[发明专利]心电信号处理方法及装置

说明书

一种心电信号处理方法，至少包括ECG异常节律检测方法，所述ECG异常节律检测方法可基于动态阈值梯度比较，其输入为经过模数转换器量化的心电信号流，输出为心电信号流的峰值位置和峰值大小，同时输出检出峰值的时钟信号，以及是否存在异常峰值。一旦检测到异常峰值，即存在异常标记，则可通过或触发数据接口向外传输所缓存的所有心电数据。所述心电信号处理方法具有低功耗兼顾极低硬件开销，并能实现准确识别异常。本发明还提供一种心电信号处理装置。

技术领域

本发明涉及医疗信号处理技术领域，尤其涉及一种低功耗低硬件开销的心电信号处理方法。

背景技术

经研究，约一定比例(例如30％)的人一生中至少经历一次晕厥。在所有晕厥患者中，约三分之一的患者会反复发作，医生对相当比例患者(约17％)的晕厥病因无法做出清晰的诊断。晕厥的反复发作严重影响患者的生活方式，威胁着患者的生命健康。在各种晕厥病症中，心源性晕厥是晕厥最主要、最严重的类型(约占晕厥的75-85％)，其是由心脏疾病等原因造成的。严重者在晕厥发作时可导致猝死。而心律失常是导致心源性晕厥的主要原因。心电图(Electrocardiogram，ECG)显示出的曲线图形一般分为P、Q、R、S、T、U波等。其中最主要的搏动节律信息在ECG信号的R波峰值，即心电信号的主峰上，它是检测各类心律失常最重要的手段。

晕厥患者的ECG具有三个特点：一是心率异常偶发难以捕捉，二是短时间间歇无规律性阵发，三是心率异常能够自发性完全恢复。因此，为心源性晕厥患者提供ECG监护，必须长时间、持续、不间断监测。心电异常节律监护系统最为关键的组成部分为超低功耗、超低硬件开销、高性能的心电信号处理单元。其主要结构包括数据接口、信号处理、循环缓存、寄存器堆等。考虑到人体心电监护系统要求长时间、连续工作，尤其是植入式监护系统甚至要求能够不间断工作2-3年(即约20000小时)，而根据商用的小型化用于植入式应用的锂氟化碳电池的性能，其电池电量估计约160mAh，进而系统平均电流只能有数个微安。同时监护设备应该能够在偶发的异常出现时，能够缓存一段较长(通常几到几十分钟)时间内的ECG波形，以便监护和分析其特征的变化。也就是说，数据缓存必须可以缓存足够长时间，待异常出现需要写入或下载时，再写非易失存储器。

既然需要根据异常是否存在再决定是否写数据到非易失性存储器，则必须准确识别和检测节律的异常。因晕厥患者ECG异常节律出现的特点是偶发、难以预料和自发恢复，以及系统应用情景要求报警时存储一段时间的数据，该存储的数据待需要分析时再进行下载。这意味着异常节律检测时应该至少满足以下需求，即实时检测出偶发的ECG信号节律异常，准确率高且低误判，同时硬件开销低、运算资源占用小。商用典型的微处理器MSP430，其工作模式下的典型电流为2mA。很显然，这类微处理器并不适宜用作超低功耗心电信号异常节律处理。同时，虽然ECG识别算法经过数十年的发展已经非常成熟，但诸如小波变换、人工神经网络、支持向量机识别等算法硬件开销巨大，不适用于偶发异常心电异常监护应用。而二阶微分检测、简单阈值判断等低开销算法又因为对噪声、环境和不同受试者ECG波形差异的鲁棒性差难以适应实际应用。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种低功耗兼顾极低硬件开销，并能实现准确识别异常的心电信号处理方法及装置。

一种心电信号处理方法，至少包括ECG异常节律检测方法，所述ECG异常节律检测方法包括：

(a0)接收经过模数转换器量化的心电信号流；

(a1)对所述心电信号流逐点求梯度；

(a2)将前M个梯度中的最大值作为阈值；

(a3)向后搜索第一邻域内逐差大于所述阈值的k倍的点；

(a4)在获得的所有大于阈值的k倍的点中，分别将每个点以第二邻域寻找极大值和极小值；