專利名稱：基于形態(tài)學(xué)的t波交替散點(diǎn)圖法的心電信號分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種心電信號分析方法，具體涉及一種基于形態(tài)學(xué)的T波交替散點(diǎn)圖法的心電信號分析方法。屬于生物醫(yī)學(xué)信號處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
T波交替(T Wave Alternans, TffA)是在規(guī)整的心律時(shí)，一種體現(xiàn)在體表心電圖上的T波形態(tài)、極性和振幅逐拍交替變化的心電變異現(xiàn)象。雖然T波交替的產(chǎn)生機(jī)理與室性心律失常的關(guān)系尚未有一致的定論，但大量的臨床和動物實(shí)驗(yàn)研究表明，T波交替與室性心律失常、室速、室顫、心源性猝死等有直接的聯(lián)系，微伏級T波交替已成為預(yù)測室性心律失常的重要指標(biāo)。 T波交替是一種非穩(wěn)態(tài)的變異性現(xiàn)象。按照T波交替檢測統(tǒng)計(jì)方法的不同，T波交替檢測被分為短時(shí)傅里葉變換法、符號變換法和非線性法。頻譜分析法(SM)是短時(shí)傅里葉變換法中最成熟一種方法，散點(diǎn)圖法是非線性法的一種。隨著數(shù)字信號處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，微伏級的T波交替被檢出的精確度越來越高。使用數(shù)字信號處理技術(shù)檢測體表電路圖中是否存在微伏級的T波交替現(xiàn)象，已作為預(yù)測室性心律失常、心源性猝死風(fēng)險(xiǎn)的獨(dú)立指標(biāo)，并成為一項(xiàng)新的無創(chuàng)心電檢測方法。文獻(xiàn)《利用Poincare散點(diǎn)圖法檢測t波交替的指標(biāo)研究》(李斐、趙捷等,現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，VOL. 12，NO. 14MAY2012)和《基于Poincare散點(diǎn)圖與譜分析法的T波交替檢測》(李斐，山東師范大學(xué)，2012年)主要是根據(jù)散點(diǎn)圖形態(tài)和T波交替幅值變化的特點(diǎn)，利用散點(diǎn)到x+y=0直線的距離均值作為定量檢測指標(biāo)來判斷T波交替的存在與否。由于該方法受T波幅值變化影響較大，對于幅值差別較大的心電，會出現(xiàn)誤檢，降低了檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。文獻(xiàn)《心率的Poincare散點(diǎn)圖量化指標(biāo)》(生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志，2000 :17(4)，P433-436)只提出了基于散點(diǎn)圖的四個(gè)參數(shù)長軸、短軸、面積和角度，并沒有將矢量角度指數(shù)應(yīng)用于實(shí)際心電進(jìn)行檢測，也沒驗(yàn)證其可靠性。中國專利申請201210064226公開了一種心電圖中的T波交替檢測的方法，采用相關(guān)分析法檢測T波交替的存在與否，其缺點(diǎn)是相關(guān)分析法的頻率分辨性較差，如當(dāng)呼吸調(diào)制的振幅較大時(shí)，對相關(guān)分析法結(jié)果的影響要比譜分析法大得多。中國專利申請201110418860. 3公開了一種基于模型的動態(tài)心電圖T波交替定量分析方法，采用T波的解析函數(shù)即維格納分布(Winger-Ville Distribution, WVD)對心電信號進(jìn)行定量分析，而WVD容易產(chǎn)生交叉干擾項(xiàng)，加之其運(yùn)算量較大，已超過了現(xiàn)有硬件的處理能力。中國專利申請200410003212.1公開了一種用于改善T波交替的測量的方法和系統(tǒng)，利用T波交替是每二次搏動自動重復(fù)并已經(jīng)連接到基本心臟不穩(wěn)定性的心電圖的ST波段或T波的規(guī)則的或搏動對搏動的變化的特點(diǎn)，將某些搏動從T波交替測量中排除出去，該方法只是提取出T波交替信號，而并沒有對T波交替信號做進(jìn)一步的檢測，缺乏對搏動變率可靠性的檢驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于形態(tài)學(xué)的T波交替散點(diǎn)圖法的心電信號分析方法。針對譜分析法檢測T波交替的計(jì)算復(fù)雜、檢測每個(gè)心拍T波交替幅值的困難等缺點(diǎn)，提出一種基于形態(tài)學(xué)的T波交替散點(diǎn)圖法的研究，為國內(nèi)相關(guān)臨床研究開展提供一種新的T波交替檢測有效量化指標(biāo)。本發(fā)明的技術(shù)方案是通過T波窗口分析法，對選自美國MIT/BIH標(biāo)準(zhǔn)心律失常數(shù)據(jù)庫和歐洲ST-T心電數(shù)據(jù)庫的128個(gè)連續(xù)心拍的T波進(jìn)行采樣，利用所得采樣點(diǎn)作一次差分散點(diǎn)圖，用散點(diǎn)圖的矢量角度指數(shù)對T波交替進(jìn)行定量分析，得出判斷T波交替存在與否的矢量角度指數(shù)取值范圍。將散點(diǎn)圖法的矢量角度指數(shù)和譜分析法的T波交替幅值對T波交替的檢測結(jié)果進(jìn)行比較，判斷矢量角度指數(shù)檢測T波交替的可靠性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種基于形態(tài)學(xué)的T波交替散點(diǎn)圖法的心電信號分析方法，包括以下步驟(1)選取心電信號并進(jìn)行心電信號預(yù)處理；(2)獲取采樣點(diǎn)采用T波窗口分析法，對128個(gè)心拍進(jìn)行采樣，每一個(gè)心拍采用T波窗口法選定7個(gè)采樣點(diǎn)，就得到檢測數(shù)據(jù)共有128*7個(gè)采樣點(diǎn)；(3)繪制散點(diǎn)圖法將128個(gè)相鄰心拍的采樣點(diǎn)作一次差分，繪制一次差分的T波散點(diǎn)圖；(4)確定矢量角度指數(shù)取值范圍，以判斷T波交替存在與否；(5)繪制功率譜曲線圖利用快速傅立葉變換將采樣點(diǎn)的幅度轉(zhuǎn)化成能量譜并進(jìn)行疊加平均得到其功率譜曲線圖；(6)計(jì)算T波交替幅度值(Vtwa)對心電信號中N個(gè)連續(xù)ST-T心動周期的一組采樣點(diǎn)進(jìn)行FFT快速傅里葉變換分析，其功率譜的計(jì)算公式如下
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權(quán)利要求
1.一種基于形態(tài)學(xué)的T波交替散點(diǎn)圖法的心電信號分析方法,其特征在于,包括以下步驟(1)選取心電信號并進(jìn)行心電信號預(yù)處理；(2)獲取采樣點(diǎn)采用T波窗口分析法，對128個(gè)心拍進(jìn)行采樣，每一個(gè)心拍采用T波窗口法選定7個(gè)采樣點(diǎn)，就得到檢測數(shù)據(jù)共有128*7個(gè)采樣點(diǎn)；(3)繪制散點(diǎn)圖將128個(gè)相鄰心拍的采樣點(diǎn)作一次差分，繪制一次差分的T波散點(diǎn)圖；(4)確定矢量角度指數(shù)取值范圍，以判斷T波交替存在與否；(5)繪制功率譜曲線圖利用快速傅立葉變換將采樣點(diǎn)的幅度轉(zhuǎn)化成能量譜并進(jìn)行疊加平均得到其功率譜曲線圖；(6)計(jì)算T波交替幅度值對心電信號中N個(gè)連續(xù)ST-T心動周期的一組采樣點(diǎn)進(jìn)行FFT快速傅里葉變換分析，其功率譜的計(jì)算公式如下
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述步驟(3)、(4)、(6)均通過 MTALBE7. O軟件實(shí)現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述步驟(I)中的心電信號是從美國 MIT/BIH標(biāo)準(zhǔn)心律失常數(shù)據(jù)庫和歐洲ST-T心電數(shù)據(jù)庫中獲得。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析方法，其特征在于，步驟(I)中所述心電信號預(yù)處理是指去除基線漂移、工頻干擾及肌電干擾的隨機(jī)干擾，獲得具有明顯特征的心電信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析方法，其特征在于，步驟(4)中所述判斷T波交替存在與否的散點(diǎn)圖矢量角度指數(shù)取值范圍的確定，包含以下步驟41)根據(jù)散點(diǎn)聚集區(qū)域的不同形態(tài)以及散點(diǎn)圖的各種定量參數(shù)值，可得到所需的不同信息；通過計(jì)算散點(diǎn)圖的矢量角度指數(shù)VAI來判斷T波交替的存在與否，其計(jì)算公式為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于形態(tài)學(xué)的T波交替散點(diǎn)圖法的心電信號分析方法。針對譜分析法檢測T波交替的計(jì)算復(fù)雜、檢測每個(gè)心拍T波交替幅值的困難等缺點(diǎn)，提出一種基于形態(tài)學(xué)的T波交替散點(diǎn)圖法的研究，為國內(nèi)相關(guān)臨床研究開展提供一種新的T波交替檢測有效量化指標(biāo)。本發(fā)明通過T波窗口分析法，對選自美國MIT/BIH標(biāo)準(zhǔn)心律失常數(shù)據(jù)庫和歐洲ST-T心電數(shù)據(jù)庫的128個(gè)連續(xù)心拍的T波進(jìn)行采樣，利用所得采樣點(diǎn)作一次差分散點(diǎn)圖，用散點(diǎn)圖的矢量角度指數(shù)對T波交替進(jìn)行定量分析，得出判斷T波交替存在與否的矢量角度指數(shù)取值范圍。將散點(diǎn)圖法的矢量角度指數(shù)和譜分析法的T波交替幅值對T波交替的檢測結(jié)果進(jìn)行比較，判斷矢量角度指數(shù)檢測T波交替的可靠性。
文檔編號A61B5/0452GK103006207SQ20131001120
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者趙捷, 郭慧, 李菲, 李田田 申請人:山東師范大學(xué)