[发明专利]基于形态学的T波交替散点图法的心电信号分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种心电信号分析方法，具体涉及一种基于形态学的T波交替散点图法的心电信号分析方法。属于生物医学信号处理技术领域。

背景技术

T波交替（T Wave Alternans，TWA）是在规整的心律时，一种体现在体表心电图上的T波形态、极性和振幅逐拍交替变化的心电变异现象。虽然T波交替的产生机理与室性心律失常的关系尚未有一致的定论，但大量的临床和动物实验研究表明，T波交替与室性心律失常、室速、室颤、心源性猝死等有直接的联系，微伏级T波交替已成为预测室性心律失常的重要指标。

T波交替是一种非稳态的变异性现象。按照T波交替检测统计方法的不同，T波交替检测被分为短时傅里叶变换法、符号变换法和非线性法。频谱分析法（SM）是短时傅里叶变换法中最成熟一种方法，散点图法是非线性法的一种。随着数字信号处理技术和计算机技术的快速发展，微伏级的T波交替被检出的精确度越来越高。使用数字信号处理技术检测体表电路图中是否存在微伏级的T波交替现象，已作为预测室性心律失常、心源性猝死风险的独立指标，并成为一项新的无创心电检测方法。

文献《利用Poincare散点图法检测t波交替的指标研究》（李斐、赵捷等，现代生物医学进展，VOL.12，NO.14MAY2012）和《基于Poincare散点图与谱分析法的T波交替检测》（李斐，山东师范大学，2012年）主要是根据散点图形态和T波交替幅值变化的特点，利用散点到x+y=0直线的距离均值作为定量检测指标来判断T波交替的存在与否。由于该方法受T波幅值变化影响较大，对于幅值差别较大的心电，会出现误检，降低了检测结果的准确性。

文献《心率的Poincare散点图量化指标》（生物医学工程学杂志，2000：17(4)，P433-436）只提出了基于散点图的四个参数：长轴、短轴、面积和角度，并没有将矢量角度指数应用于实际心电进行检测，也没验证其可靠性。

中国专利申请201210064226公开了一种心电图中的T波交替检测的方法，采用相关分析法检测T波交替的存在与否，其缺点是相关分析法的频率分辨性较差，如当呼吸调制的振幅较大时，对相关分析法结果的影响要比谱分析法大得多。

中国专利申请201110418860.3公开了一种基于模型的动态心电图T波交替定量分析方法，采用T波的解析函数即维格纳分布（Winger-Ville Distribution，WVD）对心电信号进行定量分析，而WVD容易产生交叉干扰项，加之其运算量较大，已超过了现有硬件的处理能力。

中国专利申请200410003212.1公开了一种用于改善T波交替的测量的方法和系统，利用T波交替是每二次搏动自动重复并已经连接到基本心脏不稳定性的心电图的ST波段或T波的规则的或搏动对搏动的变化的特点，将某些搏动从T波交替测量中排除出去，该方法只是提取出T波交替信号，而并没有对T波交替信号做进一步的检测，缺乏对搏动变率可靠性的检验。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基于形态学的T波交替散点图法的心电信号分析方法。针对谱分析法检测T波交替的计算复杂、检测每个心拍T波交替幅值的困难等缺点，提出一种基于形态学的T波交替散点图法的研究，为国内相关临床研究开展提供一种新的T波交替检测有效量化指标。本发明的技术方案是通过T波窗口分析法，对选自美国MIT/BIH标准心律失常数据库和欧洲ST-T心电数据库的128个连续心拍的T波进行采样，利用所得采样点作一次差分散点图，用散点图的矢量角度指数对T波交替进行定量分析，得出判断T波交替存在与否的矢量角度指数取值范围。将散点图法的矢量角度指数和谱分析法的T波交替幅值对T波交替的检测结果进行比较，判断矢量角度指数检测T波交替的可靠性。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于形态学的T波交替散点图法的心电信号分析方法，包括以下步骤：

（1）选取心电信号并进行心电信号预处理；

（2）获取采样点：采用T波窗口分析法，对128个心拍进行采样，每一个心拍采用T波窗口法选定7个采样点，就得到检测数据共有128*7个采样点；

（3）绘制散点图法：将128个相邻心拍的采样点作一次差分，绘制一次差分的T波散点图；

（4）确定矢量角度指数取值范围，以判断T波交替存在与否；

（5）绘制功率谱曲线图：利用快速傅立叶变换将采样点的幅度转化成能量谱并进行叠加平均得到其功率谱曲线图；

（6）计算T波交替幅度值(V_TWA)：