心脏起搏器植入检测方法、系统及计算机可读介质

技术领域

本发明涉及心脏起搏器领域，更具体地说，涉及一种心脏起搏器植入检测方法、系统及计算机可读介质。

背景技术

各种心室率减慢和间歇性心脏停搏患者，需起搏器植入术治疗以维持必要的心排量。临床实践中发现，部分接受起搏器治疗的患者，可因起搏治疗引起的左右心室机械性活动顺序改变和不同步而发展为心衰。通常可采用体表心电图检查来估测左右心室电-机械活动不同步的有无和程度，比如在起搏器植入术前，借助心电图估测即时和术后的左右心室机械活动分离的程度，为心室起搏电极植入的位置方案提供参考；在术中也可帮助找寻起搏电极最佳位置，术后随访和监测分离变化、程度以及对心衰发展的预后评估等。

目前主要检测的心电图指标是：QRS间期，反映左、右心室除极总时间；平均额面心电轴，右偏提示右室除极优势，左偏提示左室除极优势；V5导联R波峰时间(RWPT)，为评价左心室除极速率的指标；V1导联RWPT，为右心室心肌除极速率指标。

然而，上述指标在反映左右心室电活动同步方面敏感度差，比如心电轴，受体位、呼吸、结构性心脏病等多个因素的影响，并且测算结果存在心搏间结果摆度大，变异性强，临床医生不好把握；此外，上述指标反映的结果针对性不强，比如QRS波时间，仅能反映心室肌除极的总时间情况；QRS波群时间延长的致因，难以精准确定是左心室延长还是右心室延长。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述心电图指标在反映左右心室电活动同步方面敏感度差、反映的结果针对性不强的问题，提供一种心脏起搏器植入检测方法、系统及计算机可读介质。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种心脏起搏器植入检测方法，包括：

读取左心室导联数据和右心室导联数据，所述左心室导联数据由左侧腋前线、锁骨中线-5肋间电极与胸骨柄右缘电极的电压差构成，所述右心室导联数据由右侧腋前线、锁骨中线-5肋间电极与胸骨柄右缘电极的电压差构成；

根据所述左心室导联数据和右心室导联数据中同一时刻的电压幅值，输出电活动在先的心室；

根据所述左心室导联数据和右心室导联数据中同一时刻的电压幅值，生成双室激动的差值。

作为本发明的进一步改进，所述根据所述左心室导联数据和右心室导联数据中同一时刻的电压幅值，生成电心室活动在先的心室，包括：

分别获取预设时间段内所述左心室导联数据和右心室导联数据中第一个R波起点；

在所述左心室导联数据的第一个R波起点和右心室导联数据的第一个R波起点的差值小于半个心动周期时，将所述左心室导联数据的第一个R波起点作为第一参考点以及将所述右心室导联数据的第一个R波起点作为第二参考点；

在所述左心室导联数据的第一个R波起点领先于右心室导联数据的第一个R波起点超过半个心动周期时，将预设时间段内所述左心室导联数据的第二个R波的起点设置为第一参考点以及将所述右心室导联数据的第一个R波起点作为第二参考点；

在所述左心室导联数据的第一个R波起点落后于右心室导联数据的第一个R波起点超过半个心动周期时，将所述左心室导联数据的第一个R波起点作为第一参考点以及将预设时间段内所述右心室导联数据的第二个R波的起点设置为第二参考点；

在所述第一参考点领先于第二参考点时，输出左心室电活动在先；在所述第一参考点落后于第二参考点时，输出右心室电活动在先。

作为本发明的进一步改进，所述根据所述左心室导联数据和右心室导联数据中同一时刻的电压幅值，生成双室激动的差值，包括：

将所述参考点与第二参考点的时间差作为双室激动的差值。

作为本发明的进一步改进，所述根据所述左心室导联数据和右心室导联数据中同一时刻的电压幅值，生成电心室活动在先的心室，包括：

以右心室导联数据的振幅为横坐标、左心室导联数据的振幅为纵坐标建立平面坐标系，将以预设频率读取的左心室导联数据和右心室导联数据绘制于所述平面坐标系内并输出，在所述平面坐标系内的每一个点为同一时刻的左心室导联数据和右心室导联数据的振幅。

作为本发明的进一步改进，所述根据所述左心室导联数据和右心室导联数据中同一时刻的电压幅值，生成双室激动的差值，包括：

所述平面坐标系上QRS环开始在X轴或Y轴上移动到的距离原点最大的点所对应的时刻作为双室激动的差值输出。

作为本发明的进一步改进，所述根据所述左心室导联数据和右心室导联数据中同一时刻的电压幅值，生成双室激动的差值，包括：

读取X导联数据，所述X导联数据由左侧腋前线、锁骨中线-5肋间电极与右侧腋前线、锁骨中线-5肋间电极的电压差构成；

根据所述X导联数据、左心室导联数据及右心室导联数据生成空间综合心电向量数据；

根据所述空间综合心电向量数据计算QRS面积，所述QRS面积为单个心搏的QRS波起始和结束位置之间的空间综合心电向量数据所占据的面积。

作为本发明的进一步改进，所述根据所述空间综合心电向量数据计算QRS面积，包括：

在心电数据采样频率大于预设频率时，根据以下计算式计算QRS面积：

其中，S

在心电数据采样频率大于预设频率时，根据以下计算式计算QRS面积：

其中，S

作为本发明的进一步改进，所述根据所述X导联数据、左心室导联数据及右心室导联数据生成空间综合心电向量数据，包括：

分别对所述X导联数据、左心室导联数据及右心室导联数据进行窗宽为0.2s的中值滤波获得第一滤波数据，以及对所述第一滤波数据进行窗宽为0.6s的中值滤波获得第二滤波数据；

将所述X导联数据、左心室导联数据及右心室导联数据的第一滤波数据分别与所述X导联数据、左心室导联数据及右心室导联数据的第二滤波数据相减获得第三滤波数据；

根据以下计算式生成所述空间综合心电向量数据：

其中OR为空间综合心电向量数据，Z＝X/2-SL，X为X导联数据的第三滤波数据，SR为右心室导联数据的第三滤波数据，SL为左心室导联数据的第三滤波数据。

本发明还提供一种心脏起搏器植入检测系统，包括与心电图监测装置信号连接控制装置，所述控制装置包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的心脏起搏器植入检测方法。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的心脏起搏器植入检测方法。

本发明具有以下有益效果：通过左心室导联数据和右心室导联数据检测来获取电活动在先的心室以及双室激动的差值，相对现有的心电图指标，提高了左右心室同步敏感度且针对性较强。

附图说明

图1是本发明实施例提供的心脏起搏器植入检测方法的流程示意图。

图2是使用本发明实施例提供的心脏起搏器植入检测方法的系统的示意图。

图3是使用本发明实施例提供的心脏起搏器植入检测方法中采样电极的分布位置的示意图。

图4是本发明实施例提供的心脏起搏器植入检测方法中生成电活动在先的心室及双室激动的差值的示意图。

图5是本发明另一实施例提供的心脏起搏器植入检测方法中生成电活动在先的心室及双室激动的差值的示意图。

图6是本发明另一实施例提供的心脏起搏器植入检测方法中生成双室激动的差值的示意图。

图7是本发明另一实施例提供的心脏起搏器植入检测方法中计算QRS波面积的示意图。

图8是本发明实施例提供的心脏起搏器植入检测方法中对采样信号进行预处理的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，是本发明实施例提供的心脏起搏器植入检测方法的示意图，该方法可应用于心脏起搏器植入的术前、术中和术后的左右心室同步检测。本实施例的方法可基于由心电图监测装置以及控制装置组成的心脏起搏器植入检测系统，其中控制装置可以为包括运行有软件的计算机，且该方法包括由控制装置执行的以下步骤：

步骤S10：读取左心室导联数据和右心室导联数据，其中左心室导联数据由左侧腋前线-锁骨中线5肋间电极与胸骨柄右缘电极的电压差构成，右心室导联数据由右侧腋前线-锁骨中线5肋间电极与胸骨柄右缘电极的电压差构成。

具体地，结合图2所示，控制装置21与心电衣22通讯连接，并从心电衣获取左心室导联数据和右心室导联数据。其中心电衣22用于佩戴到人体，其由贴片式可穿戴单元构成，含有4个电极(传感器)、导联线、微型心电放大器(3-ch)、A/D转换器、数据存储器、蓝牙发射器(或其他无线通信模块)和电源供给单元(3V)等。如图3所示，心电衣的四个电极中，包括用于粘贴到右侧腋前线、锁骨中线-5肋间的电极R；用于粘贴到左侧腋前线、锁骨中线-5肋间水平的电极L，用于粘贴到胸骨柄右缘的电极S，用于粘贴到胸骨柄左缘的电极N。

特别地，电极S和电极R分别连接到第1通道心电放大器的反相输入端和正相输入端，并由第1通道心电放大器输出右心室导联数据SR；电极S和电极L分别连接到第2通道心电放大器的反相输入端和正相输入端，并由第2通道心电放大器输出左心室导联数据SL；电极R和电极L分别连接到第3通道心电放大器的反相输入端和正相输入端，并由第3通道心电放大器输出X导联数据。电极N则用于连接第1通道心电放大器、第2通道心电放大器及第3通道心电放大器的接地端。在实际应用中，也可不包含第3通道心电放大器。

心电衣22的电极从人体表面收集到的心电信号，由导联线传输给贴身佩戴的微型心电放大器，进行2000倍左右的放大后，经A/D转换器转换为数字信号，形成相应的数据组。心电衣通过数据存储器存储数据的同时，将数据传送到蓝牙发射器，由蓝牙发射器将数据传输到控制装置21。上述微型心电放大器频响0.05Hz～150Hz，采样率可为256Hz左右，具体可根据需要调整。使用微型心电放大器进行信号采样，以及将采样信号进行A/D转换属于本领域的惯用技术，在此不再赘述。

步骤S20：根据左心室导联数据和右心室导联数据中同一时刻的电压幅值，输出电活动在先的心室。

具体地，控制装置21在获得左心室导联数据SL和右心室导联数据SR后，在运行于计算机主机和主分析软件包的系统支持、数据数字化处理、心电波形标志点识别、参数测算和组图处理形成专有检测报告，由显示器、打印机等将最终检测报告输出。

步骤S30：根据左心室导联数据和右心室导联数据中同一时刻的电压幅值，生成双室激动的差值。

具体地，控制装置在获得左心室导联数据SL和右心室导联数据SR后，在运行于计算机主机和主分析软件包的系统支持、数据数字化处理、心电波形标志点识别、参数测算和组图处理形成专有检测报告，由显示器、打印机等将最终检测报告输出。

上述心脏起搏器植入检测方法，通过左心室导联数据SL和右心室导联数据SR检测来获取电活动在先的心室以及双室激动的差值，相对现有的心电图指标，提高了左右心室同步敏感度且针对性较强。该方法可在心脏起搏器植入前、植入过程中或植入后使用，并估测左右心室电-机械活动不同步的有无和程度，比如在心脏起搏器植入术前，估测即时和术后的左右心室机械活动分离的程度，为心室起搏电极植入的位置方案提供参考；在术中也可帮助找寻起搏电极最佳位置；术后随访和监测分离变化、程度以及对心衰发展的预后评估等。

如图4所示，在发明的一个实施例中，上述步骤S20中，根据左心室导联数据SL和右心室导联数据SR中同一时刻的电压幅值，生成电心室活动在先的心室，包括：

分别获取预设时间段内左心室导联数据SL和右心室导联数据SR中第一个R波起点(第一个R波中幅值变化率最大的时刻)，并在左心室导联数据SL的第一个R波(即QRS波群的第一个向下波之后出现的向上波)起点和右心室导联数据SR的第一个R波起点的差值小于半个心动周期时(即两个R波位于同一心动周期)，将左心室导联数据SL的第一个R波起点作为第一参考点以及将右心室导联数据SR的第一个R波起点作为第二参考点；在左心室导联数据SL的第一个R波起点领先于右心室导联数据SR的第一个R波起点超过半个心动周期时(此时两个R波位于不同心动周期)，将预设时间段内左心室导联数据SL的第二个R波的起点设置为第一参考点以及将右心室导联数据SR的第一个R波起点作为第二参考点；在左心室导联数据SL的第一个R波起点落后于右心室导联数据SR的第一个R波起点超过半个心动周期时(此时两个R波位于不同心动周期)，将左心室导联数据SL的第一个R波起点作为第一参考点以及将预设时间段内右心室导联数据SR的第二个R波的起点设置为第二参考点；

在第一参考点领先于第二参考点时，输出左心室电活动在先；在第一参考点落后于第二参考点时，输出右心室电活动在先。

上述方式中，直接将左心室导联数据SL和右心室导联数据SR中第一个R波起点的采样时刻做比对，能快速地对左、右心室肌肉除极的优先性进行定性诊断。

在本发明的一个实施例中，上述步骤S30中，根据左心室导联数据SL和右心室导联数据SR中同一时刻的电压幅值，生成双室激动的差值，包括：将参考点与第二参考点的时间差作为双室激动的差值。该方式只需比较两个参考点的采样时间即可，方便快捷。

如图5所示，在发明的一个实施例中，上述步骤S20中，根据左心室导联数据SL和右心室导联数据SR中同一时刻的电压幅值，生成电心室活动在先的心室，还可通过以下方式实现：

以右心室导联数据SR的振幅为横坐标、左心室导联数据SL的振幅为纵坐标建立平面坐标系，将以预设频率读取的左心室导联数据SL和右心室导联数据SR绘制于平面坐标系内形成QRS环并输出，在平面坐标系内QRS环的每一个点为同一时刻的左心室导联数据SL和右心室导联数据SR的振幅。

根据平面坐标系内的图形，可判断电心室活动在先的心室，例如图5中QRS环先由原点向X轴方向移动，其表示右心室导联数据SR中先出现R波信号，对应右室优先。

具体地，可先对左心室导联数据SL和右心室导联数据SR进行预处理，例如设置(200mm/sec)的速度和40mm/mV的振幅自适应增益，并在长度1600ms的范围内读取左心室导联数据SL和右心室导联数据SR。以左心室导联数据SL和右心室导联数据SR中最早R波起始、最晚R波降落为终点，时间间隔3.9ms(对应256Hz采样率)遮挡，进行X-Y平面点作图。

在发明的一个实施例中，上述步骤S30中，根据左心室导联数据SL和右心室导联数据SR中同一时刻的电压幅值，生成双室激动的差值，包括：平面坐标系上QRS环开始在X轴或Y轴上移动到的距离原点最大的点所对应的时刻作为双室激动的差值输出，即QRS环开始在x轴向上变化但y轴方向上没有变化的持续时间，或qrs环开始在Y轴向上变化但X轴方向上没有变化的持续时间。

相对于图4的实施例，QRS环更加直观、清晰，根据QRS环的形状，还能进行多次检查随访比较，提示心室间电激动优先情况、程度和心室除极力度的动态变化。

结合图6-7所示，在本发明的一个实施例中，上述步骤S30中，根据左心室导联数据和右心室导联数据中同一时刻的电压幅值，生成双室激动的差值，还可通过以下方式实现：

读取X导联数据，该X导联数据由左侧腋前线-锁骨中线5肋间电极L与右侧腋前线-锁骨中线5肋间电极R的电压差构成；根据X导联数据、左心室导联数据及右心室导联数据生成空间综合心电向量数据(即QRS波)；根据空间综合心电向量数据计算QRS面积，该QRS面积为单个心搏的QRS波起始和结束位置之间的空间综合心电向量数据所占据的面积。特别地，上述空间综合心电向量数据可通过以下计算式(1)计算获得：

其中OR为空间综合心电向量数据，Z＝X/2-SL，X为X导联数据，SR为右心室导联数据，SL为左心室导联数据。

正常心室呈“全或无”型激动，左室略先，左、右心室电激动同步，QRS面积值较小。发生双室激动不同步时，QRS面积值增大，QRS面积值变化提早于QRS波群时间(即QRS波结束时间QRS波开始时间，该值敏感度相对QRS面积略低)。起搏器植入术起搏电极靶点搜寻时，QRS面积最小处既是最佳电极位置(参考的相关参数值只适用于检查者的自身比较，如术前、术中、术后等)。

在计算QRS面积时，可采用微分法累加，其首先确定参考点幅度，例如可以以QRS波起始点的幅度值作为QRS面积计算的等电位参考点幅值V

其中，S

上面的公式微分是用矩形面积计算所得，虽然较为简单，但如果采样频率过低则误差可能较大。为避免采样频率过小时误差较大的问题，在本发明的一个实施例中，当心电数据采样频率小于预设频率时，根据以下计算式(3)计算QRS面积：

其中，S

相对于现有方式，上述空间综合心电向量数据的QRS面积在反映左右心室电活动同步方面敏感度高，对病情变化反应灵敏，差值大，受体位、呼吸等生理因素的影响小，测算结果重复性好，便于临床医生解读和把握。

在本发明的一个实施例中，为防止噪声干扰、基线漂移等影响，保证QRS面积计算的准确性，可以先采用中值滤波方法来去除各个导联心电中存留的噪声与基线漂移。

具体地，先分别对X导联数据、左心室导联数据及右心室导联数据ecg_raw(i)进行窗宽为0.2s的中值滤波获得第一滤波数据ecg_raw1(i)，然后对所述第一滤波数据进行窗宽为0.6s的中值滤波获得第二滤波数据ecg_raw2(i)；接着将X导联数据、左心室导联数据及右心室导联数据的第一滤波数据分别与X导联数据、左心室导联数据及右心室导联数据的第二滤波数据相减获得第三滤波数据ecg_filtered(i)；最后根据计算式(1)生成所述空间综合心电向量数据。如图8为通过三个通道中的ecg_raw(i)进行处理得到了空间综合心电向量图OR。

本发明还提供一种心脏起搏器植入检测系统，包括与心电图监测装置信号连接控制装置，所述控制装置包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的心脏起搏器植入检测方法。

本实施例中的心脏起搏器植入检测系统与上述图1-8对应实施例中的心脏起搏器植入检测方法属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的方法实施例，且方法实施例中的技术特征在本系统实施例中均对应适用，这里不再赘述。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的心脏起搏器植入检测方法。

本实施例中的计算机可读存储介质与上述图1-8对应实施例中的心脏起搏器植入检测方法属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的方法实施例，且方法实施例中的技术特征在本设备实施例中均对应适用，这里不再赘述。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理器中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的心脏起搏器植入检测方法、系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的心脏起搏器植入检测系统实施例仅仅是示意性的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理器中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或界面切换设备、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。