基于相量变换的心电图p波定位方法

技术领域

本发明涉及一种p波的定位方法，尤其涉及基于相量变换的心电图p波定位方法。

背景技术

本申请发明人在进行技术研发的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：在心电波形中，P波是振幅小、较不明显的一种波形。尤其对于单导联心电检测设备，由于仅有一个导联，因此P波经常由于使用者佩戴角度的关系而不明显且不易被检测到。然而，P波是许多心律失常诊断中的关键波形(房颤，房扑，早搏，房室传导阻滞等)。实际心电读图过程中，大部分的误检均是由于P波的定位失败或遗漏造成。引起亟需一种有效的p波定位方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种准确度高的基于相量变换的心电图p波定位方法。

实现本发明目的的技术方案是基于相量变换的心电图p波定位方法，所述方法包括：

获得第一心电波形，所述第一心电波形为原始心电波形；

放大第一心电波形中的每一个信号值a(n)，得到第二心电波形；

识别第一心电波形中的R峰；

获得第一心电波形与第二心电波形的交点；

获得上、下交点对(M(i),N(i))，所述上、下交点对(M(i),N(i))位于相邻的两个 R峰R(i-1)和R(i)之间；

计算所述上、下交点对(M(i),N(i))之间的时间间隔|M(i)N(i)|，以|M(i)N(i)|最大的上、下交点对之间做为p波的位置。

所述放大第一心电波形中的每一个信号值a(n)，得到第二心电波形包括：

对所述第一心电波形中的每一个信号值a(n)，定义其相量值b(n)为

b(n)＝L+ja(n)(1)，其中，L为常数，j代表复数中虚数部分的前缀；

对每个相量值b(n)，确定其幅角φ(n)为：

幅角φ(n)为信号值a(n)的有效放大，将各幅角φ(n)构成的图形作为第二心电波形。

所述获得上、下交点对(M(i),N(i))，所述上、下交点对(M(i),N(i))位于相邻的两个R峰R(i-1)和R(i)之间包括：

上交点满足：φ(n-1)<φ(n)且φ(n-1)<＝a(n-1)且φ(n)>＝a(n)

下交点满足：φ(n-1)>φ(n)且φ(n-1)>＝a(n-1)且φ(n)<＝a(n)。

所述获得上、下交点对(M(i),N(i))，所述上、下交点对(M(i),N(i))位于相邻的两个R峰R(i-1)和R(i)之间还包括：

计算相邻的两个R峰R(i-1)和R(i)的幅角平均值φ(i-1,i)＝(φ(i-1)+φ(i)) /2。

所述计算所述上、下交点对(M(i),N(i))之间的时间间隔|M(i)N(i)|，以|M(i)N(i)| 最大的上、下交点对之间做为p波的位置包括：

选择|M(i)N(i)|＞30ms的上、下交点对(M(i),N(i))。

所述计算所述上、下交点对(M(i),N(i))之间的时间间隔|M(i)N(i)|，以|M(i)N(i)| 最大的上、下交点对之间做为p波的位置还包括：

选择M(i)与N(i)之间的心电波形振幅最大值max(a(n))>φ(i-1,i)/1.5的上、下交点对(M(i),N(i))。

所述计算所述上、下交点对(M(i),N(i))之间的时间间隔|M(i)N(i)|，以|M(i)N(i)| 最大的上、下交点对之间做为p波的位置还包括：

选择M(i)>(R(i-1)+R(i))/2的上、下交点对(M(i),N(i))。

同时，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的基于相量变换的心电图p波定位方法中的步骤。比如将本发明的方法存储于心电检测设备中。

采用了上述技术方案，本发明具有积极的效果：本发明提供了一种基于相量法的P波定位算法，将相量法应用于心电波形中P波的定位，可以有效地找到P波的位置，从而极大地降低了心律失常诊断的误检率。本算法也可以作为后续自动心电读图的预处理步骤，从而提升自动读图的准确率。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为将心电波形放大后的示意图。

图2为根据本发明的方法找到的p波。

具体实施方式

(实施例1)

本发明实施例提供了一种基于相量变换的心电图p波定位方法，用以解决现有技术中p波定位不准确的的技术问题，达到了极大地降低了心律失常诊断的误检率的技术效果。

本发明提供的技术方案总体思路如下：

基于相量变换的心电图p波定位方法，所述方法包括：

获得第一心电波形，所述第一心电波形为原始心电波形；

放大第一心电波形中的每一个信号值a(n)，得到第二心电波形；

识别第一心电波形中的R峰；

获得第一心电波形与第二心电波形的交点；

获得上、下交点对(M(i),N(i))，所述上、下交点对(M(i),N(i))位于相邻的两个 R峰R(i-1)和R(i)之间；

计算所述上、下交点对(M(i),N(i))之间的时间间隔|M(i)N(i)|，以|M(i)N(i)|最大的上、下交点对之间做为p波的位置。

其发明构思为：先将心电波形放大，使得p波的波形也放大然后进行过滤，找到p波。

下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

(实施例1)

基于相量变换的心电图p波定位方法，所述方法包括：

步骤一、获得第一心电波形，所述第一心电波形为原始心电波形；

步骤二、放大第一心电波形中的每一个信号值a(n)，得到第二心电波形；对所述第一心电波形中的每一个信号值a(n)，定义其相量值b(n)为

b(n)＝L+ja(n)(1)，其中，L为常数，j代表复数中虚数部分的前缀；

对每个相量值b(n)，确定其模M(n)和幅角φ(n)为：

幅角φ(n)为信号值a(n)的有效放大，将各幅角φ(n)构成的图形作为第二心电波形。

如图1所示，显示了将第一心电波形放大为第二心电波形，其原理为：采用分析正弦稳态电路较为便捷的相量法。用称为相量的复数代表正弦量，将描述正弦稳态电路的微分(积分)方程变换成复数代数方程，从而可以简化电路的分析和计算。相量可在复平面上用一个矢量来表示。它在任何时刻在虚轴上的投影即为正弦量在该时刻的瞬时值。引入相量后，两个同频率正弦量的加、减运算可以转化为两个相应相量的加、减运算。在图1中，波形起伏明显的幅角φ(n)是对原心电信号a(n)的有效放大，其中位于图中部位置，波形起伏相对不明显的为原始心电信号a(n)，图上分别指出了R波，T波和P波。由图1可见，幅角φ(n)是原始信号a(n)的有效放大。

在(1)中，L为常数，其值大小将影响幅角和原心电信号的放大关系。在本实施例中，将L设为0.03，最终取得的定位结果更为准确。

步骤三、识别第一心电波形中的R峰；R峰是心电波形中最明显的波峰，较易识别。目前有许多公开的R峰识别算法均达到了99％以上的识别精度，如Pan–Tompkins算法，此并非本发明的重点，可采用任意的R峰识别方法，本发明不做限制。

步骤四、获得第一心电波形与第二心电波形的交点；如图1和图2都可以看到两个图形的交点。因为幅角是原心电信号的有效放大，故可以通过计算幅角和原心电信号交点的方式来定位原心电信号中的波形。

步骤五、获得上、下交点对(M(i),N(i))，所述上、下交点对(M(i),N(i))位于相邻的两个R峰R(i-1)和R(i)之间；

其中，上交点满足：φ(n-1)<φ(n)且φ(n-1)<＝a(n-1)且φ(n)>＝a(n) 下交点满足：φ(n-1)>φ(n)且φ(n-1)>＝a(n-1)且φ(n)<＝a(n)；

同时计算相邻的两个R峰R(i-1)和R(i)的幅角平均值φ(i-1,i)＝(φ(i-1)+ φ(i))/2。

步骤六、计算所述上、下交点对(M(i),N(i))之间的时间间隔|M(i)N(i)|，然后留下同时满足下述三项的上、下交点对：

(1)|M(i)N(i)|＞30ms；确保上下交点对(M(i),N(i))之间的时间间隔超过30ms。，以过滤掉高频噪音；

(2)M(i)与N(i)之间的心电波形振幅最大值max(a(n))>φ(i-1,i)/1.5；从而过滤掉基线漂移导致的低频噪音；

(3)M(i)>(R(i-1)+R(i))/2；由于T波总是在P波之前出现，因此M(i)>(R(i-1) +R(i))/2可以确保M(i)位于相邻两个R峰中线的右侧，以过滤掉T波，仅保留p波。

在满足条件的上、下交点对中，以|M(i)N(i)|最大的上、下交点对之间做为p波的位置，如图2所示。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。