻T1^1至?xí)r刻TKi之間的心電波形被分為N段波形曲線，其中N為大于2的自然數(shù)；
[0035]分別計算所述N段波形曲線的斜率，所述時刻TKi時心電信號波形的波動特性積為所述N段波形曲線的斜率乘積的絕對值。
[0036]可選的，所述R波的波動特性積所處范圍包括第一波動閾值和第二波動閾值之間的第一波動范圍和大于所述第二波動閾值的第二波動范圍，所述第一波動閾值小于第二波動閾值。
[0037]可選的，所述比較所述時刻TKi心電信號波形的波動特性積和R波的波動特性積以處理所述時刻TKi的心率包括:
[0038]在所述時刻TKi的心率小于第一心率值時,若所述時刻TKi時心電信號波形的波動特性積處于所述第一波動范圍，則傳輸所述時刻TKi時的心率,若所述時刻TKi時心電信號波形的波動特性積大于所述第二波動閾值，則丟棄所述時刻TKi時的心率；
[0039]在所述時刻TKi的心率大于第二心率值時，若所述時刻TKi時心電信號波形的波動特性積處于所述第一波動范圍或第二波動范圍，則傳輸所述時刻TKi時的心率，若所述時刻TEi時心電信號波形的波動特性積小于所述第一波動閾值,則丟棄所述時刻TKi時的心率。
[0040]本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果至少包括:
[0041]提供了一種心率獲取方法，該方法能夠基于輸入的實(shí)時心電采集數(shù)據(jù)(即心電信號波形)，通過獲得R波之間的間隔時間，準(zhǔn)確地提取心率值；本發(fā)明技術(shù)方案輸出的上述心率值為瞬時心率值而非平均心率值，即從檢測到的第二個R波起，每檢測到一個R波就實(shí)時輸出當(dāng)前瞬時心率值，方便檢測微小的心率變化，以識別心率變異等臨床問題；相較于現(xiàn)有技術(shù)獲取心率的方式，本發(fā)明技術(shù)方案只要檢測到R波就可給出準(zhǔn)確的瞬時心率，不僅從獲取速率上得到了提升，還能夠便于檢測期間內(nèi)心率的微小變化，從整體上改善了心率獲取的方式。
[0042]在心率獲取方法的可選方案中，還提供了一種更為準(zhǔn)確地獲取R波出現(xiàn)的時間的方式:本發(fā)明技術(shù)方案使用幅值閥值獲取R波上的采樣點(diǎn)以獲取R波出現(xiàn)的時間，再將檢測R波的采樣點(diǎn)中的極大值點(diǎn)對應(yīng)的時間作為該R波出現(xiàn)的時間，使心率檢測結(jié)果更為精準(zhǔn)且為實(shí)時檢測；另外，對應(yīng)每一個R波時間,可獲取該R波時間上的瞬時心率,能夠使率檢測結(jié)果體現(xiàn)心率的微小變化，更具有實(shí)際的臨床意義。
[0043]在更進(jìn)一步的可選方案中，所使用的幅值閥值是動態(tài)的，即可更新的。所述幅值閥值可根據(jù)所檢測到的R波幅度的波動而實(shí)時更新，減少R波的誤檢率，提高瞬時心率值檢測的精度，控制本方案獲取的R波之間間隔時間的檢測誤差在幾毫秒以內(nèi)。此外，本發(fā)明技術(shù)方案的幅值閥值僅根據(jù)所檢測`到的R波峰值進(jìn)行更新，在保證數(shù)據(jù)有效性的前提下，進(jìn)一步減小系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲量，從而提高數(shù)據(jù)處理速率。
[0044]基于本發(fā)明技術(shù)方案所提供的心率獲取方法，還提供了一種心電信號的處理方法。在可選方案中，還提供了一種對檢測到的異常心率進(jìn)行回檢的方案，涉及對檢測到的心率異常數(shù)據(jù)進(jìn)行核實(shí):本發(fā)明技術(shù)方案考慮到異常心率值的發(fā)生可能由于小幅值R波，心率不齊，大幅值T波誤檢等原因造成，因而當(dāng)瞬時心率超過超出設(shè)定的第一心率值與第二心率值之間的范圍時，就利用保存的波形數(shù)據(jù)，基于上述波形數(shù)據(jù)計算此時波形數(shù)據(jù)的波動特性積，利用波動特性積和R波的波動特性積范圍對比來區(qū)分異常心率值產(chǎn)生的原因。利用上述對異常心率進(jìn)行回檢的方案，能夠準(zhǔn)確檢測心率異常狀態(tài)(包括:小幅值R波、心率過快、心率過慢或不規(guī)則心率)，防止對心率異?；虿灰?guī)則心跳等異常心率數(shù)據(jù)的誤判定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的一種心率獲取方法的流程示意圖；
[0046]圖2為本發(fā)明技術(shù)方案實(shí)施例提供的一種心率獲取方法的流程示意圖；
[0047]圖3為本發(fā)明技術(shù)方案實(shí)施例提供的一種R波出現(xiàn)時刻的方法流程示意圖；
[0048]圖4為本發(fā)明技術(shù)方案實(shí)施例提供的一種獲得所述R波的采樣點(diǎn)中的極大值點(diǎn)對應(yīng)的時間的方法流程示意圖；[0049]圖5為本發(fā)明技術(shù)方案實(shí)施例提供的一種輸入的心電信號的波形示意圖；
[0050]圖6為本發(fā)明技術(shù)方案實(shí)施例提供的一種心電信號的處理方法的流程示意圖；
[0051]圖7為本發(fā)明技術(shù)方案實(shí)施例提供的一種具體應(yīng)用心電信號的處理方法的流程示意圖；
[0052]圖8為本發(fā)明技術(shù)方案實(shí)施例提供的一種篩選檢測到的異常心率的方法流程示意圖；
[0053]圖9為本發(fā)明技術(shù)方案實(shí)施例提供的一種出現(xiàn)小幅度的R波的心電信號的波形示意圖；
[0054]圖10為本發(fā)明技術(shù)方案實(shí)施例提供的一種出現(xiàn)大幅度的T波的心電信號的波形示意圖；
[0055]圖11為本發(fā)明技術(shù)方案實(shí)施例提供的一種直觀地描述所述心電信號的處理方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0056]為了使本發(fā)明的目的、特征和效果能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)說明。
[0057]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的方式來實(shí)施，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0058]本實(shí)施例提供了一種心率獲取方法，如圖2所示，包括:
[0059]步驟S100，記錄心電信號波形上R波出現(xiàn)的時刻。
[0060]在本步驟中，所述心電信號波形一般基于的是即時輸入的心電信號數(shù)據(jù)，由于R波是整個心電信號波形中最顯著的波且其周期性相較于其他心電波較為穩(wěn)定，本發(fā)明技術(shù)方案利用了所述R波的波形特性進(jìn)行心率檢測。
[0061]考慮到R波波形在時間上的跨度，其波形占據(jù)了一定的時間段，所述R波出現(xiàn)的時刻可以是R波波形所占時間段內(nèi)的任意時刻。但在本步驟中，還隱含了對心電信號波形實(shí)時的R波檢測，考慮R波檢測是以其幅度值作為檢測依據(jù)的，因而，可以選擇R波上幅度值相較于其他心電波具有明顯幅值上優(yōu)越性的點(diǎn)對應(yīng)的時刻作為R波出現(xiàn)的時刻。
[0062]為了實(shí)現(xiàn)步驟S100，一種檢測R波出現(xiàn)時刻的方案，如圖3所示，包括:
[0063]步驟S200，對所述心電信號波形進(jìn)行采樣以獲得采樣點(diǎn)。
[0064]步驟S201，檢測R波，將幅度值大于幅度閾值的采樣點(diǎn)作為所述R波的采樣點(diǎn)。
[0065]步驟S202，搜索所述R波的采樣點(diǎn)以獲得所述R波的采樣點(diǎn)中的極大值點(diǎn)對應(yīng)的時間。
[0066]步驟S200~S202的過程中，所述采樣點(diǎn)，包括采樣點(diǎn)中的極大值點(diǎn)，對應(yīng)的是所述心電信號波形幅度值隨時間變化的關(guān)系，一個采樣點(diǎn)的信息包括了心電信號在特定時間上的幅度值。由于R波具有波形陡峭、幅度大、寬度窄、易于識別的特點(diǎn)，本實(shí)施例設(shè)定了幅度閾值來識別幅度值大于幅度閾值的采樣點(diǎn)，這些識別到的采樣點(diǎn)則為R波的采樣點(diǎn)，由此識別心電信號波形上的R波。
[0067]特別的，在步驟S202中，所述R波的采樣點(diǎn)中的極大值點(diǎn)實(shí)際為所述R波的峰值點(diǎn)，為獲取R波峰值點(diǎn)出現(xiàn)的時間， 可以通過R波采樣點(diǎn)的斜率檢測，得到R波的極大值點(diǎn)。R波只有一個極大值點(diǎn)，根據(jù)其幅度特性，在超過所述幅度閥值時R波采樣點(diǎn)的斜率先為正值，經(jīng)過R波頂點(diǎn)后斜率變?yōu)樨?fù)值，所以，只要實(shí)時檢測輸入R波的斜率正負(fù)跳變點(diǎn)，就可以實(shí)時采集到R波出現(xiàn)的時間。該方法可以準(zhǔn)確的采集到R波峰值點(diǎn)及R波峰值點(diǎn)對應(yīng)的時亥|J，相較于獲取R波上過幅度閾值的采樣點(diǎn)對應(yīng)的時刻作為R波時刻的方式，所獲取的R波出現(xiàn)時刻可以更為準(zhǔn)確且計算量小，得到的R波出現(xiàn)時刻的誤差可由十幾毫秒減小到幾毫秒。[0068]基于上述分析，圖4給出了一種具體執(zhí)行步驟S202的方式，包括:
[0069]步驟S300，計算所述R波的采樣點(diǎn)斜率。
[0070]可以通過R波的斜率檢測模塊對R波上各點(diǎn)斜率進(jìn)行計算，從R波波形特性可知，所述R波的采樣點(diǎn)斜率沿所述R波逐漸從正值變?yōu)樨?fù)值。
[0071]步驟S301，識別斜率從正值跳變?yōu)樨?fù)值的R波的采樣點(diǎn)。
[0072]步驟S302，采集所識別的R波的采樣點(diǎn)對應(yīng)的時間。
[0073]需要進(jìn)一步進(jìn)行說明的是，在上述論述中，所涉及的幅度閾值在執(zhí)行過程中是動態(tài)更新的，更新過程可基于輸入心電信號波形數(shù)據(jù)的時間，以固定周期進(jìn)行更新，也可以不定期地根據(jù)R波檢測的需要進(jìn)行更新。
[0074]其中，所述幅度閾值的初始值是通過檢測一個固定時間間隔內(nèi)輸入的心電信號采樣點(diǎn)的幅度最大值所確定的，該固定時間間隔內(nèi)所得采樣點(diǎn)的幅度最大值乘以一個閥值系數(shù)，得到所述幅度閾值。
[0075]也可以用如下算式(I)描述上述過程:
[0076]C0=AmaxX α ----(I)
[0077]其中，Ctl為所述幅度閾值的初始值，Amax為該固定時間間隔內(nèi)所得采樣點(diǎn)的幅度最大值，α為所述閥值系數(shù)。
[0078]在通常情況下，所述閥值系數(shù)可以取O~I之間的實(shí)數(shù)，所述O~I之間的實(shí)數(shù)包括取I但不包括取O，在本實(shí)施例中，所述閥值系數(shù)取0.9。
[0079]而動態(tài)更新所述幅度閾值的方式可以基于步驟S200~S202的R波檢測過程及R波峰值的檢測，可根據(jù)步驟S202所獲得的R波的極大值點(diǎn)得到R波的峰值幅度。當(dāng)連續(xù)采集到設(shè)定個數(shù)的R波后，通過計算上述設(shè)定個數(shù)的R波峰值幅度的均值，并對上述峰值幅度的均值乘以所述閥值系數(shù)來更新幅值閥值。
[0080]也可以用如下算式(2)描述上述過程:
A1 + A0 + +...+ A/ \
[0081]Ci ——^——^-^xa —- ( 2 )

η
[0082]其中，(^為更新后的幅度閾值，Ail至Ain分別為采集到的第I至η個R波峰值幅度，η為所采集R波的設(shè)定個數(shù)，α為所述閥值系數(shù)。
[0083]假設(shè)需根據(jù)IOs內(nèi)連續(xù)檢測到的R波個數(shù)來計算幅度閾值，本實(shí)施例中為更新所述幅度閾值僅需存儲IOs中R波的峰值幅度數(shù)據(jù)，上述數(shù)據(jù)量一般為十幾個數(shù)據(jù)，所占用內(nèi)存數(shù)大約僅占百分之一，在運(yùn)算速度方面也非常良好。
[0084]繼續(xù)參考圖2,本實(shí)施例所提供的心率獲取方法,還包括:
[0085]步驟SlOl，基于第i次R波出現(xiàn)的時刻TKi和第1-Ι次R波出現(xiàn)的時刻Th，獲取時刻TKi上的瞬時心率。[0086]步驟SlOl中的瞬時心率為每次心跳時間間隔的倒數(shù)，即心電圖兩個相鄰的R波之間時間間隔的倒數(shù)。如果每次心搏間隔內(nèi)有微小的變化，利用瞬時心率都可檢測出來。利用瞬時心率的實(shí)時采集，檢測每次心跳瞬時心率的微小變化對于人們的健康狀況監(jiān)測，運(yùn)動強(qiáng)度判斷，身體疲勞度預(yù)警和能量消耗的評估應(yīng)用等方面，有著十分重要的作用。
[0087]可基于如下的算式(3)或算式(4)獲取時刻TKi上的瞬時心率:
[0088]F=F1=60/T——(3)
[0089]F=F2=1/T——(4)
[0090]其中，T為所出現(xiàn)的第i次R波和第1-Ι次R波之間的時間間隔，F(xiàn)為時刻TKi上的瞬時心率。當(dāng)F=F1，所述瞬時心率F為一分鐘內(nèi)心臟的跳動個數(shù)，F(xiàn)的單位為“次每分”;當(dāng)F=F2，所述瞬時心率F為一秒鐘內(nèi)心跳的跳動個數(shù)，F(xiàn)的單位為“次每秒”。為臨床獲取心率所設(shè)計的方案中，一般選擇算式(3)輸出心率值。
[0091]本發(fā)明技術(shù)方案提供了一種針對檢測到的相鄰R波的心率獲取方案，實(shí)現(xiàn)心率的實(shí)時檢測，如果每次心搏間隔內(nèi)有微小的變化，利用本方案都可檢測出來。本實(shí)施例心電波形的采集與R波的提取是同時進(jìn)行的，確保只要出現(xiàn)R波，就可以立即記錄其出現(xiàn)的時間，通過兩次記錄的R波出現(xiàn)的時間，即可算出實(shí)時的心率值，實(shí)現(xiàn)心率實(shí)時的獲取。
[0092]在本實(shí) 施例的一則應(yīng)用例中，可對輸入的如圖5所示的心電信號波形進(jìn)行檢測，圖5中輸入的心電信號數(shù)據(jù)為I分鐘內(nèi)輸入的心電信號的波形。如果采用【背景技術(shù)】所記載的現(xiàn)有技術(shù)的心率獲取方案，只能到心率值為76 (也即I分鐘內(nèi)具有76個R波)。但是采用本實(shí)施例的方案可以檢測到圖5所示的心電信號波形圖中第1次R波出現(xiàn)的時刻Tki至第75次R波出現(xiàn)的時刻Tk75所對應(yīng)的瞬時心率值(這里，R波出現(xiàn)的時刻也為R波波峰出現(xiàn)的時刻)，其中，該心電信號波形上具有75個R波期間。繼續(xù)參考圖5，第1次R波出現(xiàn)的時刻Tki至第75次R波出現(xiàn)的時刻Tk75所對應(yīng)的瞬時心率值分別為:60、71、68、70、48、58、71、79、76、87、107、86、86、120、80、126、83、113、77、83、76、82、63、76、88、122、122、53、62、60、62、77、69、83、70、122、116、61、39、60、62、70、74、83、72、89、77、69、71、70、75、122、135、137、81、81、104、57、78、67、82、75、76、63、57、73、60、75、83、120、70、61、81、78、73，比如，第 I 次 R波出現(xiàn)的時刻Tki所對應(yīng)的瞬時心率值為60，第75次R波出現(xiàn)的時刻Tk75所對應(yīng)的瞬時心率值為73。
[0093]從上述心率獲取的結(jié)果可知，現(xiàn)有技術(shù)心率獲取的方案會丟失大量心率異常的信息，不能反映真實(shí)的心率變化。而本實(shí)施例的心率獲取方案則能夠在每檢測到一個R波時就輸出當(dāng)前心率值，能檢測出微小的心率變化，利于準(zhǔn)確地識別異常的心率信息。
[0094]基于本實(shí)施例的心率獲取方法，本實(shí)施例還提供了一種心電信號的處理方法，如圖6所示,包括:
[0095]步驟S400，基于輸入的心電信號獲取時刻TKi時的心率。
[0096]可以利用本實(shí)施例的心率獲取方法根據(jù)所述輸入的心電信號獲取時刻TKi的即時心率。
[0097]步驟S401，處理所述時刻TKi時的心率。
[0098]在步驟S401中，所述處理所述時刻TKi時的心率旨在應(yīng)用獲取到的心率值，所述應(yīng)用可以包括檢測心率中的異常心率、篩選檢測到的異常心率、傳輸檢測到的心率及對檢測到的異常心率進(jìn)行報警等方面的步驟執(zhí)行。[0099]所述步驟S401可以包括執(zhí)行上述應(yīng)用功能的步驟，也可以包括執(zhí)行上述應(yīng)用功能步驟中的部分步驟，而上述應(yīng)用功能步驟中的其他步驟則被執(zhí)行于步驟S400和步驟S401之間。在本實(shí)施例中，所述處理所述時刻TKi時的心率包括執(zhí)行篩選檢測到的異常心率、傳輸檢測到的心率及對檢測到的異常心率進(jìn)行報警的步驟，而所述檢測心率中的異常心率則執(zhí)行于步驟S400和步驟S401之間，即可參考圖7，本實(shí)施例的一則心電信號的處理方法的應(yīng)用例可以包括如下步驟: [0100]步驟S500，可同步驟S400 ；
[0101]步驟S501，檢測心率中的異常心率。
[0102]步驟S502，篩選檢測到的異常心率。
[0103]步驟S503，基于篩選結(jié)果，傳輸所檢測的心率并對異常心率進(jìn)行報警。
[0104]其中，步驟S502~步驟S503為步驟S400的【具體實(shí)施方式】。
[0105]不同于現(xiàn)有技術(shù)，步驟S501~步驟S503實(shí)現(xiàn)了對異常心率值的回檢處理。具體的:
[0106]步驟S501中，所述檢測心率中的異常心率可直接通過設(shè)定的心率值范圍檢測實(shí)時心率:設(shè)定心率值范圍中的下限心率值為第一心率值，上限心率值為第二心率值，比如，正常人體的心率可以隨運(yùn)動等情況波動，在運(yùn)動時，人體的最高心率可達(dá)150次每分鐘左右，因此，可以設(shè)置第二心率值為150，第一心率值為40，即所述心率值范圍為40~150。當(dāng)然，也可以根據(jù)個人體質(zhì)，單獨(dú)設(shè)置個體化的第一心率值和第二心率值，以獲得正常人體的心率值范圍。一般地，所述第一心率值可取40~50之間的自然數(shù)，所述第二心率值可取150~160之間的自然數(shù)。當(dāng)所述時刻TKi時的心率小于第一心率值或大于第二心率值時，可認(rèn)為所述時刻TKi時的心率為異常心率；當(dāng)所述時刻TKi時的心率處于第一心率值和第二心率值之間可認(rèn)為所述時刻TKi時的心率為正常心率。
[0107]步驟S502主要用于確認(rèn)異常的心率值的產(chǎn)生，查找異常心率產(chǎn)生的原因:考慮到異常心率的發(fā)生可能由于檢測到小幅值R波、R波漏檢、心率不齊、大幅值T波誤檢等原因造成，其中，R波漏檢和大幅值T波誤檢并非人體心率異常表征，可以對因此產(chǎn)生的異常心率予以剔除；所以，當(dāng)檢測到的心率值未在第一心率值和第二心率值之間時，就利用保存的心電信號波形數(shù)據(jù)確認(rèn)異常心率產(chǎn)生的原因。本實(shí)施例中的步驟S502利用了心率波動特性積與R波的波動特性積對比，來區(qū)分異常心率值產(chǎn)生的原因，從而實(shí)現(xiàn)異常心率的篩選過程。實(shí)現(xiàn)所述篩選檢測到的異常心率的過程可以如圖8所示，包括如下步驟:
[0108]步驟S600，當(dāng)所述時刻TKi時的心率為異常心率，獲取時刻TKi時心電信號波形的波動特性積。
[0109]所述波動特性積指前后相鄰的η段曲線斜率的乘積的絕對值，其中，η為大于等于2的自然數(shù)。當(dāng)檢測到的心率值為異常心率時，由異常心率出現(xiàn)的時間，可在存儲波形的數(shù)組中定位到異常心率出現(xiàn)的時間點(diǎn)，提取時間點(diǎn)出現(xiàn)的R波的波形數(shù)據(jù)，獲取時刻TKi時心電信號波形的波動特性積。所述獲取時刻TKi時心電信號波形的波動特性積包括:
[0110]提取時刻Th至?xí)r刻TKi之間的心電波形，所述時刻Ti^1至?xí)r刻TKi之間的心電波形被分為N段波形曲線，其中N為大于2的自然數(shù)；
[0111]分別計算所述N段波形曲線的斜率，所述時刻TKi時心電信號波形的波動特性積為所述N段波形曲線的斜率乘積的絕對值。[0112]可基于如下算式(5)描述上述波動特性積的獲取過程:
[0113]V=kiXk2X...XkN——(5)
[0114]其中，V為時刻TKi時心電信號波形的波動特性積，Ii1至kn分別為時刻T1^1至?xí)r刻TEi之間的第I段至第N段的波形曲線的斜率。
[0115]繼續(xù)參考圖8，所述篩選檢測到的異常心率的過程還包括:
[0116]步驟S601，比較所述時刻TKi心電信號波形的波動特性積和R波的波動特性積，以得到篩選結(jié)果。
[0117]本實(shí)施例將通過判斷所述時刻TKi心電信號波形的波動特性積是否為R波的波動特性積作為異常心率產(chǎn)生時刻(即時刻TKi)的波動檢測基準(zhǔn)，用于異常心率值回檢。
[0118]從心電信號的波形特征進(jìn)行分析，其波形經(jīng)過濾波后，只有QRS波群的波動性最大；QRS波群的波動特性積一般為70~120，而其他波形的波動特性積一般在10以內(nèi)，QRS波群的波動特性積幾十倍于其它波段的波動特性積。但R波存在小幅值R波(即該R波的波峰值較小)，其波動特性積在15以上，與其他波形及具備一般QRS波群的波動特性積產(chǎn)生明顯的差距。通過上述分析，可以設(shè)定所述R波的波動特性積所處范圍。
[0119]在本實(shí)施例中，所述R波的波動特性積所處范圍包括第一波動閾值和第二波動閾值之間的第一波動范圍和大于所述第二波動閾值的第二波動范圍，所述第一波動閾值小于第二波動閾值。其中，所述第一波動范圍為小幅度R波所處范圍，所述第二波動范圍為一般QRS波群所處范圍。可以利用所述第一波動范圍檢測小幅值R波，利用所述第二波動范圍檢測一般QRS波群?？梢栽O(shè)定上述波動閾值的取值范圍。所述第一波動閾值的取值范圍為10~20之間的實(shí)數(shù)，所述第二波動閾值的取值范圍為60~70之間的實(shí)數(shù)。本實(shí)施例取第一波動閾值為15,第二波動閾值`為60,所述第二波動范圍為70~120。
[0120]通過步驟S601，當(dāng)所述時刻TKi時的心率為異常心率，所述比較所述時刻TKi心電信號波形的波動特性積和R波的波動特性積包括如下比較過程:
[0121]在所述時刻TKi的心率小于第一心率值時,若所述時刻TKi時心電信號波形的波動特性積處于所述第一波動范圍，表明時刻TKi時心電信號的R波波動性較小，幅值也較小，時刻TKi時心電信號出現(xiàn)了小幅度的R波。其波動性特點(diǎn)可參考圖9，圖9中，時刻TKi時心電信號出現(xiàn)了小幅度的R波ul。需要說明的是，對小幅度的R波進(jìn)行單獨(dú)檢測對臨床應(yīng)用是有重要意義的。
[0122]在所述時刻TKi的心率小于第一心率值時,若所述時刻TKi時心電信號波形的波動特性積大于所述第二波動閾值，表明時刻TKi時出現(xiàn)了 R波漏檢的現(xiàn)象。R波漏檢是指本來為正常R波(即其波動特性積處于第二波動范圍的R波)在采用本實(shí)施例幅度閾值進(jìn)行R波檢測時因幅度閾值過高而漏檢的情況，漏檢R波導(dǎo)致此時所獲取的異常心率存在誤差。本實(shí)施例的篩選過程能夠檢測上述漏檢現(xiàn)象。
[0123]在所述時刻TKi的心率大于第二心率值時，若所述時刻TKi時心電信號波形的波動特性積小于所述第一波動閾值，則表明誤檢T波。T波誤檢是指時刻TKi時的心電信號波形因其具有大幅度值的T波，使心率獲取過程中，大幅度值的T波(主要指其峰值較大)超過了所述幅度閾值而被作為R波誤檢；τ波誤檢也導(dǎo)致此時所獲取的異常心率存在誤差。誤檢T波時，心電信號的波動性特點(diǎn)可參考圖10，圖10中，時刻TKi時心電信號出現(xiàn)了大幅度的T波U2，由于T波u2的峰值幅度比較大，在所述幅度閾值小于T波u2的峰值時，將T波u2當(dāng)作R波進(jìn)行檢測，從而影響心率檢測的準(zhǔn)確度，也造成了非生理性(非病理性)的異常心率。
[0124]當(dāng)然，對于其他異常心率，則篩選歸結(jié)于心率不齊等其他原因。
[0125]基于上述篩選結(jié)果，步驟S503的傳輸內(nèi)容與所述篩選結(jié)果有關(guān):
[0126]對于非異常心率，也即正常心率，可以直接對所述心率值進(jìn)行傳輸；
[0127]對于異常心率，則其傳輸方式如下:
[0128]因小幅度的R波引起的心率值較小的異常心率，傳輸所對應(yīng)的心率值，并可附隨發(fā)送小幅度的R波的報警。
[0129]因R波漏檢引起的心率值較小的異常心率，則對所對應(yīng)的心率值進(jìn)行拋棄處理，排除對所對應(yīng)心率值的傳輸。
[0130]因大幅度值的T波引起的心率值過大的異常心率，則對所對應(yīng)的心率值進(jìn)行拋棄處理，排除對所對應(yīng)心率值的傳輸，但可附隨發(fā)送T波誤檢報警。
[0131]因心率不齊等其他原因引起的心率值過大的異常心率，則對所對應(yīng)的心率值進(jìn)行傳輸，可附隨發(fā)送心率過快報警。
[0132]傳輸異常的小心率值，發(fā) 送小R波警報
[0133]還可以用如圖11所示的流程圖，直觀地描述上述處理過程。
[0134]參考圖11，基于所述輸入心電信號、獲取心率值的過程可以參考步驟SlOO~S101，所述輸入心電信號被保持形成波形數(shù)據(jù)，可以根據(jù)輸入心電信號的時間，順序地形成存儲有所述心電信號的波形數(shù)組；所述初步判斷心率異常的過程可以參考步驟S501 ;對于正常心率值，可以直接傳輸所述心率值；對于異常數(shù)據(jù)，可以基于被保持的心電信號的波形數(shù)據(jù)，判斷心率異常的原因，以對所述異常心率進(jìn)行回檢和篩選，以選擇地對心率值進(jìn)行傳輸或拋棄，并基于所述異常心率選擇地進(jìn)行報警；上述過程可以依據(jù)步驟S502~步驟S503執(zhí)行。
[0135]本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種心率獲取方法，其特征在于，包括: 記錄心電信號波形上R波出現(xiàn)的時刻； 基于第i次R波出現(xiàn)的時刻TKi和第1-Ι次R波出現(xiàn)的時刻TkH，獲取時刻TKi上的瞬時心率。
2.如權(quán)利要求1所述的心率獲取方法，其特征在于，所述記錄心電信號波形上R波出現(xiàn)的時刻包括: 對所述心電信號波形進(jìn)行采樣以獲得采樣點(diǎn)，所述采樣點(diǎn)對應(yīng)所述心電信號波形幅度值隨時間變化的關(guān)系； 檢測R波，將幅度值大于幅度閾值的采樣點(diǎn)作為所述R波的采樣點(diǎn)； 搜索所述R波的采樣點(diǎn)以獲得所述R波的采樣點(diǎn)中的極大值點(diǎn)對應(yīng)的時間。
3.如權(quán)利要求2所述的心率獲取方法，其特征在于，所述搜索所述R波的采樣點(diǎn)以獲得所述R波的采樣點(diǎn)中的極大值點(diǎn)對應(yīng)的時間包括: 計算所述R波的采樣點(diǎn)斜率，所述R波的采樣點(diǎn)斜率沿所述R波逐漸從正值變?yōu)樨?fù)值； 識別斜率從正值跳變?yōu)樨?fù)值的R波的采樣點(diǎn)； 采集所識別的R波的采樣點(diǎn)對應(yīng)的時間。
4.如權(quán)利要求2所述的心率獲取方法，其特征在于，還包括:更新所述幅度閾值，所述更新所述幅度閾值包括: 獲取連續(xù)檢測到的數(shù)個R波的極大值點(diǎn)的幅度均值； 對所獲取的幅度均值乘以閾值系數(shù)，以獲得新的幅度閾值。
5.如權(quán)利要求4所述的心率獲取方法，其特征在于，所更新的幅度閾值包括已更新的幅度閾值和初始的幅度閾值，所述心率獲取方法還包括: 獲取連續(xù)檢測到的若干采樣點(diǎn)中的最大幅度值； 對所獲取的最大幅度值乘以所述閾值系數(shù)，以獲得所述初始的幅度閾值。
6.如權(quán)利要求5所述的心率獲取方法，其特征在于，所述閾值系數(shù)的取值范圍為O~I之間不等于O的實(shí)數(shù)。
7.如權(quán)利要求1所述的心率獲取方法，其特征在于，基于如下算式獲取時刻TKi上的瞬時心率:
F=60/T ;或，
F=1/T ； 其中，T為所出現(xiàn)的第 i次R波和第1-Ι次R波之間的時間間隔，F(xiàn)為時刻TKi上的瞬時心率。
8.—種心電信號的處理方法,其特征在于,包括: 基于輸入的心電信號，利用如權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述的方法獲取時刻TKi時的心率； 處理所述時刻TKi時的心率。
9.如權(quán)利要求8所述的心電信號的處理方法，其特征在于，還包括:當(dāng)所述時刻TKi時的心率小于第一心率值或大于第二心率值時，獲取時刻TKi時心電信號波形的波動特性積； 所述處理所述時刻TKi的心率包括:比較所述時刻TKi心電信號波形的波動特性積和R波的波動特性積，以傳輸所述時刻TKi的心率。
10.如權(quán)利要求9所述的心電信號的處理方法，其特征在于，所述處理所述時刻TKi時的心率還包括:當(dāng)所述時刻TKi時的心率處于第一心率值和第二心率值之間，傳輸所述時刻TEi的心率。
11.如權(quán)利要求9所述的心電信號的處理方法，其特征在于，所述獲取時刻TKi時心電信號波形的波動特性積包括: 提取時刻T1^1至?xí)r刻TKi之間的心電波形，所述時刻T1^1至?xí)r刻TKi之間的心電波形被分為N段波形曲線，其中N為大于2的自然數(shù)； 分別計算所述N段波形曲線的斜率，所述時刻TKi時心電信號波形的波動特性積為所述N段波形曲線的斜率乘積的絕對值。
12.如權(quán)利要求9所述的心電信號的處理方法，其特征在于，所述R波的波動特性積所處范圍包括第一波動閾值和第二波動閾值之間的第一波動范圍和大于所述第二波動閾值的第二波動范圍，所述第一波動閾值小于第二波動閾值。
13.如權(quán)利要求12所述的心電信號的處理方法,其特征在于,所述第一波動閾值的取值范圍為10~20之間的實(shí)數(shù)，所述第二波動閾值的取值范圍為60~70之間的實(shí)數(shù)。
14.如權(quán)利要求12所述的心電信號的處理方法，其特征在于，所述比較所述時刻TKi心電信號波形的波動特性積和R波的 波動特性積以處理所述時刻TKi的心率包括: 在所述時刻TKi的心率小于第一心率值時，若所述時刻TKi時心電信號波形的波動特性積處于所述第一波動范圍，則傳輸所述時刻TKi時的心率,若所述時刻TKi時心電信號波形的波動特性積大于所述第二波動閾值，則丟棄所述時刻TKi時的心率； 在所述時刻TKi的心率大于第二心率值時，若所述時刻TKi時心電信號波形的波動特性積處于所述第一波動范圍或第二波動范圍，則傳輸所述時刻TKi時的心率,若所述時刻TKi時心電信號波形的波動特性積小于所述第一波動閾值，則丟棄所述時刻TKi時的心率。
【文檔編號】A61B5/0456GK103690156SQ201310598475
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】葉飛, 郭冰, 李永春, 李強(qiáng), 單日強(qiáng) 申請人:東軟熙康健康科技有限公司