本發(fā)明屬于心電信號(hào)和呼吸波的特征點(diǎn)檢測，更具體地，涉及一種用于心電信號(hào)和呼吸波的特征點(diǎn)檢測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，心電信號(hào)和呼吸波是兩種重要的生理信號(hào)，它們的準(zhǔn)確檢測對于許多醫(yī)療應(yīng)用來說至關(guān)重要。例如，在心電圖分析中，r波是qrs復(fù)合波群中的一個(gè)重要波形，它的準(zhǔn)確檢測對于確定心率、診斷心臟疾病等具有重要意義。同樣，呼吸波的準(zhǔn)確檢測對于評估呼吸功能、診斷呼吸系統(tǒng)疾病等也具有重要價(jià)值。然而，由于心電信號(hào)和呼吸波的復(fù)雜性和非線性特性，以及脈沖電場設(shè)備放電干擾等因素，使得對這兩種信號(hào)的準(zhǔn)確檢測仍存在較大的技術(shù)壁壘。

2、現(xiàn)有技術(shù)中為突破上述技術(shù)壁壘所采取的檢測方式通常為構(gòu)建一套復(fù)雜的模擬放大電路以及各種參數(shù)的濾波電路，但這一方式需要大量的計(jì)算資源，導(dǎo)致硬件價(jià)格高昂、采集信號(hào)延遲大和實(shí)時(shí)性較差等問題。因此，怎樣設(shè)計(jì)出一種能夠保證對心電信號(hào)和呼吸波進(jìn)行準(zhǔn)確檢測的同時(shí)，還能夠減少運(yùn)算量、降低成本、減小信號(hào)延遲時(shí)間且實(shí)時(shí)性高的方法及系統(tǒng)，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有的檢測方式需要大量的計(jì)算資源，導(dǎo)致硬件價(jià)格高昂、采集信號(hào)延遲大和實(shí)時(shí)性較差的問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于心電信號(hào)和呼吸波的特征點(diǎn)檢測方法及系統(tǒng)。

3、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于心電信號(hào)和呼吸波的特征點(diǎn)檢測方法，包括：

4、響應(yīng)預(yù)設(shè)周期采集指令，對心電信號(hào)和呼吸波進(jìn)行采集；

5、對所述心電信號(hào)和所述呼吸波進(jìn)行濾波處理，獲取心電信號(hào)數(shù)據(jù)和呼吸波數(shù)據(jù)；

6、對所述心電信號(hào)數(shù)據(jù)和所述呼吸波數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到分別與所述心電信號(hào)數(shù)據(jù)和所述呼吸波數(shù)據(jù)相對應(yīng)的第一預(yù)處理數(shù)據(jù)和第二預(yù)處理數(shù)據(jù)；

7、根據(jù)所述心電信號(hào)數(shù)據(jù)和所述第一預(yù)處理數(shù)據(jù)，得到第一閾值數(shù)據(jù)，以及，根據(jù)所述呼吸波數(shù)據(jù)和所述第二預(yù)處理數(shù)據(jù)，得到第二閾值數(shù)據(jù)；

8、根據(jù)所述心電信號(hào)數(shù)據(jù)、所述第一預(yù)處理數(shù)據(jù)和所述第一閾值數(shù)據(jù)，得到r波值，以及，根據(jù)所述呼吸波數(shù)據(jù)、所述第二預(yù)處理數(shù)據(jù)和所述第二閾值數(shù)據(jù)，得到呼吸波值；

9、分別判斷所述r波值和所述呼吸波值是否等于0，

10、若否，則判定所述r波值為所述心電信號(hào)的特征點(diǎn)，所述呼吸波值為所述呼吸波的特征點(diǎn)，并向外部檢測設(shè)備輸出同步信號(hào)，

11、若是，則再次采集所述心電信號(hào)和所述呼吸波，并根據(jù)所述第一閾值數(shù)據(jù)和所述第二閾值數(shù)據(jù)分別對所述心電信號(hào)和所述呼吸波進(jìn)行閾值更新。

12、作為可選的是，所述對所述心電信號(hào)和所述呼吸波進(jìn)行濾波處理，獲取心電信號(hào)數(shù)據(jù)和呼吸波數(shù)據(jù)，包括：

13、對所述心電信號(hào)和所述呼吸波進(jìn)行濾波處理，得到：

14、s[n]＝b*x[n]+a*s[n-1]

15、式中：

16、s[n]為所述心電信號(hào)數(shù)據(jù)或所述呼吸波數(shù)據(jù)；

17、b為前向路徑的系數(shù)；

18、x[n]為所述心電信號(hào)或所述呼吸波；

19、a為反饋路徑的系數(shù)；

20、s[n-1]為初始采集的所述心電信號(hào)或所述呼吸波，或前一次獲取的所述心電信號(hào)數(shù)據(jù)或所述呼吸波數(shù)據(jù)；

21、以獲取所述心電信號(hào)數(shù)據(jù)和所述呼吸波數(shù)據(jù)。

22、作為可選的是，所述對所述心電信號(hào)數(shù)據(jù)和所述呼吸波數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到分別與所述心電信號(hào)數(shù)據(jù)和所述呼吸波數(shù)據(jù)相對應(yīng)的第一預(yù)處理數(shù)據(jù)和第二預(yù)處理數(shù)據(jù)，包括：

23、當(dāng)前斜率值獲取環(huán)節(jié)：根據(jù)所述心電信號(hào)數(shù)據(jù)或所述呼吸波數(shù)據(jù)，得到當(dāng)前斜率值為：

24、s_d[n]＝(-s[n-2]-2*s[n-1]+2*s[n+1]+s[n+2])/8

25、式中：

26、s_d[n]為與所述心電信號(hào)數(shù)據(jù)或所述呼吸波數(shù)據(jù)相對應(yīng)的當(dāng)前斜率值；

27、s[n-2]、s[n-1]、s[n+1]以及s[n+2]分別為前前一次、前一次、后一次以及再后一次的所述心電信號(hào)數(shù)據(jù)或所述呼吸波數(shù)據(jù)；

28、窗口積分平均值獲取環(huán)節(jié)：根據(jù)所述當(dāng)前斜率值，得到：

29、s_d1[n]＝s_d[n]2，

30、wia[n]＝(s_d1[n-(n-1)]+s_d1[n-(n-2)]+…+s_d1[n])/n

31、式中：

32、s_d1[n]為窗口內(nèi)的所述當(dāng)前斜率值的當(dāng)前平方值；

33、wia[n]為所述窗口積分平均值；

34、s_d1[n-(n-1)]為窗口內(nèi)的所述當(dāng)前斜率值的倒數(shù)第一個(gè)平方值；

35、s_d1[n-(n-2)]為窗口內(nèi)的所述當(dāng)前斜率值的倒數(shù)第二個(gè)平方值；

36、n為積分窗口寬度內(nèi)的所述心電信號(hào)數(shù)據(jù)或所述呼吸波數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)；

37、所述第一預(yù)處理數(shù)據(jù)包括與所述心電信號(hào)數(shù)據(jù)相對應(yīng)的所述當(dāng)前斜率值和所述窗口積分平均值；

38、所述第二預(yù)處理數(shù)據(jù)包括與所述呼吸波數(shù)據(jù)相對應(yīng)的所述當(dāng)前斜率值和所述窗口積分平均值。

39、作為可選的是，所述根據(jù)所述心電信號(hào)數(shù)據(jù)和所述第一預(yù)處理數(shù)據(jù)，得到第一閾值數(shù)據(jù)，以及，根據(jù)所述呼吸波數(shù)據(jù)和所述第二預(yù)處理數(shù)據(jù)，得到第二閾值數(shù)據(jù)，包括：

40、信號(hào)閾值獲取環(huán)節(jié)：根據(jù)所述心電信號(hào)數(shù)據(jù)或所述呼吸波數(shù)據(jù)，得到：

41、s_th[n]＝s[n]*0.125+s_th[n-1]*0.875

42、式中：

43、s_th[n-1]為前一次的所述心電信號(hào)或所述呼吸波的信號(hào)閾值；

44、信號(hào)斜率閾值獲取環(huán)節(jié)：根據(jù)所述心電信號(hào)數(shù)據(jù)所對應(yīng)的所述當(dāng)前斜率值，或所述呼吸波數(shù)據(jù)所對應(yīng)的所述當(dāng)前斜率值，得到：

45、s_d_th[n]＝s_d[n]*0.125+s_d_th[n-1]*0.875

46、式中：

47、s_d_th[n-1]為前一次的所述心電信號(hào)或所述呼吸波的信號(hào)斜率閾值；

48、所述第一閾值數(shù)據(jù)包括所述心電信號(hào)數(shù)據(jù)所對應(yīng)的所述信號(hào)閾值和所述信號(hào)斜率閾值；

49、所述第二閾值數(shù)據(jù)包括所述呼吸波數(shù)據(jù)所對應(yīng)的所述信號(hào)閾值和所述信號(hào)斜率閾值。

50、作為可選的是，所述根據(jù)所述心電信號(hào)數(shù)據(jù)、所述第一預(yù)處理數(shù)據(jù)和所述第一閾值數(shù)據(jù)，得到r波值，以及，根據(jù)所述呼吸波數(shù)據(jù)、所述第二預(yù)處理數(shù)據(jù)和所述第二閾值數(shù)據(jù)，得到呼吸波值，包括：

51、根據(jù)所述心電信號(hào)數(shù)據(jù)及其相對應(yīng)的所述當(dāng)前斜率值、所述窗口積分平均值、所述信號(hào)閾值和所述信號(hào)斜率閾值，或者，根據(jù)所述呼吸波數(shù)據(jù)及其相對應(yīng)的所述當(dāng)前斜率值、所述窗口積分平均值、所述信號(hào)閾值和所述信號(hào)斜率閾值，得到：

52、r＝

53、((s[n]>s_th[n]*0.75)&&(s_d[n]>s_d_th[n]*0.75)&&(s_d[n]>wia[n]*0.75))

54、式中：

55、r為r波值或呼吸波值。

56、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，還提供一種用于心電信號(hào)和呼吸波的特征點(diǎn)檢測系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)上述任一種所述的用于心電信號(hào)和呼吸波的特征點(diǎn)檢測方法，且被配置為能夠安裝于外部檢測設(shè)備中，所述特征點(diǎn)檢測系統(tǒng)包括主控模塊和執(zhí)行模塊；

57、所述主控模塊用于輸出預(yù)設(shè)周期采集指令；

58、所述執(zhí)行模塊包括信號(hào)采集單元、濾波處理單元、信號(hào)預(yù)處理單元以及決策輸出單元，

59、所述信號(hào)采集單元用于響應(yīng)預(yù)設(shè)周期采集指令，對所述心電信號(hào)和所述呼吸波進(jìn)行采集，

60、所述濾波處理單元用于對所述心電信號(hào)和所述呼吸波進(jìn)行濾波處理，獲取心電信號(hào)數(shù)據(jù)和呼吸波數(shù)據(jù)，

61、所述信號(hào)預(yù)處理單元用于對所述心電信號(hào)數(shù)據(jù)和所述呼吸波數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到分別與所述心電信號(hào)數(shù)據(jù)和所述呼吸波數(shù)據(jù)相對應(yīng)的第一預(yù)處理數(shù)據(jù)和第二預(yù)處理數(shù)據(jù)，

62、所述決策輸出單元用于根據(jù)所述心電信號(hào)數(shù)據(jù)、所述第一預(yù)處理數(shù)據(jù)和所述第一閾值數(shù)據(jù)，得到r波值，以及，根據(jù)所述呼吸波數(shù)據(jù)、所述第二預(yù)處理數(shù)據(jù)和所述第二閾值數(shù)據(jù)，得到呼吸波值，

63、分別判斷所述r波值和所述呼吸波值是否等于0，

64、若否，則判定所述r波值為所述心電信號(hào)的特征點(diǎn)，所述呼吸波值為所述呼吸波的特征點(diǎn)，并向外部檢測設(shè)備輸出同步信號(hào)，

65、若是，則再次采集所述心電信號(hào)和所述呼吸波，并根據(jù)所述第一閾值數(shù)據(jù)和所述第二閾值數(shù)據(jù)分別對所述心電信號(hào)和所述呼吸波進(jìn)行閾值更新。

66、作為可選的是，所述主控模塊和所述執(zhí)行模塊之間設(shè)置有用于對二者進(jìn)行信號(hào)隔離的信號(hào)隔離模塊。

67、作為可選的是，所述主控模塊上電連接有用于對其進(jìn)行電源供給的電源管理模塊。

68、作為可選的是，所述電源管理模塊與所述主控模塊之間設(shè)置有用于對二者進(jìn)行電源隔離的電源隔離模塊。

69、作為可選的是，所述濾波處理單元包括呈逐級(jí)連接的高通濾波器、陷波濾波器和低通濾波器。

70、本發(fā)明的有益效果在于：

71、本發(fā)明提出的用于心電信號(hào)和呼吸波的特征點(diǎn)檢測方法，通過響應(yīng)預(yù)設(shè)周期采集指令，對心電信號(hào)和呼吸波進(jìn)行采集；對心電信號(hào)和呼吸波進(jìn)行濾波處理，獲取心電信號(hào)數(shù)據(jù)和呼吸波數(shù)據(jù)；對心電信號(hào)數(shù)據(jù)和呼吸波數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到分別與心電信號(hào)數(shù)據(jù)和呼吸波數(shù)據(jù)相對應(yīng)的第一預(yù)處理數(shù)據(jù)和第二預(yù)處理數(shù)據(jù)；根據(jù)心電信號(hào)數(shù)據(jù)和第一預(yù)處理數(shù)據(jù)，得到第一閾值數(shù)據(jù)，以及，根據(jù)呼吸波數(shù)據(jù)和第二預(yù)處理數(shù)據(jù)，得到第二閾值數(shù)據(jù)；根據(jù)心電信號(hào)數(shù)據(jù)、第一預(yù)處理數(shù)據(jù)和第一閾值數(shù)據(jù)，得到r波值，以及，根據(jù)呼吸波數(shù)據(jù)、第二預(yù)處理數(shù)據(jù)和第二閾值數(shù)據(jù)，得到呼吸波值；分別判斷r波值和呼吸波值是否等于0，若否，則判定r波值為心電信號(hào)的特征點(diǎn)，呼吸波值為呼吸波的特征點(diǎn)，并向外部檢測設(shè)備輸出同步信號(hào)，若是，則再次采集心電信號(hào)和呼吸波，并根據(jù)第一閾值數(shù)據(jù)和第二閾值數(shù)據(jù)分別對心電信號(hào)和呼吸波進(jìn)行閾值更新。根據(jù)上述內(nèi)容可知，與現(xiàn)有的檢測方式相比，本發(fā)明的特征點(diǎn)檢測方法通過對心電信號(hào)和呼吸波進(jìn)行濾波處理，以對干擾信號(hào)進(jìn)行有效濾除，通過對心電信號(hào)數(shù)據(jù)和呼吸波數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，能夠減少運(yùn)算量，降低硬件的構(gòu)建成本，以減小信號(hào)延遲時(shí)間，提高傳輸實(shí)時(shí)性，從而實(shí)現(xiàn)對心電信號(hào)和呼吸波的特征點(diǎn)的準(zhǔn)確抓取。

72、本發(fā)明提出的用于心電信號(hào)和呼吸波的特征點(diǎn)檢測系統(tǒng)與上述用于心電信號(hào)和呼吸波的特征點(diǎn)檢測方法屬于一個(gè)總的發(fā)明構(gòu)思，故與上述用于心電信號(hào)和呼吸波的特征點(diǎn)檢測方法具有相同的有益效果，在此不再贅述。

73、根據(jù)以上內(nèi)容可知，采用本發(fā)明的技術(shù)方案能夠有效地解決現(xiàn)有的檢測方式所構(gòu)建的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，導(dǎo)致硬件價(jià)格高昂、采集信號(hào)延遲大、運(yùn)算量大以及實(shí)時(shí)性較差的問題。

74、本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。