[发明专利]多导联心脏标测信号分析处理装置及其方法

权利要求书

1.一种多导联心脏标测信号分析处理装置的处理方法，其特征在于具体步骤如下：

a.从动物或人体采集心脏标测信号，经存储后将心电标测信号送入信号分析单元；

b.信号分析单元对心电标测信号进行预处理，消除各种干扰和噪声；

c.对每个标测位点导联的心脏标测信号通过激动间期提取模块进行激动间期提取和信号分割：

对实时信号，将各导联信号等时长分割后，组成信号段集合W，计算各信号段的自相关函数序列，将最大峰与次大峰之间的时间间期作为该段信号的激动间期，自相关函数的计算公式如下：

其中：N为x(n)等时长分割后每段数据的数据点数，τ为窗口延时，n为采样点序号；

对非实时信号，采用时域分析方法提取激动间期提取模块中的激动时刻，依据激动时刻分割各导联信号，每个激动时刻前若干毫秒至该激动时刻后若干毫秒范围内的信号记为分割后的某个信号段，所有分割后的信号段组成集合W；每个激动时刻到下一个激动时刻的间期为激动间期；

d.对各导联信号逐个进行递归分析，将分割后的各导联的信号段根据自定义的距离容限ε，计算递归矩阵R_W，计算公式如下：

其中d(i,j)为信号段i和j的波形距离，W_i和W_j为分割后的信号段i和j对应的波形，定义递归矩阵R_W中1的占比为递归率REC，平均递归率定义为多导联信号中各个导联递归率的平均值；

e.对多导联信号进行网络图建模，求取网络图密度density，网络图密度density定义为选定网络图区域中，节点的实际连边数量与全连接情况下连边数量的比值，节点连边的方法如下：

将同步矩阵C中的对应值作为节点连边条件，以此构建网络图，1在网络图中定义为导联c和d对应的节点在图中连边；0定义为不连边，同步矩阵C的计算公式如下：

其中，Threshold为设置的阈值，L_AA(c,:)和L_AA(d,:)为导联c和导联d的激动间期序列在L_AA矩阵中对应的行；

f.基于步骤d和步骤e得到标测区域内的网络图密度density和平均递归率绘制伪彩色图、网络图或者三维直方图，并在输出显示装置显示。

2.根据权利要求1所述的多导联心脏标测信号分析处理装置的处理方法，其特征在于所述激动间期提取模块(7)，对实时信号采用自相关函数序列峰值法提取激动间期；对非实时信号采用时域分析方法提取激动时刻。

3.根据权利要求1所述的多导联心脏标测信号分析处理装置的处理方法，其特征在于递归分析模块(8)，对分割后的各导联的信号段根据自定义的距离容限ε，计算递归矩阵R_W(i,j)和递归率REC。

4.根据权利要求1所述的多导联心脏标测信号分析处理装置的处理方法，其特征在于网络图分析模块(9)，通过计算同步矩阵C反映多导联信号的时变信息，即兴奋时间序列扰动；将同步矩阵C中的对应值作为网络图连边条件构建网络图，并基于不同的网络图区域，计算网络图密度density；

所述同步矩阵所对应的时变信息，包括但不限于特征值随时间、随心拍、随呼吸节律的变化值以及变化值的绝对值；

同步矩阵C定义的连边的权重方式包括但不限于阈值判断、距离归一化、距离绝对值归一化等方式；对应的网络图建模为无向无权图、有向无权图、无向有权图和有向有权图。

5.一种多导联心脏标测信号分析处理装置，其用于实现如权利要求1所述的处理方法，该处理装置由标测电极(1)、信号放大模块(2)、数据采集卡(3)、数据存储模块(4)、信号分析单元(5)和输出显示装置(11)组成，其特征在于标测电极(1)、信号放大模块(2)、数据采集卡(3)、数据存储模块(4)、信号分析单元(5)和输出显示装置(11)依次连接；

当启用信号分析单元(5)时，若数据采集卡(3)有实时输入，则对采集到的数据在数据存储模块(4)存储后，进行实时分析，同时调用数据存储模块(4)中的过往非实时信号进行回顾性分析对比；若无实时输入，可单独对数据存储模块(4)内的非实时信号进行回顾性分析；

其中：

标测电极(1)，用于安放在心脏上的感兴趣区域；

信号放大模块(2)和数据采集卡(3)，信号放大模块(2)对来自标测电极(1)微弱的心脏标测信号放大，并滤除信号中不需要的频率成分，对放大后的心脏标测信号进行采样，转化为数字信号，所述转化为数字信号后的心脏标测信号存入数据采集卡(3)的数据缓存区中；

数据存储模块(4)，将数据采集卡(3)的数据缓存区中的心脏标测信号读入内存，并定时地存储为数据文件；

信号分析单元(5)，对来自数据存储模块(4)中存储的数据文件进行分析处理；所述信号分析单元(5)由预处理模块(6)、激动间期提取模块(7)、递归分析模块(8)、网络图分析模块(9)和统计分析模块(10)组成，预处理模块(6)的输入端连接数据存储模块(4)的输出端，预处理模块(6)的输出端分为非实时信号和实时信号两路，非实时信号和实时信号分别连接激动间期提取模块(7)的输入端，非实时信号和实时信号的激动间期提取模块(7)的输出端均可连接递归分析模块(8)的输入端和网络图分析模块(9)的输入端，递归分析模块(8)和网络图分析模块(9)的输出端分别连接统计分析模块(10)的输入端，递归分析模块(8)、网络图分析模块(9)和统计分析模块(10)的输出端分别连接输出显示装置(11)；预处理模块(6)用于去除心脏标测信号中叠加的外部噪声和干扰；激动间期提取模块(7)旨在从心脏标测信号中提取其对应心肌细胞群的兴奋时间序列；递归分析模块(8)分析单个导联信号兴奋时间序列的时间同步性；网络图分析模块(9)分析感兴趣区域内多导联兴奋时间序列的空间同步性；统计分析模块(10)从即时和过往心脏标测信号的时空同步性中提取统计学信息，判断采集对象的生理状态；

输出显示装置(11)，用于显示心脏标测信号的波形、多导联信号分析结果和生理状态判断结果。