动态心电数据自适应高效存储方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010111941.4

申请日:

20100206

公开号:

CN101773392B

公开日:

20121003

当前法律状态:

有效性:

失效

法律详情:

IPC分类号:

A61B5/0402

主分类号:

A61B5/0402

申请人:

珠海康心电子科技有限公司

发明人:

上官卫华,许永平,史谦,吴世宇,谷继,叶卫,刘振雨

地址:

519020 广东省珠海市拱北侨光路西南大厦410室

优先权:

CN201010111941A

专利代理机构:

广东秉德律师事务所

代理人:

杨焕军

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内容摘要

本发明涉及一种动态心电数据自适应高效存储方法,提供了一种在心电主波位置提取基础上的心电数据存储方案,可以根据心率以及心电波形特征信息自适应的选择数据存储方式。当心率较大时(即预存储心动周期的主波极大值点与在先心动周期的主波极大值点的间隔小于定义的心动周期数据长度),划分的前、后心电波形可能会发生重叠,破坏心电波形的重复性,为了更好的恢复存储前的波形,选择全部存储数据;当预存储心动周期的主波极大值点与在先心动周期的主波极大值点的间隔不小于定义的心动周期数据长度时,根据心电波形情况建立相应的模板,相同的波形存储时用模板代号代替,这样大大减少了的数据的存储量,提高了数据的存储效率,并且保持了良好的波形可信度。

权利要求书

1.一种动态心电数据自适应高效存储方法,包括如下步骤:(1)采集一定长度的心电数据片段;(2)对所述心电数据片段进行特征点的提取,特征点至少包括每个心动周期QRS波群中主波极大值点【P(i),V(i)】,P(i)为位置,V(i)为对应的电压幅值;定义每个心动周期数据长度为K秒,数据长度K取0.60S,且以QRS波群中主波极大值点P(i)为基准,P(i)之前分配0.20S,P(i)之后分配0.40S;以每个主波极大值点为基准,根据定义的心动周期数据长度将心电数据片段进行划分;(3)选择划分后的某一心动周期的心电数据作为第一模板,保存该第一模板的全部数据及模板代号,并存储第一模板之前的全部心电数据;(4)判断预存储的心动周期的主波极大值点与其在先心动周期的主波极大值点的间隔是否小于K秒,是则进行(a),否则进行(b):(a)除去与其在先心动周期的重叠部分保存预存储心动周期的其他数据;(b)存储预存储心动周期前、其在先心动周期后的数据,并将预存储心动周期的数据与最接近的模板进行特征点吻合判断,如果特征点吻合则存储相应模板代号,如果不吻合则将该预存储心动周期的数据建立为新的模板,并给予新的模板代号;(5)重复步骤(4);其特征在于:所述特征点还包括每个心动周期的:P波极大值点【P(i),V(i)】,T波极大值点【P(i),V(i)】,QRS波群极小值点【P(i),V(i)】。 2.根据权利要求1所述的动态心电数据自适应高效存储方法,其特征在于:所述特征点的提取方法具体为:①获取第i个心动周期QRS波群中主波极大值点,位置记为P(i),对应的电压幅值记为V(i),②在主波极大值点P(i)之前0.07S到0.20S数据范围内寻找电压幅值最大值点,位置记为P(i),对应的电压幅值记为V(i),③在主波极大值点P(i)之后0.07S到0.40S数据范围内寻找电压幅值最大值点,位置记为P(i),对应的电压幅值记为V(i),④在P(i)与P(i)之间数据范围内,寻找幅值最小值点,位置记为P(i),对应的电压幅值记为V(i)。 3.根据权利要求1所述的动态心电数据自适应高效存储方法,其特征在于:所述将预存储心动周期的数据与最接近的模板进行特征点吻合判断的方法,具体为:首先,以预存储心动周期数据与最接近的模板的主波极大值点为基准,判断其它特征点位置是否吻合,是则判定初步吻合,否则判定与模板不吻合;与模板初步吻合后,判断四个特征点对应的幅值是否与模板特征点幅值相对一致,若一致,则判断本心动周期波形与模板吻合;若不一致,则判断与模板不吻合。 4.根据权利要求3所述的动态心电数据自适应高效存储方法,其特征在于:模板吻合判断前,对心动周期的四个特征点幅值进行矫正,矫正过程如下:(1)求取第一模板QRS波群主波极大值点0.10S之前八个数据幅值的平均值,并求取第一模板QRS波群主波极大值点0.10S之后八个数据幅值的平均值,再求两者平均值mean;(2)求取每个心动周期P(i)0.10S之前相邻八个数据幅值的平均值,并求取每个心动周期P(i)0.10S之后相邻八个数据幅值的平均值,再求两者平均值mean(i),以mean(i)与mean的差值作为漂移值,用每个心动周期四个特征点的幅值减去该心动周期对应的漂移值即为矫正后的特征点的幅值。 5.根据权利要求3或4所述的动态心电数据自适应高效存储方法,其特征在于:判断预存储心动周期的特征点是否与模板的特征点吻合,具体判断过程如下:(1)判断预存储心动周期中除主波极大值点外的其他特征点位置与模板中相对应特征点位置之差的绝对值是否都小于相应的特定的阈值,即|(P(i)-P(模板))-(P(i)-P(模板))|<th1,|(P(i)-P(模板))-(P(i)-P(模板))|<th2,且|(P(i)-P(模板))-(P(i)-P(模板))|<th3,其中,th1、th2、th3为判断的阈值,是则判定此心动周期与模板初步吻合,否则判定此心动周期与模板不吻合;(2)判定与模板初步吻合后,判断|(V(i)-V(模板))|*a+|(V(i)-V(模板))|*b+|(V(i)-V(模板))|*c+|(V(i)-V(模板))|是否小于某个特定的阈值th4,其中,a、b、c分别为加权系数,是则判断此心动周期与模板吻合,否则判断此心动周期与模板不吻合。 6.根据权利要求1所述的动态心电数据自适应高效存储方法,其特征在于:选择最接近的模板的判断方法是:以V(i)、V(i)和V(i)的和值作为参考,哪一模板的该三个幅值和与预存储心动周期的该三个幅值和接近,则选取该模板作为最接近的模板。

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种动态心电数据存储方法,属于生物医学工程中医学数据存 储领域。

【背景技术】

动态心电图(ambulatory electrocardiograph,AECG)是指长时间连续记录 的体表心电图,1961年由美国Norman J.Holter发明问世,迄今临床中仍广泛 将其称为“Holter”。动态心电图采集的大量心电数据信息通过记录设备进行 储存,通过回放分析系统进行心电图形的浏览与分析,用于科学研究或新产品 的开发。随着生活水平的提高,科学技术的发展,对心脏疾病的关注程度日益 提高,家庭式的远程心电监护产品因可以实时上传心电数据供远程终端分析判 断,并提供相应的救助服务而成为研究的一个焦点。能够高效的存储数据,减 轻传输数据的压力,是目前研究的一个热点。从另一个角度来讲,心电波形短 期时间具有相对稳定性的特点,但对某些心脏疾病而言,因疾病发展状况心电 波形在一定时间内会有演变,能高效保存各个时期的心电数据是十分必要的。

【发明内容】

本发明基于心电波形的特点,提供一种动态心电数据自适应高效存储方 法。

上述目的由以下技术方案实现:

一种动态心电数据自适应高效存储方法,包括如下步骤:

(1)采集一定长度的心电数据片段;

(2)对所述心电数据片段进行特征点的提取,特征点至少包括每个心动 周期QRS波群中主波极大值点【PR(i),VR(i)】,PR(i)为位置,VR(i)为对应的电压幅值;定义每个心动周期数据长度为K秒,数据长度K取 0.60S,且以QRS波群中主波极大值点PR(i)为基准,PR(i)之前分配 0.20S,PR(i)之后分配0.40S;以每个主波极大值点为基准,根据定义的心动 周期数据长度将心电数据片段进行划分;

(3)选择划分后的某一心动周期的心电数据作为第一模板,保存该第一 模板的全部数据及模板代号,并存储第一模板之前的全部心电数据;

(4)判断预存储的心动周期的主波极大值点与其在先心动周期的主波极 大值点的间隔是否小于K秒,是则进行(a),否则进行(b):(a)除去与 其在先心动周期的重叠部分保存预存储心动周期的其他数据;(b)存储预存 储心动周期前、其在先心动周期后的数据,并将预存储心动周期的数据与最接 近的模板进行特征点吻合判断,如果特征点吻合则存储相应模板代号,如果不 吻合则将该预存储心动周期的数据建立为新的模板,并给予新的模板代号;

(5)重复步骤(4);

其特征在于:所述特征点还包括每个心动周期的:P波极大值点【PP(i),VP(i)】,T波极大值点【PT(i),VT(i)】,QRS波群极小值点 【PD(i),VD(i)】。

所述特征点的提取方法具体为:①获取第i个心动周期QRS波群中主波极 大值点,位置记为PR(i),对应的电压幅值记为VR(i),②在主波极大值点 PR(i)之前0.07S到0.20S数据范围内寻找电压幅值最大值点,位置记为PP(i),对应的电压幅值记为VP(i),③在主波极大值点PR(i)之后0.07S到 0.40S数据范围内寻找电压幅值最大值点,位置记为PT(i),对应的电压幅值 记为VT(i),④在PP(i)与PT(i)之间数据范围内,寻找幅值最小值点, 位置记为PD(i),对应的电压幅值记为VD(i)。

所述将预存储心动周期的数据与最接近的模板进行特征点吻合判断的方 法,具体为:首先,以预存储心动周期数据与最接近的模板的主波极大值点为 基准,判断其它特征点位置是否吻合,是则判定初步吻合,否则判定与模板不 吻合;与模板初步吻合后,判断四个特征点对应的幅值是否与模板特征点幅值 相对一致,若一致,则判断本心动周期波形与模板吻合;若不一致,则判断与 模板不吻合。

模板吻合判断前,对心动周期的四个特征点幅值进行矫正,矫正过程如 下:

(1)求取第一模板QRS波群主波极大值点0.10S之前八个数据幅值的平 均值,并求取第一模板QRS波群主波极大值点0.10S之后八个数据幅值的平均 值,再求两者平均值mean;

(2)求取每个心动周期PR(i)0.10S之前相邻八个数据幅值的平均值, 并求取每个心动周期PR(i)0.10S之后相邻八个数据幅值的平均值,再求两者 平均值mean(i),以mean(i)与mean的差值作为漂移值,用每个心动周期 四个特征点的幅值减去该心动周期对应的漂移值即为矫正后的特征点的幅值。

判断预存储心动周期的特征点是否与模板的特征点吻合,具体判断过程如 下:

(1)判断预存储心动周期中除主波极大值点外的其他特征点位置与模板 中相对应特征点位置之差的绝对值是否都小于相应的特定的阈值,即|(PP(i)-PP(模板))-(PR(i)-PR(模板))|<th1,|(PT(i)-PT(模 板))-(PR(i)-PR(模板))|<th2,且|(PD(i)-PD(模板))-(PR(i)-PR(模板))|<th3,其中,th1、th2、th3为判断的阈值,是则判定此 心动周期与模板初步吻合,否则判定此心动周期与模板不吻合;

(2)判定与模板初步吻合后,判断|(VP(i)-VP(模板))|*a+|(VT(i)-VT(模板))|*b+|(VD(i)-VD(模板))|*c+|(VR(i)-VR(模 板))|是否小于某个特定的阈值th4,其中,a、b、c分别为加权系数,是则 判断此心动周期与模板吻合,否则判断此心动周期与模板不吻合。

所述选择最接近的模板的判断方法是:以VR(i)、VT(i)和VD(i)的 和值作为参考,哪一模板的该三个幅值和与预存储心动周期的该三个幅值和接 近,则选取该模板作为最接近的模板。

本发明的有益效果在于:它可以根据心率以及心电波形特征信息自适应的 选择数据存储方式,从而提供了一种在心电主波位置提取基础上的心电数据存 储方案。具体地,当心率较大时(即预存储心动周期的主波极大值点与在先心 动周期的主波极大值点的间隔小于定义的心动周期数据长度),划分的前、后 心电波形可能会发生重叠,破坏心电波形的重复性,为了更好的恢复存储前的 波形,选择全部存储数据;当预存储心动周期的主波极大值点与在先心动周期 的主波极大值点的间隔不小于定义的心动周期数据长度时,根据心电波形情况 建立相应的模板,相同的波形存储时用模板代号代替,这样大大减少了的数据 的存储量,提高了数据的存储效率,并且保持了良好的波形可信度。本发明提 供的方法还便于操作,而且压缩失真率较低。

【附图说明】

图1为包含若干心动周期的特定长度的心电数据片段的波形图;

图2为某心动周期四个特征点信息提取流程图;

图3为某个心动周期四个特征点信息提取结果的相应波形图;

图4为心电数据自适应高效存储流程图。

【具体实施方式】

下面结合附图对动态心电数据自适应高效存储方法的最佳实施例进行详细 说明。

参见图1,首先采集包含若干心动周期的特定长度的心电数据片段,如果 存在基线漂移影响,则要对心电数据片段进行截止频率为0.05Hz的数字高通 滤波,滤除基线漂移的影响。当然,如果不存在基线漂移或已经通过硬件消除 基线漂移,则该步骤可以省略。把心电数据片段依照心动周期进行划分,依经 验值,每个心动周期定义数据长度为0.60s,且以各个QRS波群中主波极大值 点PR(i)为基准,PR(i)之前分配0.20S,PR(i)之后分配0.40S。

参见图2,接下来对各个心动周期分别进行特征点的提取,以第i个心动 周期为例,具体方法为:①提取第i个心动周期QRS波群中主波极大值点,位 置记为PR(i),对应的电压幅值记为VR(i),②在主波极大值点PR(i)之 前0.07S到0.20S数据范围内(0.13S内)寻找电压幅值最大值点,位置记为PP(i),对应的电压幅值记为VP(i),③在主波极大值点PR(i)之后0.07S到 0.40S数据范围内(0.33S内)寻找电压幅值最大值点,位置记为PT(i),对 应的电压幅值记为VT(i),④在PP(i)与PT(i)之间数据范围内,寻找幅 值最小值点,位置记为PD(i),对应的电压幅值记为VD(i),提取的特征 点如图3所示。由上可知,每个心动周期的特征点包括QRS波群中主波极大 值点【PR(i),VR(i)】,P波极大值点【PP(i),VP(i)】,T波极大值 点【PT(i),VT(i)】,QRS波群极小值点【PD(i),VD(i)】。

结合图1所示,保存第2个QRS波群主波极大值点PR(2)位置之前0.2s 到之后0.4s的心电数据(即划分的第二个心动周期)作为第一模板,保存该第 一模板的全部数据及模板代号,它包含有四个特征点对应的位置信息和幅值信 息以及0.60S的心电幅值数据,用此0.60S的模板心电数据作为滑动窗口进行 模板吻合判断(下文详述)。选择第二个心动周期作为模板的原因主要是第一 个心动周期的心电数据可能不稳定,当然也可以选择其他的心动周期作为第一 模板。此外,还存储第一模板之前的全部心电数据。

第一模板之后各心动周期的心电数据将根据心率以及心电波形特征信息自 适应的选择数据存储方式,结合图4及图1说明如下:

首先,判断第三心动周期的主波极大值点PR(3)与第二心动周期的主波 极大值点PR(2)的间隔是否小于0.60秒,如果小于0.60秒(即当前心率大 于100次),说明按照划分的前后心电波形发生重叠,破坏心电波形的重复 性,此时不进行模板吻合的判断,为了更好的恢复存储前的波形,除去与第二 心动周期的重叠的部分保存第三心动周期的其他数据。如果第三心动周期的主 波极大值点PR(3)与在第二动周期的主波极大值点PR(2)的间隔不小于 0.60秒(即心率小于100次情况下),则进行模板吻合判断:将第一模板向 后移动PR(3)-PR(2)个数据长度,即以第三心动周期与第一模板的主波极 大值点为基准,由四个特征点对比判断第三心动周期的波形是否与第一模板吻 合,如果特征点吻合则存储第一模板代号,存储第二心动周期后、第三心动周 期前的数据,如果不吻合则将第三心动周期的数据建立为第二模板,以此类 推,进行下一个心动周期数据的判断与存储,并按照此过程完成整个数据片段 的存储。

如果已经存在两个以上模板时,预存储心动周期的判断及存储过程选择与 之最接近的模板进行。在有多个心电模板的情况下,依据预存储心动周期的主 波幅值VR、VT和VD进行模板的匹配选择,例如以VR、VT和VD的和值作为 参考,哪一模板的该三个幅值和与预存储心动周期的该三个幅值和接近,则选 取该模板作为最接近的模板,依照最匹配的模板进行是否吻合的判断。

以第三心动周期和第一模板为例,说明基于特征点来判断预存储的心动周 期数据与最接近的模板是否吻合的具体方法:

首先,矫正第三心动周期的四个特征点幅值,减少基线漂移对波形带来的 影响。如果不存在基线漂移影响则此步骤可省略。

其次,将第一模板向后移动PR(3)-PR(2)个数据长度,即以第三心动 周期与第一模板的主波极大值点为基准,判断其它特征点位置是否吻合,如果 吻合则判定第三心动周期与第一模板初步吻合,进行下一步判断;如果不吻 合,则判定第三心动周期与第一模板不吻合。

然后,如果第三心动周期与第一模板初步吻合后,进而判断矫正后四个特 征点对应的幅值是否与第一模板特征点幅值相对一致,若一致,则判断第三心 动周期波形与第一模板吻合;若不一致,则判断第三心动周期波形与第一模板 不吻合。

上述方法中,对心动周期波形四个特征点幅值矫正过程如下:

(1)求取第一模板中QRS波群主波的位置PR(2)0.10S之前八个数据幅 值的平均值,并求取QRS波群主波的位置PR(2)0.10S之后八个数据幅值的 平均值,再求两者平均值mean。

(2)求取每个心动周期PR(i)0.10S之前相邻八个数据幅值的平均值, 并求取QRS波群主波的位置PR(i)0.10S之后相邻八个数据幅值的平均值, 再求两者平均值mean(i),以mean(i)与mean的差值作为漂移值,用每个 心动周期四个特征点的幅值减去该心动周期对应的漂移值即为矫正后的特征点 的幅值。

值得说明的是,上述方法中判断预存储心动周期的特征点是否与模板的特 征点吻合,并不是指预存储心动周期特征点的位置和幅值与模板的特征点完全 相同,而是指预存储心动周期特征点位置和幅值与模板的特征点的差值小于设 定即认为吻合,具体判断过程如下:

(1)以第一模板为例,判断预存储心动周期中四个特征点位置与第一模 板中相对应特征点位置之差的绝对值都小于相应的特定的阈值,则判断与模板 初步吻合。若|(PP(i)-PP(2))-(PR(i)-PR(2))|<th1,|(PT(i)-PT(2))-(PR(i)-PR(2))|<th2,且|(PD(i)-PD(2))-(PR(i)-PR(2))|<th3,其中,th1、th2、th3为判断的阈值,应根据采样时的 误差状况取一个稍大于零的值,如th1取0.004S,th2取0.004S,th3取 0.006S,则判定此心动周期与第一模板初步吻合。

(2)判定与模板初步吻合后,判断|(VP(i)-VD(2))|*a+|(VT(i)-VT(2))|*b+|(VD(i)-VD(2))|*c+|(VR(i)-VR(2))|是 否小于某个特定的阈值th4(其中,a、b、c分别为加权系数,a、b、c的取值 可以根据采集对象的生理特征、经验值或者有针对性的要求灵活确定,鉴于 VT与VP幅值相对较大,因采样等因素不可避免会造成相邻两个心动周期特征 值差异的存在,故对其设置相应较低的加权系数,以便客观地进行吻合判断。 例如本实施例根据经验将其确定为a=1.5,b=1,c=1.5),是则判断此心动周 期与模板吻合,否则判断此心动周期与模板不吻合。

在心动周期波形与模板是否吻合判断时,因采集时或其他一些客观因素, 相邻两个主波幅值会有差异,而且在PP(i)与PT(i)之间最小幅值点位置也 会有些差异,故在进行吻合判断时,相对降低其加权系数,以使其更符合实际 情况,提高存储的可靠度。

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1、(10)授权公告号 CN 101773392 B (45)授权公告日 2012.10.03 CN 101773392 B *CN101773392B* (21)申请号 201010111941.4 (22)申请日 2010.02.06 A61B 5/0402(2006.01) (73)专利权人 珠海康心电子科技有限公司 地址 519020 广东省珠海市拱北侨光路西南 大厦 410 室 (72)发明人 上官卫华 许永平 史谦 吴世宇 谷继 叶卫 刘振雨 (74)专利代理机构 广东秉德律师事务所 44291 代理人 杨焕军 WO 2006/057735 A1,2006.06.01, 全文 . CN。

2、 101257842 A,2008.09.03, 全文 . 马杰 等 . 一种综合的心电数据压缩方 法 .复旦学报 ( 自然科学版 ) .1998, 第 37 卷 ( 第 6 期 ), 第 759-764 页 . 洪庆月 等 . 心电图数据压缩技术 .电子器 件 .1996, 第 19 卷 ( 第 3 期 ), 第 210-214 页 . Jalaleddine S M S 等 . 心电图数据压缩技 术 .国外医学 . 生物医学工程分册 .1990, 第 13 卷 ( 第 5 期 ), 第 257-267 页 . 赵勇 等 . 基于 ECG 形状的心电数据分类压 缩 .中国医疗器械杂志 .19。

3、95, 第 19 卷 ( 第 4 期 ), 第 213-217. (54) 发明名称 动态心电数据自适应高效存储方法 (57) 摘要 本发明涉及一种动态心电数据自适应高效存 储方法, 提供了一种在心电主波位置提取基础上 的心电数据存储方案, 可以根据心率以及心电波 形特征信息自适应的选择数据存储方式。当心率 较大时 ( 即预存储心动周期的主波极大值点与在 先心动周期的主波极大值点的间隔小于定义的心 动周期数据长度 ), 划分的前、 后心电波形可能会 发生重叠, 破坏心电波形的重复性, 为了更好的恢 复存储前的波形, 选择全部存储数据 ; 当预存储 心动周期的主波极大值点与在先心动周期的主波 极。

4、大值点的间隔不小于定义的心动周期数据长度 时, 根据心电波形情况建立相应的模板, 相同的波 形存储时用模板代号代替, 这样大大减少了的数 据的存储量, 提高了数据的存储效率, 并且保持了 良好的波形可信度。 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 刘超 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 3 页 1/2 页 2 1. 一种动态心电数据自适应高效存储方法, 包括如下步骤 : (1) 采集一定长度的心电数据片段 ; (2) 对所述心电数据片段进行特征点的提取, 特征点至少包括每。

5、个心动周期 QRS 波群 中主波极大值点 【PR(i), VR(i)】 , PR(i)为位置, VR(i)为对应的电压幅值 ; 定义每个心动周期 数据长度为 K 秒, 数据长度 K 取 0.60S, 且以 QRS 波群中主波极大值点 PR(i) 为基准, PR(i) 之前分配 0.20S, PR(i) 之后分配 0.40S ; 以每个主波极大值点为基准, 根据定义的心动周期 数据长度将心电数据片段进行划分 ; (3) 选择划分后的某一心动周期的心电数据作为第一模板, 保存该第一模板的全部数 据及模板代号, 并存储第一模板之前的全部心电数据 ; (4) 判断预存储的心动周期的主波极大值点与其在先。

6、心动周期的主波极大值点的间隔 是否小于 K 秒, 是则进行 (a), 否则进行 (b) : (a) 除去与其在先心动周期的重叠部分保存 预存储心动周期的其他数据 ; (b) 存储预存储心动周期前、 其在先心动周期后的数据, 并将 预存储心动周期的数据与最接近的模板进行特征点吻合判断, 如果特征点吻合则存储相应 模板代号, 如果不吻合则将该预存储心动周期的数据建立为新的模板, 并给予新的模板代 号 ; (5) 重复步骤 (4) ; 其特征在于 : 所述特征点还包括每个心动周期的 : P 波极大值点 【PP(i), VP(i)】 , T 波极 大值点 【PT(i), VT(i)】 , QRS 波群。

7、极小值点 【PD(i), VD(i)】 。 2. 根据权利要求 1 所述的动态心电数据自适应高效存储方法, 其特征在于 : 所述特征 点的提取方法具体为 : 获取第i个心动周期QRS波群中主波极大值点, 位置记为PR(i), 对 应的电压幅值记为 VR(i), 在主波极大值点 PR(i) 之前 0.07S 到 0.20S 数据范围内寻找电 压幅值最大值点, 位置记为 PP(i), 对应的电压幅值记为 VP(i), 在主波极大值点 PR(i) 之 后 0.07S 到 0.40S 数据范围内寻找电压幅值最大值点, 位置记为 PT(i), 对应的电压幅值记 为 VT(i), 在 PP(i) 与 PT。

8、(i) 之间数据范围内, 寻找幅值最小值点, 位置记为 PD(i), 对应的 电压幅值记为 VD(i)。 3. 根据权利要求 1 所述的动态心电数据自适应高效存储方法, 其特征在于 : 所述将预 存储心动周期的数据与最接近的模板进行特征点吻合判断的方法, 具体为 : 首先, 以预存储 心动周期数据与最接近的模板的主波极大值点为基准, 判断其它特征点位置是否吻合, 是 则判定初步吻合, 否则判定与模板不吻合 ; 与模板初步吻合后, 判断四个特征点对应的幅值 是否与模板特征点幅值相对一致, 若一致, 则判断本心动周期波形与模板吻合 ; 若不一致, 则判断与模板不吻合。 4. 根据权利要求 3 所述。

9、的动态心电数据自适应高效存储方法, 其特征在于 : 模板吻合 判断前, 对心动周期的四个特征点幅值进行矫正, 矫正过程如下 : (1)求取第一模板QRS波群主波极大值点0.10S之前八个数据幅值的平均值, 并求取第 一模板 QRS 波群主波极大值点 0.10S 之后八个数据幅值的平均值, 再求两者平均值 mean ; (2) 求取每个心动周期 PR(i)0.10S 之前相邻八个数据幅值的平均值, 并求取每个心动 周期PR(i)0.10S之后相邻八个数据幅值的平均值, 再求两者平均值mean(i), 以mean(i)与 mean 的差值作为漂移值, 用每个心动周期四个特征点的幅值减去该心动周期对。

10、应的漂移值 即为矫正后的特征点的幅值。 权 利 要 求 书 CN 101773392 B 2 2/2 页 3 5. 根据权利要求 3 或 4 所述的动态心电数据自适应高效存储方法, 其特征在于 : 判断 预存储心动周期的特征点是否与模板的特征点吻合, 具体判断过程如下 : (1) 判断预存储心动周期中除主波极大值点外的其他特征点位置与模板中相对应特征 点位置之差的绝对值是否都小于相应的特定的阈值, 即 |(PP(i)-PP( 模板 )-(PR(i)-PR( 模 板 )| th1, |(PT(i)-PT( 模 板 )-(PR(i)-PR( 模 板 )| th2,且 |(PD(i)-PD( 模 板。

11、 )-(PR(i)-PR( 模板 )| th3, 其中, th1、 th2、 th3 为判断的阈值, 是则判定此心动周期 与模板初步吻合, 否则判定此心动周期与模板不吻合 ; (2) 判 定 与 模 板 初 步 吻 合 后,判 断 |(VP(i)-VP( 模 板 )|*a+|(VT(i)-VT( 模 板 )|*b+|(VD(i)-VD( 模板 )|*c+|(VR(i)-VR( 模板 )| 是否小于某个特定的阈值 th4, 其 中, a、 b、 c 分别为加权系数, 是则判断此心动周期与模板吻合, 否则判断此心动周期与模板 不吻合。 6. 根据权利要求 1 所述的动态心电数据自适应高效存储方法,。

12、 其特征在于 : 选择最接 近的模板的判断方法是 : 以 VR(i)、 VT(i) 和 VD(i) 的和值作为参考, 哪一模板的该三个幅值 和与预存储心动周期的该三个幅值和接近, 则选取该模板作为最接近的模板。 权 利 要 求 书 CN 101773392 B 3 1/5 页 4 动态心电数据自适应高效存储方法 【技术领域】 0001 本发明涉及一种动态心电数据存储方法, 属于生物医学工程中医学数据存储领 域。 【背景技术】 0002 动态心电图 (ambulatory electrocardiograph, AECG) 是指长时间连续记录 的体表心电图, 1961 年由美国 Norman J。

13、.Holter 发明问世, 迄今临床中仍广泛将其称为 “Holter” 。动态心电图采集的大量心电数据信息通过记录设备进行储存, 通过回放分析系 统进行心电图形的浏览与分析, 用于科学研究或新产品的开发。 随着生活水平的提高, 科学 技术的发展, 对心脏疾病的关注程度日益提高, 家庭式的远程心电监护产品因可以实时上 传心电数据供远程终端分析判断, 并提供相应的救助服务而成为研究的一个焦点。能够高 效的存储数据, 减轻传输数据的压力, 是目前研究的一个热点。从另一个角度来讲, 心电波 形短期时间具有相对稳定性的特点, 但对某些心脏疾病而言, 因疾病发展状况心电波形在 一定时间内会有演变, 能高效。

14、保存各个时期的心电数据是十分必要的。 【发明内容】 0003 本发明基于心电波形的特点, 提供一种动态心电数据自适应高效存储方法。 0004 上述目的由以下技术方案实现 : 0005 一种动态心电数据自适应高效存储方法, 包括如下步骤 : 0006 (1) 采集一定长度的心电数据片段 ; 0007 (2) 对所述心电数据片段进行特征点的提取, 特征点至少包括每个心动周期 QRS 波群中主波极大值点 【PR(i), VR(i)】 , PR(i) 为位置, VR(i) 为对应的电压幅值 ; 定义每个心 动周期数据长度为 K 秒, 数据长度 K 取 0.60S, 且以 QRS 波群中主波极大值点 P。

15、R(i) 为基准, PR(i) 之前分配 0.20S, PR(i) 之后分配 0.40S ; 以每个主波极大值点为基准, 根据定义的心 动周期数据长度将心电数据片段进行划分 ; 0008 (3) 选择划分后的某一心动周期的心电数据作为第一模板, 保存该第一模板的全 部数据及模板代号, 并存储第一模板之前的全部心电数据 ; 0009 (4) 判断预存储的心动周期的主波极大值点与其在先心动周期的主波极大值点的 间隔是否小于 K 秒, 是则进行 (a), 否则进行 (b) : (a) 除去与其在先心动周期的重叠部分保 存预存储心动周期的其他数据 ; (b) 存储预存储心动周期前、 其在先心动周期后的。

16、数据, 并 将预存储心动周期的数据与最接近的模板进行特征点吻合判断, 如果特征点吻合则存储相 应模板代号, 如果不吻合则将该预存储心动周期的数据建立为新的模板, 并给予新的模板 代号 ; 0010 (5) 重复步骤 (4) ; 0011 其特征在于 : 所述特征点还包括每个心动周期的 : P 波极大值点 【PP(i), VP(i)】 , T 波极大值点 【PT(i), VT(i)】 , QRS 波群极小值点 【PD(i), VD(i)】 。 说 明 书 CN 101773392 B 4 2/5 页 5 0012 所述特征点的提取方法具体为 : 获取第i个心动周期QRS波群中主波极大值点, 位置。

17、记为 PR(i), 对应的电压幅值记为 VR(i), 在主波极大值点 PR(i) 之前 0.07S 到 0.20S 数据范围内寻找电压幅值最大值点, 位置记为 PP(i), 对应的电压幅值记为 VP(i), 在主波 极大值点 PR(i) 之后 0.07S 到 0.40S 数据范围内寻找电压幅值最大值点, 位置记为 PT(i), 对应的电压幅值记为 VT(i), 在 PP(i) 与 PT(i) 之间数据范围内, 寻找幅值最小值点, 位置 记为 PD(i), 对应的电压幅值记为 VD(i)。 0013 所述将预存储心动周期的数据与最接近的模板进行特征点吻合判断的方法, 具体 为 : 首先, 以预存。

18、储心动周期数据与最接近的模板的主波极大值点为基准, 判断其它特征点 位置是否吻合, 是则判定初步吻合, 否则判定与模板不吻合 ; 与模板初步吻合后, 判断四个 特征点对应的幅值是否与模板特征点幅值相对一致, 若一致, 则判断本心动周期波形与模 板吻合 ; 若不一致, 则判断与模板不吻合。 0014 模板吻合判断前, 对心动周期的四个特征点幅值进行矫正, 矫正过程如下 : 0015 (1) 求取第一模板 QRS 波群主波极大值点 0.10S 之前八个数据幅值的平均值, 并 求取第一模板 QRS 波群主波极大值点 0.10S 之后八个数据幅值的平均值, 再求两者平均值 mean ; 0016 (2。

19、) 求取每个心动周期 PR(i)0.10S 之前相邻八个数据幅值的平均值, 并求取每 个心动周期 PR(i)0.10S 之后相邻八个数据幅值的平均值, 再求两者平均值 mean(i), 以 mean(i) 与 mean 的差值作为漂移值, 用每个心动周期四个特征点的幅值减去该心动周期对 应的漂移值即为矫正后的特征点的幅值。 0017 判断预存储心动周期的特征点是否与模板的特征点吻合, 具体判断过程如下 : 0018 (1) 判断预存储心动周期中除主波极大值点外的其他特征点位置与模板中 相对应特征点位置之差的绝对值是否都小于相应的特定的阈值, 即 |(PP(i)-PP( 模 板 )-(PR(i)。

20、-PR( 模 板 )| th1, |(PT(i)-PT( 模 板 )-(PR(i)-PR( 模 板 )| th2, 且 |(PD(i)-PD( 模板 )-(PR(i)-PR( 模板 )| th3, 其中, th1、 th2、 th3 为判断的阈值, 是则 判定此心动周期与模板初步吻合, 否则判定此心动周期与模板不吻合 ; 0019 (2) 判 定 与 模 板 初 步 吻 合 后, 判 断 |(VP(i)-VP( 模 板 )|*a+|(VT(i)-VT( 模 板 )|*b+|(VD(i)-VD( 模板 )|*c+|(VR(i)-VR( 模板 )| 是否小于某个特定的阈值 th4, 其 中, a、。

21、 b、 c 分别为加权系数, 是则判断此心动周期与模板吻合, 否则判断此心动周期与模板 不吻合。 0020 所述选择最接近的模板的判断方法是 : 以 VR(i)、 VT(i) 和 VD(i) 的和值作为参考, 哪一模板的该三个幅值和与预存储心动周期的该三个幅值和接近, 则选取该模板作为最接 近的模板。 0021 本发明的有益效果在于 : 它可以根据心率以及心电波形特征信息自适应的选择数 据存储方式, 从而提供了一种在心电主波位置提取基础上的心电数据存储方案。 具体地, 当 心率较大时 ( 即预存储心动周期的主波极大值点与在先心动周期的主波极大值点的间隔 小于定义的心动周期数据长度 ), 划分的。

22、前、 后心电波形可能会发生重叠, 破坏心电波形的 重复性, 为了更好的恢复存储前的波形, 选择全部存储数据 ; 当预存储心动周期的主波极大 值点与在先心动周期的主波极大值点的间隔不小于定义的心动周期数据长度时, 根据心电 波形情况建立相应的模板, 相同的波形存储时用模板代号代替, 这样大大减少了的数据的 说 明 书 CN 101773392 B 5 3/5 页 6 存储量, 提高了数据的存储效率, 并且保持了良好的波形可信度。 本发明提供的方法还便于 操作, 而且压缩失真率较低。 【附图说明】 0022 图 1 为包含若干心动周期的特定长度的心电数据片段的波形图 ; 0023 图 2 为某心动。

23、周期四个特征点信息提取流程图 ; 0024 图 3 为某个心动周期四个特征点信息提取结果的相应波形图 ; 0025 图 4 为心电数据自适应高效存储流程图。 【具体实施方式】 0026 下面结合附图对动态心电数据自适应高效存储方法的最佳实施例进行详细说明。 0027 参见图 1, 首先采集包含若干心动周期的特定长度的心电数据片段, 如果存在基线 漂移影响, 则要对心电数据片段进行截止频率为 0.05Hz 的数字高通滤波, 滤除基线漂移的 影响。当然, 如果不存在基线漂移或已经通过硬件消除基线漂移, 则该步骤可以省略。把心 电数据片段依照心动周期进行划分, 依经验值, 每个心动周期定义数据长度为。

24、 0.60s, 且以 各个 QRS 波群中主波极大值点 PR(i) 为基准, PR(i) 之前分配 0.20S, PR(i) 之后分配 0.40S。 0028 参见图 2, 接下来对各个心动周期分别进行特征点的提取, 以第 i 个心动周期为 例, 具体方法为 : 提取第 i 个心动周期 QRS 波群中主波极大值点, 位置记为 PR(i), 对应的 电压幅值记为 VR(i), 在主波极大值点 PR(i) 之前 0.07S 到 0.20S 数据范围内 (0.13S 内 ) 寻找电压幅值最大值点, 位置记为 PP(i), 对应的电压幅值记为 VP(i), 在主波极大值点 PR(i)之后0.07S到0。

25、.40S数据范围内(0.33S内)寻找电压幅值最大值点, 位置记为PT(i), 对应的电压幅值记为 VT(i), 在 PP(i) 与 PT(i) 之间数据范围内, 寻找幅值最小值点, 位置 记为 PD(i), 对应的电压幅值记为 VD(i), 提取的特征点如图 3 所示。由上可知, 每个心动周 期的特征点包括 QRS 波群中主波极大值点 【PR(i), VR(i)】 , P 波极大值点 【PP(i), VP(i)】 , T 波极大值点 【PT(i), VT(i)】 , QRS 波群极小值点 【PD(i), VD(i)】 。 0029 结合图1所示, 保存第2个QRS波群主波极大值点PR(2)位。

26、置之前0.2s到之后0.4s 的心电数据 ( 即划分的第二个心动周期 ) 作为第一模板, 保存该第一模板的全部数据及模 板代号, 它包含有四个特征点对应的位置信息和幅值信息以及 0.60S 的心电幅值数据, 用 此 0.60S 的模板心电数据作为滑动窗口进行模板吻合判断 ( 下文详述 )。选择第二个心动 周期作为模板的原因主要是第一个心动周期的心电数据可能不稳定, 当然也可以选择其他 的心动周期作为第一模板。此外, 还存储第一模板之前的全部心电数据。 0030 第一模板之后各心动周期的心电数据将根据心率以及心电波形特征信息自适应 的选择数据存储方式, 结合图 4 及图 1 说明如下 : 003。

27、1 首先, 判断第三心动周期的主波极大值点 PR(3) 与第二心动周期的主波极大值点 PR(2) 的间隔是否小于 0.60 秒, 如果小于 0.60 秒 ( 即当前心率大于 100 次 ), 说明按照划 分的前后心电波形发生重叠, 破坏心电波形的重复性, 此时不进行模板吻合的判断, 为了更 好的恢复存储前的波形, 除去与第二心动周期的重叠的部分保存第三心动周期的其他数 据。如果第三心动周期的主波极大值点 PR(3) 与在第二动周期的主波极大值点 PR(2) 的间 隔不小于 0.60 秒 ( 即心率小于 100 次情况下 ), 则进行模板吻合判断 : 将第一模板向后移 说 明 书 CN 1017。

28、73392 B 6 4/5 页 7 动 PR(3)-PR(2) 个数据长度, 即以第三心动周期与第一模板的主波极大值点为基准, 由四个 特征点对比判断第三心动周期的波形是否与第一模板吻合, 如果特征点吻合则存储第一模 板代号, 存储第二心动周期后、 第三心动周期前的数据, 如果不吻合则将第三心动周期的数 据建立为第二模板, 以此类推, 进行下一个心动周期数据的判断与存储, 并按照此过程完成 整个数据片段的存储。 0032 如果已经存在两个以上模板时, 预存储心动周期的判断及存储过程选择与之最接 近的模板进行。在有多个心电模板的情况下, 依据预存储心动周期的主波幅值 VR、 VT和 VD 进行模。

29、板的匹配选择, 例如以 VR、 VT和 VD的和值作为参考, 哪一模板的该三个幅值和与预存 储心动周期的该三个幅值和接近, 则选取该模板作为最接近的模板, 依照最匹配的模板进 行是否吻合的判断。 0033 以第三心动周期和第一模板为例, 说明基于特征点来判断预存储的心动周期数据 与最接近的模板是否吻合的具体方法 : 0034 首先, 矫正第三心动周期的四个特征点幅值, 减少基线漂移对波形带来的影响。 如 果不存在基线漂移影响则此步骤可省略。 0035 其次, 将第一模板向后移动 PR(3)-PR(2) 个数据长度, 即以第三心动周期与第一模 板的主波极大值点为基准, 判断其它特征点位置是否吻合。

30、, 如果吻合则判定第三心动周期 与第一模板初步吻合, 进行下一步判断 ; 如果不吻合, 则判定第三心动周期与第一模板不吻 合。 0036 然后, 如果第三心动周期与第一模板初步吻合后, 进而判断矫正后四个特征点对 应的幅值是否与第一模板特征点幅值相对一致, 若一致, 则判断第三心动周期波形与第一 模板吻合 ; 若不一致, 则判断第三心动周期波形与第一模板不吻合。 0037 上述方法中, 对心动周期波形四个特征点幅值矫正过程如下 : 0038 (1) 求取第一模板中 QRS 波群主波的位置 PR(2)0.10S 之前八个数据幅值的平均 值, 并求取 QRS 波群主波的位置 PR(2)0.10S 。

31、之后八个数据幅值的平均值, 再求两者平均值 mean。 0039 (2) 求取每个心动周期 PR(i)0.10S 之前相邻八个数据幅值的平均值, 并求取 QRS 波群主波的位置PR(i)0.10S之后相邻八个数据幅值的平均值, 再求两者平均值mean(i), 以 mean(i) 与 mean 的差值作为漂移值, 用每个心动周期四个特征点的幅值减去该心动周期对 应的漂移值即为矫正后的特征点的幅值。 0040 值得说明的是, 上述方法中判断预存储心动周期的特征点是否与模板的特征点吻 合, 并不是指预存储心动周期特征点的位置和幅值与模板的特征点完全相同, 而是指预存 储心动周期特征点位置和幅值与模板。

32、的特征点的差值小于设定即认为吻合, 具体判断过程 如下 : 0041 (1) 以第一模板为例, 判断预存储心动周期中四个特征点位置与第一模板中 相对应特征点位置之差的绝对值都小于相应的特定的阈值, 则判断与模板初步吻合。 若 |(PP(i)-PP(2)-(PR(i)-PR(2)| th1, |(PT(i)-PT(2)-(PR(i)-PR(2)| th2, 且 |(PD(i)-PD(2)-(PR(i)-PR(2)| th3, 其中, th1、 th2、 th3 为判断的阈值, 应根据采样时 的误差状况取一个稍大于零的值, 如 th1 取 0.004S, th2 取 0.004S, th3 取 0。

33、.006S, 则判定 此心动周期与第一模板初步吻合。 说 明 书 CN 101773392 B 7 5/5 页 8 0042 (2) 判定与模板初步吻合后, 判断 |(VP(i)-VD(2)|*a+|(VT(i)-VT(2)|*b+|(VD(i )-VD(2)|*c+|(VR(i)-VR(2)| 是否小于某个特定的阈值 th4( 其中, a、 b、 c 分别为加权系 数, a、 b、 c 的取值可以根据采集对象的生理特征、 经验值或者有针对性的要求灵活确定, 鉴 于VT与VP幅值相对较大, 因采样等因素不可避免会造成相邻两个心动周期特征值差异的存 在, 故对其设置相应较低的加权系数, 以便客观。

34、地进行吻合判断。 例如本实施例根据经验将 其确定为 a 1.5, b 1, c 1.5), 是则判断此心动周期与模板吻合, 否则判断此心动周 期与模板不吻合。 0043 在心动周期波形与模板是否吻合判断时, 因采集时或其他一些客观因素, 相邻两 个主波幅值会有差异, 而且在 PP(i) 与 PT(i) 之间最小幅值点位置也会有些差异, 故在进行 吻合判断时, 相对降低其加权系数, 以使其更符合实际情况, 提高存储的可靠度。 说 明 书 CN 101773392 B 8 1/3 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 101773392 B 9 2/3 页 10 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 101773392 B 10 3/3 页 11 图 4 说 明 书 附 图 CN 101773392 B 11 。

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