[发明专利]一种基于高斯函数拟合的ECG信号中P波、T波检测方法

权利要求书

1.一种基于高斯函数拟合的ECG信号中P波、T波检测方法，

具体包括以下步骤：

步骤1：输入待检测的心电图时间序列和各QRS波的位置信息；

步骤2：对步骤1的输入信号执行预处理操作，通过中值滤波，去除基线漂移；

具体实施时，首先，对心电信号使用200ms带宽的中值滤波器预处理，将P波和QRS波群去除，然后用600ms带宽的中值滤波去除T波，得到基线漂移成分信号，然后用原始信号减去得到的基线漂移信号，得到基线校正之后的信号；

步骤3：根据步骤2处理后的时间序列以及QRS波的位置信息，选取窗口分割心电信号，将其分割成一个个单独的心跳；

具体实施时，通过QRS波的位置信息，计算出输入信号的平均RR间期记为RRinterval，然后对每一个QRS波群的R波位置Rpos，选取时间区间[Rpos-RRinterval/3,Rpos+2*RRinterval/3]分割出单周期的心跳信号；

步骤4：步骤3得到了一系列的单独的心跳周期信号，对其中每个心跳，选取两个信号区间分别作为P波和T波的检测区间；

步骤5：通过数值积分判断P波和T波的波峰方向，为拟合函数设置初值；

设定P波检测区间对应拟合函数对称轴b的初值为当前区间信号振幅的最大值对应的时间，a的初值为当前区间信号振幅的最大值；若数值积分结果为负，设定T波检测区间对应拟合函数对称轴b的初值为当前区间信号振幅的最小值对应的时间，a的初值为当前区间信号振幅的最小值；

步骤6：对区间进行曲线拟合，得到拟合结果；

使用高斯函数作为拟合函数，其表达式为f(x)＝a*exp(-((x-b)/c)^2)，拟合完成后，其中a代表高斯函数的最值，即波峰的振幅；b代表高斯函数的对称轴，即波峰的位置；c决定了波形的宽窄；

再做如下参数配置，指定拟合的优化方法，并且限定参数的范围：

(1)配置拟合方法为非线性最小二乘方法；

(2)配置a的范围为[-inf,inf],b的范围为[0,inf],c的范围为[0,inf],其中inf代表无穷大；

最后进行拟合，将P波检测区间和T波检测区间的拟合结果分别记为fp(x)和ft(x)；

步骤7：分别计算上述两个拟合结果曲线的波峰位置以及起止点作为P波和T波的顶点位置以及起止点；

在步骤6，已经得到了P波检测区间的拟合结果fp(x)＝ap*exp(-((x-bp)/cp)^2)和T波检测区间的拟合结果ft(x)＝at*exp(-((x-bt)/ct)^2)；

对于P波，设定一个阈值kp＝ap/10，当振幅的绝对值低于kp的时候，波就处于平衡位置，解方程fp(x)＝kp,得到两个解xp1、xp2，暂记bp为P波波峰的位置，xp1、xp2分别为P波的起止点；

对于T波，设定一个阈值kt＝at/20，当振幅的绝对值低于kt的时候，波就处于平衡位置，解方程ft(x)＝kt,得到两个解xt1、xt2，暂记bt为T波波峰的位置，xt1、xt2分别为T波的起止点；

步骤8：对检测结果进行有效性验证，有效则输出相应的P波、T波的波峰位置以及起止点；否则输出检测失败的信息，表示当前的心跳没有P波和T波或者是波形太平坦导致无法检出；

具体实施时，先分别判断检出的P波、T波的位置是否位于其检测区间之内，若不然，则可判断对应的检测结果无效；然后分别判断P波、T波的持续时间是否在合理范围内，其中P波的合理范围为80ms到110ms，T波的合理范围为50ms到250ms，若不然则可判断对应的检测结果无效；若P波或者T波的检测结果无效，则将相应波的位置、起止点均记为-1，然后输出。