[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

说明书

技术领域

本发明涉及基于智能诊断的远程无线心电监护系统。

背景技术

目前心脏病诊断主要以心电图和心脏彩超为主，心电图主要应用于心律失常、心肌缺血等功能性心脏病诊断；心脏彩超则对风湿性心脏病、先天性心脏病等结构异常的心脏病才有用。由于功能性疾病往往具有病情隐蔽、发病突然、危险性高、持续时间短等特征，因此很难把握最佳的诊断时间，发病时病人往往也很难进行有效的自救措施。因此，病人的心电特征对于突发性心脏病的诊断和治疗有非常重大的指导作用。

目前医疗机构较常用的心电采集设备主要包括三种：1、心电监护仪，这类设备可以检测患者的心搏频率、呼吸、血压、脉搏、血氧饱和度等生命特征，在一些重症病房非常常见。设备采集到病人的以上生理指标，在屏幕上实时显示，对术后或者危重病人的看护有重要意义。但这类设备采集的心电信号多数是单导联信号，往往只能反应病人心脏是否在正常跳动，对于心脏病的诊断，没有太多的参考意义。2、心电图机，目前较常用的导联数是十二导联，这类心电采集设备可以采集较完整的心电信号，能够比较全面的反应多种心脏功能性异常。但这类设备一般结构庞大，每次只能记录很短时间的心电信号，需要专业人员操作，因此只有在医院等大型的医疗机构才能采用这种设备进行检测。很多心脏病具有发病突然、持续时间短等特点，往往会出现病人感觉到异常时前往医院进行诊断，待到达医院时病情得到缓解，在心电图机上不能发现明显的病变特征的情况，长期住院观察又将花费大量的人力财力，很多患者难以承受。因此，这类心电采集设备在实际应用中还存在很多弊端。3、动态心电采集设备(Holter)，这类设备主要是为了解决普通心电图机难以完成全天候监测的问题设计的，这类设备体积小，便于随身佩戴，主要包括心电数据的采集和存储两部分，大容量的存储设备将24小时的心电信号进行存储，然后将这些信号传送给计算机进行初步筛选，将可能存在异常的部分送给医生进行经验判断。这类设备在一定程度上解决了普通心电图机存在的问题，但仍存在很多亟待解决的问题。首先是这类设备非常昂贵，需要长时间佩戴的患者很多难以承受其巨大的花费。其次这类设备智能化水平较低，需要经过多道工序才能筛选出最终用来诊断需要的病变信号，耗费大量的人力、物力。而且这种设备对于一些急性、突发使人失去自救能力的致命发病情况也束手无策，不能有效的缩短救援所需时间。因此还不能完全满足心脏病患者监护的全部需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于智能诊断的远程无线心电监护系统及特征提取方法。

本发明是基于智能诊断的远程无线心电监护系统及特征提取方法，其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。

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；