[发明专利]基于智能诊断的远程无线心电监护系统及特征提取方法

权利要求书

1.基于智能诊断的远程无线心电监护系统，包括：心电采集子系统、血压采集子系统、智能诊断单元、GPS定位子系统、人机交互子系统、无线传输子系统、存储器单元以及系统处理器单元，其特征是将智能诊断功能和无线传输功能相结合应用于心电监护设备中，其中：电极片采集到的心电信号经A/D转换模块转换为数字信号后经过预处理和特征提取后交给智能诊断单元，同时血压采集子系统将采集到的血压信号送给处理器作为心电特征诊断的辅助信息，智能诊断单元得出的最终诊断结果交给处理器进行存储，并在液晶显示屏上实时显示心电波形和诊断结果，GPS定位子系统定位患者当前的精确位置，处理器将诊断结果和位置信息通过无线传输子系统发送给监测端。

2.根据权利要求1所述的基于智能诊断的远程无线心电监护系统，其特征在于心电采集子系统由心电信号调理电路、小波滤波器和心电特征提取模块构成，其中小波滤波器采用coif5小波滤波。

3.根据权利要求1所述的基于智能诊断的远程无线心电监护系统，其特征是GPS定位子系统由串口接口芯片、GPS模块、GPS外置天线组成。

4.根据权利要求1所述的基于智能诊断的远程无线心电监护系统，其特征是智能诊断单元中的特征提取功能单元，用于检测R波、平均心率Rate与HRV间期。

5.根据权利要求1所述的基于智能诊断的远程无线心电监护系统，其特征在于无线传输子系统包括串口转换芯片、GSM/CDMA调制解调器、外置天线，利用无线传输子系统可以将本设备以移动终端的形式挂载到公共网络上。

6.基于智能诊断的远程无线心电监护系统的特征提取方法，其特征是使用R波检测算法，采用基于阈值和奇点检测相结合的方法来实现对心电信号中R波和S-T段的定位以及其他心电特征的提取，其步骤为：

(1)设定一个时间窗，在该时间段内采用二次差分方法，寻找波形奇异点；对长度为N(取N＝4096)的数据进行奇点检测；

奇点检测采用的算法为对一个采样周期的心电信号数据，按照公式(1)至(3)进行diff(sign(diff(N)))运算：

其中diff为信号差分，sign为符号函数，N为一个采样周期的心电信号，运算结果为-2的点即为心电信号的极大值点；

保留得到的所有极大值在一个数组A内，并记录其对应波形位置；

取阈值Rth，与上述数组A的值比较，保留大于Rth的极大值在数组B内，并记录其对应波形位置；

认为B中数据为检测到的R波幅值，其对应位置为R波位置；

(2)自适应阈值Rth设置：

选取的N点ECG滤波之后的数据，做奇异点检测之后，寻找奇异点中的极大值信号幅值范围，按公式(4)，均分为15份，并将每份幅值记录在Th数组中；

设积分投影函数为：

其中：

y(i)=min(A)+i*max(A)-min(A)15,]]>I≤i≤15且i∈Z      (6)

即做极大值点在划分的各幅值段Th(i)上的积分投影；

选取零分布与非零分布的交接点处i值，计算Th(i)，确定Rth为Th(i)；

阈值确定出R波位置和幅值之后，计算平均心率Rate，单位：次/分，

Rate＝60*Nr/(nr(end)-nr(1)/f_s)                (8)

其中，Nr是固定时间窗中测得的R波个数，nr(end)是固定时间窗内最后一个R波的位置，nr(1)是固定时间窗内第一个R波的位置，f_s是数据采样率；

根据平均心率加入相关误检、漏检更正，最终修正出正确R波位置和平均心率Rate；

然后用公式(9)，计算HRV间期。

HRV＝RR(i+1)-RR(i)                            (9)

其中RR为相邻两个R波间期。

综上算法，可得到后续诊断所需特征参数：Rate和H RV；

(3)根据此指标通过查表的方式将提取到的心电特征与MIT-BI H数据库分析总结得出诊断结果。