[发明专利]利用胸阻抗二阶差分图辅助实时定位心电R波峰的方法

说明书

技术领域

本发明涉及心电R波峰定位的技术领域，具体涉及一种利用其他生理信号辅助快速准确定位R波峰的方法。

背景技术

在心电信号测量中，虽然有创方法的信噪比小，但其创伤大，所以一般研究的心电信号都是体表测得的。这种体表心电信号是一种心脏有规律的电传导活动，在波形上主要表现为p波、QRS复合波、T波以及u波等。相较于心房去极化的p波和心室复极化的T波，反映心室去极化的R波拥有更陡峭的斜率和更高的幅值，成为心电信号中各个波形的定位算法的基础和依据。

心率变异性（Heart Rate Variability，HRV）的时频域分析是探索自主神经功能系统对心脑血管系统调控的重要指标之一，对各种心律失常、分析睡眠呼吸暂停综合症等具有重要的研究价值。R波峰定位是从长期的ECG记录中提取RR间期及分析HRV的基础。在较大的数据量分析HRV时，R波峰的提取速度和精确度会直接影响HRV分析的可靠性和准确度。

R波峰定位可以分为两个环节：信号预处理和R波峰值检测。预处理是为了去除信号中的噪声和干扰，主要有滤波器和差分法、小波变换法、数学形态、神经网络等方法。R波峰值检测主要包括R波峰值搜索和决策两个部分，由于QRS复合波比较尖耸，峰值搜索的常用方法主要有幅度法、斜率法和面积法。

近一个世纪以来R波峰定位一直都受到了广泛关注，定位方法层出不穷。面对无创的心电信号噪声干扰大、信号微弱而变异性又强的特点，各方法都有其优劣点。差分滤波方法虽然实时性好，但是精确度有待提高；而小波分析精确度高，但实时性却不能满足动态QRS波检测的需求；神经网络方法计算量大，目前尚不能用于实际中；其他方法也都有需要继续改进的地方。因此，实时性、稳定性、精确度兼顾的R波定位算法仍然需要进一步的研究。

发明内容

本发明目的在于提供一种利用胸阻抗二阶差分图辅助实时定位心电R波峰的方法。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

1）采集同步的心电信号和胸阻抗信号，对心电信号进行预处理得到去除基线的心电信号，对胸阻抗信号进行二阶差分运算获得胸阻抗二阶差分图；

2）经过步骤1）后，根据胸阻抗二阶差分图中主峰值的采样点位置，以心电信号对应位置的采样点为原点划定前向搜索范围，然后在前向搜索范围内搜索R波峰。

所述前向搜索范围根据胸阻抗二阶差分图中主峰值距离对应的R波峰的间隔范围进行划定。

在采样频率为250Hz的条件下，前向搜索范围起点与原点的间隔为20个采样点，前向搜索范围终点与原点的间隔为70个采样点。

所述步骤2）的具体方法包括以下步骤：根据胸阻抗二阶差分幅度阈值对胸阻抗二阶差分图中主峰值进行搜索，在前向搜索范围内进行峰值搜索得最大峰值，将最大峰值与心电信号幅度阈值比较，若最大峰值大于心电信号幅度阈值，则判定该最大峰值为R波峰。

所述胸阻抗二阶差分幅度阈值以及心电信号幅度阈值为动态幅度阈值，Th=0.45×F，Th_R=0.65×R，Th表示胸阻抗二阶差分幅度阈值，F表示胸阻抗二阶差分图中的前一个主峰值，Th_R表示心电信号幅度阈值，R表示前一个R波峰的峰值。

当搜索到一个R波峰后，在胸阻抗二阶差分图上以当前主峰值为起点、向后一个时间段内继续搜索下一个主峰值，所述时间段为RR，RR表示最近三个连续RR间期的平均值。

所述步骤2）的具体方法还包括以下步骤：将最大峰值与心电信号幅度阈值比较前，对最大峰值进行回溯重检判断：若T1≤dF≤T2，则将最大峰值与心电信号幅度阈值比较；若dF≥T2，则降低心电信号幅度阈值和胸阻抗二阶差分幅度阈值，然后回溯到前一个检测到的R波峰之后重新获取最大峰值；若dF≤T1，则提高心电信号幅度阈值和胸阻抗二阶差分幅度阈值，然后回溯到前一个检测到的R波峰之后重新获取最大峰值，dF表示最大峰值与胸阻抗二阶差分图中前一个主峰值之间的距离，T1表示防多检距离阈值，T2表示防漏检距离阈值。

重新获取最大峰值后再次进行回溯重检判断，若最大峰值仍满足dF≥T2或dF≤T1，则将最大峰值判定为R波峰。

所述T1=0.45×RR，T2=1.66×RR，RR表示最近三个连续RR间期的平均值。