[发明专利]一种心电信号QRS波起止点定位方法

说明书

本发明公开了一种心电信号QRS波起止点定位方法，引进了改进的基于幅值和斜率的R波识别技术、改进的基于Douglas‑Peucker算法的多边形近似理论和自适应门限阈值理论，解决现有技术在ECG形态改变和较高噪声情况下定位QRS波群起止点准确性不高的问题，QRS波群形态越复杂，本发明保留的QRS波群候选起始点和终止点数越多。除去起始点和终止点，其他候选点提供了Q峰和S峰位置信息。特别是当QRS波群出现R’和S’等多峰的情况，本发明也能识别并定位。本发明的这一优势是其他方法不具备的。

技术领域

本发明涉及医疗电子技术领域，尤其涉及一种心电信号QRS波起止点定位方法。

背景技术

心电图(Electrocardiogram，ECG)是由特殊设备采集的一种由心脏产生的微弱生物电信号，可以反映心脏兴奋的产生、传导和恢复的变化。因其能够提供心脏的电活动信息，故目前被广泛应用于心脏的安全评测、鉴别和一些心血管疾病的诊断。ECG由一系列重复出现的心拍组成。通常，每个心拍包括P波、QRS复合波和T波等特征波，某些情况下，还会在T波后面出现与T波同向的U波。

QRS波群是ECG中最明显的特征波，代表室间隔、左右心室除极过程中产生的电位变化。QRS波宽度(时限)与心室活动状态密切相关，能够反映心脏的健康状态。正常QRS宽度(时限)成人为0.06s-0.10s，儿童为0.04s-0.08s，超过此限为异常。例如，当心脏存在束支传导阻滞或者心室肥大时，QRS波群的宽度会增加。定位QRS波起止点就可以计算出QRS波的宽度(时限)，因而具有十分重要的实际应用意义。

ECG在采集过程中容易受到噪声干扰，特别是穿戴式心电设备采集的单导联动态心电图受到的噪声干扰更大。一些心脏疾病也会反映在心电图的形态上。再加上人与人之间的个体差异，因此，ECG的形态变化多样，这对QRS波群的起止点定位造成了极大的困难。数十年来，许多研究者在QRS波群起止点的定位上做出了大量努力。在QRS波群起止点之前，通常需要确定ECG的心拍。准确定位QRS波群的R波是确定ECG心拍最直接的方法。在R波定位方法上，已提出了差分阈值法、时频方法和形态类方法等。这些方法主要利用了ECG的形态或者在频域上的特征来定位R波，在噪声较低的条件下能够取得比较满意的定位效果，准确率最高可达到99％以上。已经提出的QRS波群起止点定位方法主要有基于包络的方法、频域变换法和局部变换法等。基于包络的方法优点在于实时性高，但是对于QRS波群形态的规整性要求较高，对存在T波宽大等异常时，该方法定位QRS波群起止点的准确度不高。频域变换法包括滤波、经验模态分解和小波变换等。这类方法的优点在于抗噪声能力较强，但是其缺点也很明显，主要体现在计算量大而且计算复杂，对心电图作变换后容易引入边界点位置偏差。局部变换法通常计算简单，但是对噪声比较敏感。总结起来，现有方法在QRS波形态变化较大和噪声较大时，定位QRS波群心拍位置和起止点的误差均较大。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种心电信号QRS波起止点定位方法，引进了改进的基于幅值和斜率的R波识别技术、改进的基于Douglas-Peucker算法的多边形近似理论和自适应门限阈值理论，以解决现有技术在ECG形态改变和较高噪声情况下定位QRS波群起止点准确性不高的问题。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种心电信号QRS波起止点定位方法，包括以下步骤：

步骤一，对ECG信号作预处理；

预处理包括：采用中值滤波技术滤除ECG中的基线漂移；为了减少浮点操作的影响，将滤波后的ECG放大500倍，用signal(n)表示；其中n代表采样点；对于长度为N的ECG信号，则n＝1，2，…，N；