[发明专利]在生物识别中的高频QRS

说明书

公开了对来自多个受试者的HF‑QRS信号(或衍生的值或特征)进行采样，并使用例如深度学习卷积神经网络来查找下述特征或值：(i)该特征或值在对于同一受试者而言的所有样本中均是足够相似的，但是(ii)该特征或值在不同受试者之间是有足够差异的，从而允许进行识别。还公开了对签名进行查找，该签名在特定时间段内足够稳定以使得这些签名在偏离阈值之内，然后至少以用于建立偏离阈值的时间段为频率来对待识别的所有受试者进行监测。

背景技术

当今使用的大多数生物识别技术都依赖于个体特征，包括语音识别、指纹、视网膜和面部识别，并且基于可识别的可见或可听特征，因此这些特征易于被伪造，因为已经广泛使用且可购买的技术允许对这些特征进行准确复制和修改，即CCD相机、3D打印机和数字记录。然而，用于复制或修改修改后的电信号的仪器并不广泛。生成心电图仪(或ECG)需要在识别位置存在活的且生物上存在的个体，这使得难以伪造。另外，ECG信号具有安全的生物特征的所有属性：通用性、可测量性、唯一性和永久性。

可以使用通常安装在受试者胸部上的常规表面电极来传输ECG信号以进行记录。ECG信号由代表每个心跳期间不同功能阶段的若干部分组成，并根据生成组织的电取向进行投射。由于个体之间心脏组织结构和取向的变化，因此在心电信号中存在特定于受试者的多种细节。

已经将ECG作为潜在的生物特征进行了广泛的研究，但是所需要的12导联检测不方便且可靠性不足，从而阻碍了ECG的广泛应用。尽管可以使用较少的导联并查找ECG信号或衍生的ECG信号的唯一部分，但是很难使用ECG信号查找可靠的标识物，因为受试者的脉搏率会发生变化(这种变化以连续基础进行)。

该电信号包括一系列PQRST复合物，并且大多数PQRST序列都是不一致的。两个连续的R信号峰值之间的时间间隔、被称为R-R间隔对应于心脏脉冲，该心脏脉冲的速率通常在每分钟60次至90次心跳(bpm)的范围内。P信号对应于心房去极化(右侧、先去极化、然后是左侧)。较大的QRS复合波对应于心室的去极化和心房的去极化。T信号对应于心室的复极化。有时会出现较弱的U信号。

“波”包括将至少一个完整部分(P、Q、R、S和/或T)覆盖的曲线。在一时间增量内在两个连续信号之间延伸的直线幅度、例如从S波的结束到紧随其后的T波的开始的直线幅度被称为“段”。在至少部分弯曲的曲线图中，包括至少一个波的时间增量、例如从Q波的开始到S波的结束被称为“间隔”。

QRS时间间隔——通常为50毫秒至100毫秒(msec)的时间长度——代表从心室去极化开始直到心室去极化结束的传导时间，并且包括电脉冲通过心室肌肉的传播。P波信号通常会逐渐变圆，并具有约等于50msec至110msec的时间长度。大于约120msec的QRS间隔通常表示室性心律不齐或束中的一个束被阻塞。

在ECG首次开发用于临床时，便采用了低通滤波器来消除信号中的高频“噪声”，从而更易于评估各种波的形状以及所显示输出中的间隔的长度。输出。ECG信号中的QRS复合波(HF-QRS)的高频成分——是ECG信号的一个独特部分并且与ECG信号本身不同——在很大程度上被遗忘了，直到NASA的研究人员证明该高频成分可以被用于更精确地确定心脏组织的健康状况，尤其是与电传导系统有关的健康状况，因为该高频信号更精确地代表每个体心脏的独特电传导系统。参见申请号为8,924,736、7,539,535的美国专利，上述两个专利均通过参引并入。HF-QRS信号中存在的数据量显著超过了当今使用的标准低频ECG中存在的数据量，并且NASA在数据中识别出的若干模式被示出每个月都是相对稳定的(T.T.Schlegel等人于2004年3月在Mayo Clin Proc的第79卷、pp.339-50的“Real-time12-lead high-frequency QRS electrocardiography for enhanced detection ofmyocardial ischemia and coronary artery disease”)。