在心電信號中確定其p波位置的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及心電信號處理，更具體地說，涉及一種在心電信號中確定其P波位置 的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 心電圖其實就是一種心臟搏動時電變化的時間-電壓曲線圖。通過特定的安置 在上下肢體和胸前電極來描記心臟電傳導(dǎo)在體表的電位變化。p、QRS、T波是心電圖的重 要特征波形，分別順序?qū)?yīng)著心房去極化、心室去極化、心室復(fù)極化的過程。在心電圖診 斷中，P波時限和幅度、PR間期是診斷心房異常、預(yù)激綜合征、房室傳導(dǎo)阻滯的重要指標(biāo)因 子。而這些參數(shù)獲取的重要一步就是要正確計算出P波的峰值點、起止點位置。國際標(biāo)準(zhǔn) IEC60601-2-51規(guī)定了單道和多道心電圖機專用安全要求，包括記錄和分析心電圖機的重 要性能，其在50. 101. 3. 1中規(guī)定了對心電圖測量出的間期和時限精確度的要求。其中，P波 時限偏離真實結(jié)果的能允許的最大誤差范圍是10mS，這對自動檢測P波起、止點的準(zhǔn)確性 的要求是極高的。近年來，對P波位置檢測進行了深入的研究，檢測方法也較多，如幅度閾 值法、差分法、空間速度檢測法、函數(shù)逼近法等。但關(guān)于P波起、止點的檢測方法顯得相對單 薄，通常有幅度閾值法、直線相交法等?，F(xiàn)有的P波起止點判斷方法在一些情況下，可能會 出現(xiàn)誤差較大的情況，例如，當(dāng)P波上升沿、下降沿有可能出現(xiàn)斜率逐漸變化，整個上升支 或下降支呈綿延圖形，幅度閾值法檢測出的起、止點就很容易外擴；同時，雖然理論上直線 相交法最能抵抗噪聲、P波多形態(tài)的問題，但卻需要首先確定從哪點開始做切線，如何做切 線等等，這些選擇通常會帶來不同的結(jié)果。總的來看，現(xiàn)有的P波起止點判斷方法或難以實 現(xiàn)，或難以應(yīng)對信號的多變性，導(dǎo)致在現(xiàn)有技術(shù)中，一些情況下P波的起止點的判斷結(jié)果出 現(xiàn)較大誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述較難實現(xiàn)、可能使得P波起 止點判斷結(jié)果出現(xiàn)較大誤差的缺陷，提供一種較易實現(xiàn)、判斷結(jié)果的誤差較小的在心電信 號中確定其P波位置的方法及裝置。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種在心電信號中確定其P波 位置的方法，包括如下步驟：
[0005] A)采集并取得心電信號，對得到的心電信號進行預(yù)處理；
[0006] B)在上述經(jīng)過預(yù)處理后的心電信號中取得其QRS波形的初始起點位置；
[0007] C)使用得到的QRS波形的初始起點位置，計算得到P波檢測窗口；對于預(yù)處理后 的心電信號進行低通濾波，得到第一心電信號；使用上述得到的P波檢測窗口在所述第一 心電信號上查找得到P波的峰值位置；
[0008] D)在上述第一心電信號中，依據(jù)所述得到的P波峰值位置，利用差分幅度閾值得 到所述P波峰值兩側(cè)的拐點。
[0009] 更進一步地，還包括如下步驟：
[0010] E)在所述第一心電信號中，依據(jù)上述步驟中得到拐點位置，分別將兩個拐點和所 述P波峰值位置之間的波形分為多段，分別對基線和每段波形進行直線擬合，分別在所述P 波峰值兩側(cè)選擇擬合得到直線中選擇其斜率絕對值最大的與基線段的交點作為P波的起 止點；所述基線段是對不包括所述兩個拐點之間波形的第一心電信號波形的基線的擬合直 線。
[0011] 更進一步地，所述步驟E)中，任意一個拐點和P波峰值位置之間的波形至少被分 為該P波峰值的中值所在的半腰段和由該拐點到所述半腰段之間的起點段。
[0012] 更進一步地，所述步驟A)中，進一步包括如下步驟：
[0013] Al)將采集到的模擬信號進行模擬濾波，并將模擬濾波后的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號， 得到心電fg號；
[0014]A2)對得到的心電信號進行數(shù)字高通濾波和數(shù)字低通濾波。
[0015] 更進一步地，所述步驟B)中，進一步包括：
[0016]BI)對經(jīng)過預(yù)處理后的心電信號進行其通過頻段為0-49HZ的帶通濾波；
[0017]B2)對經(jīng)過上述帶通濾波的信號進行差分濾波，并對得到的差分信息進行平方和 積分運算，提取出該差分信號的包絡(luò)，得到積分方波信號；
[0018]B3)在得到的積分方波信號中檢測其信號幅值，當(dāng)其信號幅值大于設(shè)定的幅度閾 值時，判斷為QRS波峰；并在經(jīng)過預(yù)處理的心電信號的對應(yīng)區(qū)域查找極值，作為QRS的波峰 值點；
[0019] B4)在經(jīng)過預(yù)處理的心電信號上，由其QRS的波峰值點向左檢測其波形幅值，當(dāng)檢 測到波形幅值小于設(shè)定的幅度閾值時，判斷查找到QRS峰值的初始起點位置。
[0020] 更進一步地，所述步驟C)中，進一步包括：
[0021]Cl)使用得到的QRS波形的初始起點位置，計算得到P波檢測窗口；對于預(yù)處理后 的心電信號進行低通濾波，得到第一心電信號；
[0022] C2)以所述第一心電信號作為輸入信號，進行二次樣條小波分解，并得到經(jīng)過小波 分解后的第四層高頻分量信號；
[0023]C3)對所述第四層高頻分量信號進行平滑濾波和去毛刺處理；
[0024]C4)在所述P波檢測窗口內(nèi)搜索所述經(jīng)過平滑濾波和去毛刺處理的第四層高頻分 量信號的極值，確認(rèn)為有效極值后，在所述第一心電信號的極值對之間查找并得到P波峰 值位置。
[0025] 更進一步地，所述步驟D)中，進一步包括：
[0026] Dl)對所述第一心電信號進行差分濾波，取得其差分信號；
[0027]D2)對所述差分信號幅度值進行檢測，當(dāng)分別在所述P波峰值兩側(cè)檢測其幅度值 大于設(shè)定閾值時，判斷其所在位置為P波峰值兩側(cè)的拐點。
[0028] 本發(fā)明還涉及一種實現(xiàn)上述方法的裝置，包括：
[0029] 心電信號預(yù)處理模塊：用于采集并取得心電信號，對得到的心電信號進行預(yù)處 理；
[0030] QRS波形初始起點取得模塊：用于在上述經(jīng)過預(yù)處理后的心電信號中取得其QRS 波形的初始起點位置；
[0031] P波峰值位置取得模塊：用于使用得到的QRS波形的初始起點位置，計算得到P波 檢測窗口；對于預(yù)處理后的心電信號進行低通濾波，得到第一心電信號；使用上述得到的P 波檢測窗口在所述第一心電信號上查找得到P波的峰值位置；
[0032] 拐點位置取得模塊：用于在上述第一心電信號中，依據(jù)所述得到的P波峰值位置， 利用差分幅度閾值得到所述P波峰值兩側(cè)的拐點；
[0033] 更進一步地，還包括：
[0034] P波起始點確定模塊：用于在所述第一心電信號中，依據(jù)上述步驟中得到拐點位 置，分別將兩個拐點和所述P波峰值位置之間的波形分為多段，分別對基線和每段波形進 行直線擬合，分別在所述P波峰值兩側(cè)選擇擬合得到直線中選擇其斜率絕對值最大的與基 線段的交點作為P波的起止點；所述基線段是對不包括所述兩個拐點之間波形的第一心電 信號波形的基線的擬合直線；
[0035] 所述P波起始點確定模塊中，任意一個拐點和P波峰值位置之間的波形至少被分 為該P波峰值的中值所在的半腰段和由該拐點到所述半腰段之間的起點段。
[0036] 更進一步地，所述心電信號預(yù)處理模塊中進一步包括：
[0037] 心電信號取得單元：用于將采集到的模擬信號進行模擬濾波，并將模擬濾波后的 信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，得到心電信號；
[0038] 數(shù)字濾波單元：用于對得到的心電信號進行數(shù)字高通濾波和數(shù)字低通濾波；
[0039] 所述QRS波形初始起點取得模塊中進一步包括：
[0040] 帶通濾波單元：用于對經(jīng)過預(yù)處理后的心電信號進行其通過頻段為1-49HZ的帶 通濾波；
[0041] 積分方波信號取得單元：用于對經(jīng)過上述帶通濾波的信號進行差分濾波，并對得 到的差分信息進行平方和積分運算，提取出該差分信號的包絡(luò)，得到積分方波信號；
[0042] QRS波峰查找單元：用于在得到的積分方波信號中檢測其信號幅值，當(dāng)其信號幅 值大于設(shè)定的幅度閾值時，判斷為QRS波峰；并在經(jīng)過預(yù)處理的心電信號的對應(yīng)區(qū)域查找 極值，作為QRS的波峰值點；
[0043] 初始起始位置判斷單元：用于在經(jīng)過預(yù)處理的心電信號上，由其QRS的波峰值點 向左檢測其波形幅值，當(dāng)檢測到波形幅值小于設(shè)定的幅度閾值時，判斷查找到QRS峰值的 初始起點位置；
[0044] 所述P波峰值取得模塊中進一步包括：
[0045] 第一心電信號取得單元：用于使用得到的QRS波形的初始起點位置，計算得到P波 檢測窗口；對于預(yù)處理后的心電信號進行低通濾波，得到第一心電信號；
[0046] 小波分解單元：用于以所述第一心電信號作為輸入信號，進行二次樣條小波分解， 并得到經(jīng)過小波分解后的第四層高頻分量信號；
[0047] 信號平滑單元：用于對所述第四層高頻分量信號進行平滑濾波和去毛刺處理；
[0048] P波峰值位置確定單元：用于在所述P波檢測窗口內(nèi)搜索所述經(jīng)過平滑濾波和去 毛刺處理的第四層高頻分量信號的極值，確認(rèn)為有效極值后，在所述第一心電信號