[发明专利]一种心电信号中ST段形态的自动分类方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物医学工程技术领域，具体涉及一种用于心肌缺血预警的ST段形态自动分类方法。

背景技术

冠状动脉粥样硬化导致的冠脉狭窄或闭塞是引起心肌缺血最主要、最常见的病因，严重则导致心肌缺血缺氧，由此引发冠心病。心肌缺血严重危害中老年人的健康，目前在我国平均患病率约为6.49％。但随着我国人民生活水平的提高，动脉粥样硬化逐步呈现年轻化的趋势，导致心肌缺血的患病率逐年上升，严重危害了我国人民的身体健康。因此，精确有效地检测心肌缺血性变化在临床中有着重要意义。

目前市面大多数自动心电图机仅包含ST段水平测量结果，影响对心肌缺血的精确评估。而临床研究表明，在缺血性症状发生时，ST段形态特征的变化与ST段水平变化具有同样的诊断价值。ST段的形态特征不仅能从非缺血性ST段变化中区分出真正的缺血性ST段变化，并且能为检测心肌缺血的严重程度提供参考。因此，实现对ST段变化(包括ST段水平变化和形态变化)的自动检测，有助于内科医师临床评估心肌缺血，具有重要的临床使用价值。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术的不足之处，提供一种基于曲率尺度空间对心电信号中ST段形态的自动分类方法，以期为临床自动检测心肌缺血提供新的参考，所要解决的是临床中计算机对ST段的定位不精确以及ST段形态分类不准确的技术问题。

本发明为解决技术问题采用如下方案：

本发明心电信号中ST段形态的自动分类方法，其特点在于：利用曲率尺度空间技术自动判断心电信号中ST段形态的类别；所述ST段形态类别包括直线型和弓背型，所述直线型包括水平型和斜直型，所述弓背型包括凹形和凸型；所述斜直型包括上斜型和下斜型。

本发明心电信号中ST段形态的自动分类方法，包括如下步骤：

(1)利用心电电极同步采集人体各导联的心电信号，即ECG信号；

(2)利用曲率尺度空间技术识别ECG信号中ST段弯曲程度最大的点：

2a、对ECG信号进行平滑处理得到ECG平滑信号C(t,σ)，其中σ为尺度因子、t为时间变量；

2b、利用曲率尺度空间技术计算C(t,σ)中各点的曲率值k(t,σ)，获得C(t,σ)对应的曲率曲线，并根据所述曲率曲线、利用顶点选择法在ECG信号中定位ST段的起点EcgSTonset和ST段的终点EcgSToffset；

2c、寻找ST段中弯曲程度最大的点：

2c1、在高尺度因子下，计算ST段中各点的曲率绝对值中的最大值k_max，并寻找ST段中曲率绝对值大于1/2k_max的点，记为Point(i)，存入序列CurMaxPoint(i)中，其中i＝1,2…；

2c2、在第二尺度因子下，依次判断各个Point(i)所在的局部区域内各点的曲率绝对值中的最大值所对应的点Point(i)′，若Point(i)′与Point(i)为同一点，则将Point(i)继续保留在序列CurMaxPoint(i)中，否则，则将Point(i)从序列CurMaxPoint(i)中移除；

2c3、在最低尺度因子下，按步骤2c2相同的方法对序列CurMaxPoint(i)中保留的点Point(i)再次筛选，仍保留下来的Point(i)即为ST段的拐点；

2d、在最低尺度因子下，判断ST段各拐点中曲率绝对值最大的点，该点即为ST段中弯曲程度最大的点，记为STCurMaxPoint；

(3)根据STCurMaxPoint在最低尺度因子下的曲率绝对值判断ST段的形态类别：

3a、若STCurMaxPoint在最低尺度因子下的曲率绝对值＞第一阈值τ，则ST段为弓背型：

若STCurMaxPoint在最低尺度因子下的曲率值＞0时，则ST段为曲线型中的凸型；

若STCurMaxPoint在最低尺度因子下的曲率值＜0时，则ST段为曲线型中的凹型；

3b、若STCurMaxPoint在最低尺度因子下的曲率绝对值≤第一阈值τ时，则ST段为直线型：

计算ST段所在直线与水平线的夹角所对应的弧度，即为ST段的坡脚；

若ST段的坡脚＜第二阈值θ，则ST段为直线型中的水平型，否则ST段为斜直型；