專利名稱：一種心電信號動力特征分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種心電信號的分析方法，尤其涉及一種心電信號動力特征的分析方法。
背景技術(shù)：
心臟病已成為威脅人類健康的主要殺手之一，因此，開發(fā)出快速有效的心電信號自動分析工具意義重大。正是基于這種需要，近幾十年人們提出了許多分析心電信號的方法序列假設(shè)檢驗算法，復雜度算法，譜分析，小波分析的方法，這些方法都是從心電信號的時域或頻域上提取特征，根據(jù)這些特征對采集到的心電信號進行識別分類。其中，一些方法已被用于自動除顫器，并取得了不錯的效果。但是這些方法均沒有涉及到心電信號中所隱含的心臟系統(tǒng)的非線性動力特征。于此同時，一些研究人員開始利用非線性動力學方法來分析心電信號，相空間重構(gòu)作為觀測信號系統(tǒng)時間波動與動力系統(tǒng)空間特征之間的橋梁， 被廣泛地應用到了心電信號分析中。但不同信號對相空間重構(gòu)參數(shù)(重構(gòu)維數(shù)與時間延遲)的要求不同，目前對所有的信號都采用相同參數(shù)進行重構(gòu)的做法很難把心臟系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)完全打開，從而限制了在相空間中心電信號分析精度的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種心電信號動力特征的分析方法，克服現(xiàn)有技術(shù)分析心電信號的分類精度不高、未能深層地挖掘心電信號所蘊含的信息的技術(shù)問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種心電信號動力特征的分析方法，包括如下步驟采集心電信號以心電采集設(shè)備采集心電信號，記為{xj, i = 1，2，3，. . ·，n ；其中:i 表示采樣點數(shù)；對心電信號進行動力特征分析將心電信號映射為加權(quán)的網(wǎng)絡(luò)，每次采集的心電信號為一個數(shù)據(jù)段，所述加權(quán)的網(wǎng)絡(luò)以每個數(shù)據(jù)段對應所述網(wǎng)絡(luò)中的一個結(jié)點，一對結(jié)點間邊的權(quán)值為這對結(jié)點所對應的數(shù)據(jù)段之間的距離，以R波波峰位置為分割點將目標心電信號段切成若干數(shù)據(jù)段Is1, &，. .. }，每個數(shù)據(jù)段對應所述復雜網(wǎng)路中的一個結(jié)點；然后， 定義一對數(shù)據(jù)段之間的簡單距離，并將此距離對應為網(wǎng)絡(luò)中相應結(jié)點間邊的權(quán)值；獲取所得網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點強度分布圖；步驟300 判斷心電信號，即對得到的結(jié)點強度分布圖進行高斯擬合，在此基礎(chǔ)上定義統(tǒng)計量Rs。當點強度分布比值Rs < 0. 5時，該心電信號為房顫信號；若點強度分布比值Rs彡0. 5時，則該心電信號正常。本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是在采集心電信號步驟中，還包括采用數(shù)據(jù)替代算法對心電信號動力特征進行識別。本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是采用數(shù)據(jù)替代算法進行心電信號動力特征識別包括如下步驟給定零假設(shè)假設(shè){Xi}序列為隨機信號；
生成替代數(shù)據(jù)將信號{Xi} ,i = l,2,3,...,η隨機生成替代數(shù)據(jù)j = 1， 2 j ... j T ；選用關(guān)聯(lián)維數(shù)作為統(tǒng)計量從小到大選擇嵌入維數(shù)d，分別計算不同嵌入維數(shù)下 IxJ 的關(guān)聯(lián)維數(shù) ‘{υ=, j = 1，2，. . .，T 的關(guān)聯(lián)維數(shù) D1, D2, ... , DT、D1; D2,..., Dt 的均
值 和標準差Dvar及最大值Dmax最小值Dmin ；動力特征識別若Dtl 不在區(qū)間[Inin(Z)mm, (D - Dmr)), max(Z)max, (D + Dmr))]內(nèi)，則拒絕原假設(shè)；若D。在區(qū)間[min(Z)mm, (D - Dmr)), max(Z)max, (D + Dvai))]內(nèi)，則認定假設(shè)成立。本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是在對心電信號進行動力特征分析步驟中，兩個數(shù)據(jù)段之間Si與~之間距離的確定，采用以下公式
1^ = min yU\s^-sjmi\\
I=QX…I廠It li k=\其中山為Si的長度，Ij為~的長度，設(shè)Ii ( Ij, Si,k, Sj,k+1分別為Si，Sj數(shù)據(jù)段上第k，第k+1個點。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述心電信號動力特征的分析方法，其特征在于在步驟對心電信號進行動力特征分析中，用高斯函數(shù)模型來擬合所得到的點強度分布圖，在此基礎(chǔ)上定義統(tǒng)計量Rs
權(quán)利要求
1.一種心電信號動力特征的分析方法，包括如下步驟采集心電信號以心電采集設(shè)備采集心電信號，記為{xj , 1 = 1，2，3，. . .，η ；其中:i表示采樣點數(shù)；對心電信號進行動力特征分析將心電信號映射為加權(quán)的網(wǎng)絡(luò)，對每次采集的心電信號，以R波波峰位置為分割點將目標心電信號段切成若干數(shù)據(jù)段Is1, s2, ... }，每個數(shù)據(jù)段對應所述復雜網(wǎng)路中的一個結(jié)點；然后，定義一對數(shù)據(jù)段之間的簡單距離，并將此距離對應為網(wǎng)絡(luò)中相應結(jié)點間邊的權(quán)值；獲取所得網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點強度分布圖；判斷心電信號對得到的結(jié)點強度分布圖進行高斯擬合，在此基礎(chǔ)上定義統(tǒng)計量Rs。當點強度分布比值Rs < 0. 5時，該心電信號為房顫信號；若點強度分布比值Rs ^ 0. 5時，則該心電信號正常。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述心電信號動力特征的分析方法，其特征在于在采集心電信號步驟中，還包括采用數(shù)據(jù)替代算法對心電信號動力特征進行識別。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述心電信號動力特征的分析方法，其特征在于采用數(shù)據(jù)替代算法進行心電信號動力特征識別包括如下步驟給定零假設(shè)假設(shè)IxJ序列為隨機信號；生成替代數(shù)據(jù)將信號IxJ，i = 1,2,3,...，η隨機生成替代數(shù)據(jù){U= j = 1,2,...,T ；選用關(guān)聯(lián)維數(shù)作為統(tǒng)計量從小到大選擇嵌入維數(shù)d，分別計算不同嵌入維數(shù)下{Xi} 的關(guān)聯(lián)維數(shù) D。、{U 二 j = 1，2，...，T 的關(guān)聯(lián)維數(shù) D1, D2, ... , DT、D1, D2, ...，Dt 的均值 d 和標準差Dvar及最大值Dmax最小值Dmin ；動力特征識別若D0不在區(qū)間[Itiin(Z)mm,φ-Z)JXmax(Z)max,φ+DJ)]內(nèi)，則拒絕原假設(shè)；若 Dtl 在區(qū)間[Inin(Z)mm, (D - Dmi)), max(Z)max, (D + Dvai))]內(nèi)，則認定假設(shè)成立。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述心電信號動力特征的分析方法，其特征在于在對心電信號進行動力特征分析步驟中，兩個數(shù)據(jù)段之間Si與~之間距離的確定，采用以下公式
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述心電信號動力特征的分析方法，其特征在于在步驟對心電信號進行動力特征分析中，用高斯函數(shù)模型來擬合所得到的點強度分布圖，在此基礎(chǔ)上定義統(tǒng)計量Rs
全文摘要
本發(fā)明涉及一種心電信號動力特征的分析方法,首先利用替代數(shù)據(jù)算法對采集來的信號進行動力特征識別；然后,將識別出的心電信號轉(zhuǎn)化為加權(quán)的網(wǎng)絡(luò)，進而在復雜網(wǎng)絡(luò)的框架下，利用點強度分布圖來捕獲不同類型心電信號間動力特征的差異；最后,定義統(tǒng)計量Rs，并根據(jù)此統(tǒng)計量成功地將正常心電信號與房顫心電信號區(qū)分開。本發(fā)明技術(shù)方案提高了心電信號的分類精度，更深層地挖掘心電信號所蘊含的信息。
文檔編號A61B5/0402GK102389302SQ20111020386
公開日2012年3月28日 申請日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者孫曉冉, 趙毅 申請人:哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院