一種基于心電測度的測謊方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于心電測度的新型測謊方法。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的測謊技術主要使用皮膚電活動水平指標、心率均值和心率變異率指標作為生理測度，當皮膚電導水平在測謊期間出現(xiàn)明顯大于基線的抬升，或當心率均值(或心率變異率)明顯大于基線，則作出心理狀態(tài)異常的判斷。這兩種傳統(tǒng)指標的不足在于:當被測者大汗淋漓時，皮膚電的事件相關反應不明顯；姿勢改變、說話等正常身體活動也會導致皮膚電水平、心率均值或心率變異率的明顯變大，從而使這些傳統(tǒng)指標無法正確指示測謊環(huán)境下的心理狀態(tài)異常。
[0003]因此，本發(fā)明要解決的問題是:提供一種基于心電測度的新型測謊技術，使得基于新型心電和心率指標的測謊技術能夠準確地判斷出心理壓力狀態(tài)下出現(xiàn)的異常的焦慮生理反應，提高基于心電信號的測謊技術的擊中率，降低其虛報率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于心電測度的新型測謊技術，其特征在于，所述量化方法包括以下步驟:
(51)、采集非壓力狀態(tài)下的心電信號；
(52)、實施與測謊事件相關的面對專家的問答；
(53)、與(S2)同步采集心電和心率信號，該步驟包括:
采集心電信號，根據(jù)心電R波的位置得到用RR間隔序列表示的心率信號；
(54)、對心率數(shù)據(jù)計算并比較其相鄰兩個RR間期的長度；
(55)、對心率數(shù)據(jù)計算其均值；
(56)、對心率數(shù)據(jù)計算其局部Hurst指數(shù)的取值范圍；
(57)、檢測高度壓力下的焦慮心態(tài)，該步驟包括:
非壓力狀態(tài)下心電各片段波正常，而事件相關問題的連續(xù)問答時間內(nèi)間歇性多次出現(xiàn)QRS復合波或T波異常，則提示被測者出現(xiàn)焦慮心態(tài)；
非壓力狀態(tài)下心率正常漲落，而事件相關問題的連續(xù)問答時間內(nèi)間歇性多次出現(xiàn)早搏心率，則提示被測者出現(xiàn)焦慮心態(tài)；
非壓力狀態(tài)下心率正常漲落，而事件相關問題的連續(xù)問答時間內(nèi)出現(xiàn)心動過速，且心率局部Hurst指數(shù)范圍縮小到小于閾值，則提示被測者出現(xiàn)焦慮心態(tài)；
本發(fā)明的有益效果在于:首先，本發(fā)明所使用的四個心電/心率測度都經(jīng)過實驗室數(shù)據(jù)的驗證，可以有效地指示心理壓力狀態(tài)下出現(xiàn)的焦慮情緒。其次，本發(fā)明所采用的局部Hurst指數(shù)取值范圍指標還未被其他研究和技術用于測謊，但發(fā)明人通過實驗室數(shù)據(jù)已證明，心動過速與極度縮小的局部Hurst指數(shù)取值范圍的同時出現(xiàn)具有表征心理壓力下極度焦慮情緒的能力。最后，僅當焦慮時出現(xiàn)心電片段波異?；蛟绮?，這一現(xiàn)象雖然只出現(xiàn)在極少實驗室被試身上(概率分別約為3%和6%)，但是它們的確是心理壓力和焦慮情緒誘發(fā)心電改變的結果，因此，將這兩種測度用于心電無病理改變的被測者，可以準確地檢測到在測謊環(huán)境下事件相關問題連續(xù)問答期間出現(xiàn)的異常焦慮心態(tài)。
【附圖說明】
[0005]圖1為本發(fā)明的流程圖；
圖2為實施例中基線正常心電引起的心電片段波變形的示意圖；
圖3為實施例中心理壓力下焦慮心態(tài)引起的心電片段波變形的示意圖；
圖4為實施例中基線正常心電引起早搏心電的示意圖；
圖5為實施例中心理壓力下焦慮心態(tài)引起早搏心電的示意圖；
圖6為實施例中基線正常心率局部Hurst指數(shù)取值范圍示意圖；
圖7為實施例中心理壓力下焦慮心態(tài)引起心率局部Hurst指數(shù)取值范圍極度縮小的示意圖。
【具體實施方式】
[0006]
下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明:
如圖1所示，本發(fā)明的基于心電測度的新型測謊方法，包括心電和心率的采集，心電片段波異常的檢測，早搏波的檢測，心率局部Hurst指數(shù)取值范圍的計算和心率均值的計算。
[0007]其中心率是從心電信號的R波定位和RR間隔中計算得到，心電信號是直接通過生理采集設備得到。R波定位和RR間隔計算有多種成熟的通用方法，比如采用自適應閾值和域加窗法定位 R 波幅度，如參考文獻 http://www.pudn.com/downloadsl64/sourcecode/math
/detail746467.html。
[0008]心電片段波異常的檢測，主要是檢測反映心室去極化和復極化的QRS復合波和T波的非特異性改變。首先須確定基線心電無病理性特異改變，然后檢測事件相關連續(xù)問答測謊期間的心電是否出現(xiàn)如圖2和圖3所示的QRS復合波和T波異常。
[0009]早搏波的檢測，是找出一次正常QRS復合波之后過早出現(xiàn)的QRS復合波，這種早搏QRS復合波導致其緊鄰的前一個RR間期比緊鄰的后一個RR間期短得多，打破了 RR間期正常漲落的規(guī)律，導致由兩次RR間期形成了極小尺度內(nèi)的尖峰。圖5標示了焦慮情緒下3次早搏QRS復合波。
[0010]心率的局部Hurst指數(shù)取值范圍的計算可分為以下幾步。首先，用Gauss小波對心率序列進行連續(xù)小波變換，小波變換的最小尺度可取為信號采樣間隔的2000倍左右，最大尺度可取為小于觀測時間內(nèi)總的RR間隔個數(shù)的1/5左右。比如，信號采樣間隔為1/400秒，則小波變換的最小尺度可取為8.05 ;若觀測時間內(nèi)有104個RR間隔，則小波變換的最大尺度可取為18.76。小波變換的尺度步進可取為2X1.01% i為整數(shù)且使得每一個尺度都落在最小尺度和最大尺度之間。其次，對RR間隔序列的每一個觀測值位置，取各種小波變換尺度下該位置上小波變換系數(shù)的最大值的絕對值作為該位置上的局部Hurst指數(shù)。最后，對觀測時間內(nèi)所有的局部Hurst指數(shù)，計算其取值范圍，即用最大局部Hurst指數(shù)減去最小局部Hurst指數(shù)。在小波變換過程后，去掉RR間隔序列頭和尾部等于最大小波變換尺度的小波系數(shù)數(shù)據(jù)點后，再計算局部Hurst指數(shù)的取值范圍，這樣做的原因是排除小波變換的邊界效應。實驗室數(shù)據(jù)分析結果顯示，局部Hurst指數(shù)取值范圍的經(jīng)驗閾值為0.31，當局部Hurst指數(shù)取值范圍小于該經(jīng)驗閾值時，提示異常焦慮心態(tài)的出現(xiàn)，如圖6和圖7所不O
[0011]心率的均值采用觀察時間內(nèi)所有RR間隔長度相加再除以總的RR間隔個數(shù)的方式進行計算。心率均值易受說話和身體動作的影響，實驗室數(shù)據(jù)分析結果得到的經(jīng)驗閾值是，靜息態(tài)下提示焦慮心態(tài)的閾值為0.6418，說話和正常身體活動下提示焦慮心態(tài)的閾值為 0.5671。
[0012]以上對本發(fā)明的描述是說明性的，而非限制性的，本專業(yè)技術人員理解，在權利要求限定的精神與范圍之內(nèi)可對其進行許多修改、變化或等效，但是它們都將落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種基于心電測度的測謊方法，其特征在于，所述測謊方法包括以下步驟: (51)、采集非壓力狀態(tài)下的心電信號； (52)、實施與測謊事件相關的面對專家的問答； (53)、與(S2)同步采集心電和心率信號，該步驟包括: 采集心電信號，根據(jù)心電R波的位置得到用RR間隔序列表示的心率信號； (54)、對心率數(shù)據(jù)計算并比較其相鄰兩個RR間期的長度； (55)、對心率數(shù)據(jù)計算其均值； (56)、對心率數(shù)據(jù)計算其局部Hurst指數(shù)的取值范圍； (57)、檢測高度壓力下的焦慮心態(tài)，該步驟包括: 非壓力狀態(tài)下心電各片段波正常，而事件相關問題的連續(xù)問答時間內(nèi)間歇性多次出現(xiàn)QRS復合波或T波異常，則提示被測者出現(xiàn)焦慮心態(tài)； 非壓力狀態(tài)下心率正常漲落，而事件相關問題的連續(xù)問答時間內(nèi)間歇性多次出現(xiàn)早搏心率，則提示被測者出現(xiàn)焦慮心態(tài)； 非壓力狀態(tài)下心率正常漲落，而事件相關問題的連續(xù)問答時間內(nèi)出現(xiàn)心動過速，且心率局部Hurst指數(shù)范圍縮小到小于閾值，則提示被測者出現(xiàn)焦慮心態(tài)。2.如權利要求1所述的基于心電測度的測謊方法，其特征在于，測謊之前，需要得到非壓力狀態(tài)下的心電數(shù)據(jù)，計算心率均值和局部Hurst指數(shù)范圍，并使用該數(shù)據(jù)判斷被測者是否有病理性心電改變，若無，方可適用本方法進行測謊。3.如權利要求1或2所述的基于心電測度的測謊方法，其特征在于，在步驟S2中的事件相關問題的連續(xù)問答時間需至少包含104個RR間期，該時間長度不少于90秒。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于心電測度的新型測謊方法，包括心電和心率的采集，心電片段波異常的檢測，早搏波的檢測，心率局部Hurst指數(shù)取值范圍的計算和心率均值的計算。在非劇烈運動狀態(tài)下,同時出現(xiàn)短的RR間期均值和極度縮小的局部Hurst指數(shù)取值范圍,提示了處于高度心理壓力下害怕他人負面評價的心態(tài)；在非心理壓力狀態(tài)下心電各片段波正常，且心率有正常的漲落，而在心理壓力狀態(tài)下出現(xiàn)QRS復合波間歇性變形、T波間歇性變形，或早搏波，也提示了害怕他人負面評價的心態(tài)。通過檢測心電片段波異常、早搏波、心動過速和極度縮小的局部Hurst指數(shù)取值范圍四個測度，得到一種可在高度心理壓力下檢測到焦慮心態(tài)的新型測謊方法。
【IPC分類】A61B5/16, A61B5/0402
【公開號】CN105212921
【申請?zhí)枴緾N201510640260
【發(fā)明人】溫萬惠, 劉光遠
【申請人】西南大學
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年10月8日