[发明专利]基于核函数分类算法的心电电极错误放置自动检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物信号处理方法，属于信息科学与工程领域。

背景技术

心脏病是夺去人类生命的主要疾病之一，其引发的心源性猝死在短短几分钟内可以使病患离世，留给病患家属无尽的痛苦。当今社会快节奏、方方面面的压力巨大，心源性猝死更表现出多行业、年轻化的趋势，给国家和社会带来无法弥补的损失。

人体心电图作为心脏电活动在体表的综合表现，蕴涵着丰富的反应心脏节律及其电传导的生理和病理信息。自上世纪初荷兰莱顿大学的生理学家威廉.埃因托芬应用炫线式检流计描记心电过程开始，心电图应用于临床心脏病诊断，至今已有100多年。如今，心电图已经成为临床上重要的高效、无创和低价格检查手段。

由于心脏病的“一过性”等特征，广大心脏病患者和潜在病患急需便携式心电监测设备做到随时随地地监测心脏和心血管健康情况。目前在广大医疗器械厂家的不懈努力下，简易心电图监护仪设备，如一、三导联心电仪，已经开始进入千万寻常百姓家。简易单导、三导心电仪可以监测心率失常等心脏疾病，但非医学级心电监护仪。其在监测心脏病的广度和深度上远远不能达到医院常用12、18导联心电仪的水平。

心电仪采用12导联就可以拾取心脏电活动的全貌，不仅能从额面，也能从横面观察心脏电信息活动，已得到国际上的认可而在世界各国通用。更为重要的是经过60多年的时间活动，12导联体系已积累了丰富的临床资料。其所制定的测量方法、分析技术和标准，已被人们认为是“常规”的准绳，成为心电图学宝贵财富。其余120余种导联，尚无法与12导联体系媲美。但是，由于12导联需要在人体体表布放10个电极，分别是左手(LA)、右手(RA)、左足(LF)和右足(RF)和六个胸导联(V₁-V₆)，在医疗实践中医护人员很容易把电极位置错误放置，从而导致检测结果不准确。各个电极放置的位置对后期心电信号的拾取和正确解读至关重要，如何简便精准地检测手、足心电电极的错误位置布放，从而甄别心脏疾病与位置错放导致的异常波形、提高心电图解读的正确率，在本领域一直是个难题。

发明内容

为了解决上述问题，保证用户能够在不需采用额外辅助情况下正确完成12、18导联心电测量，尤其是4个肢体电极的准确布放，本发明提供了一种基于核函数分类算法的心电电极错误放置自动检测方法，包括如下步骤：

步骤一：定义常规12导联心电波形特征向量x＝[x₁，x₂，...x₁₂]^T，其中[.]^T表示向量转置；

步骤二：根据肢体电极正确放置和可能的6种错误放置类别，测量并记录各种人群(不同年龄、性别、地区等)12导联心电数字信号波形，将心电数字信号波形分为上述的七个类别；

步骤三：由步骤一定义建立的心电波形特征向量数据集，并根据步骤二中的7种类别来明确每个心电波形特征向量的类别，每个心电向量x及其对应的类别构成输入输出对，即样本(sample)点。设共有m个样本点；

步骤四：步骤三中m个样本点构成训练数据集(training data set)并用于训练基于核函数的7个分类器(classifier)，上述训练数据集包括所有7个类别心电信号。每个分类器以参数向量(parameter vector)θ标识，θ有m+1个成分(component)，即θ＝[θ₀ θ₁ θ₂ ... θ_m]^T；

步骤五：对于任意未知类别心电向量t，应用步骤四中得到的7个分类器判别t的类别，判定t是正确布放肢体电极或者是6种错误布放之一。

进一步，上述心电波形特征向量x中的各成分代表：

(1)P波电轴，单位为弧度，若没有P波则以零值计算，以变量x₁表示；

(2)II导联P波有效幅值，其中P、T波净幅值为最大正波峰幅值减去最大负波峰幅值的绝对值，单位为毫伏mV，若没有P波则以零值计算，以变量x₂表示；

(3)V6导联P波有效幅值，单位为毫伏，若没有P波则以零值计算，以变量x₃表示；

(4)QRS波群电轴，单位为弧度，以变量x₄表示；

(5)I导联QRS波群面积，即QRS波群与基线间的面积，可正可负，单位为毫秒毫米，以变量x₅表示；