[发明专利]一种快速十二导联心电信号质量评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种心电信号质量的评估方法，尤其涉及一种快速十二导联心电信号质量评估方法。

背景技术

据世界卫生组织(WHO)估计，世界上目前每年有3600万人死于心血管疾病、糖尿病、呼吸系统疾病和恶性肿瘤等非传染性疾病，占全球死亡总数的三分之二。其中，心血管疾病是全球范围内第一位致死、致残原因。国家心血管病中心公布的《中国心血管病报告2014》显示：中国心血管病患病率处于持续上升阶段，目前，估计全国有心血管病患者2.9亿，每5个成人中有1人患心血管病。临床中的研究表明，心血管疾病是一种可以控制和预防的疾病。因此，对心血管疾病的预防、诊断以及治疗具有非常重要的意义和研究价值。

心电图(Electrocardiogram，ECG)作为心脏电活动在体表的一种综合表现，蕴涵着丰富的反映心脏节律及其电传导的生理和病理信息，在一定程度上可以客观反映心脏各部位的生理状况，目前已成为心血管疾病无创性检查诊断的重要方法之一。因此，检测病人的心电信号是诊断心血管疾病的最主要也是最直接的一种方法。

随着移动通讯技术的发展，移动医疗已经成为一种趋势，例如可穿戴设备和手机为那些远离医疗中心的人们提供了方便。然而要获得满足诊断条件的心电图需要技巧，临床中医护人员大部分都是经过训练后才进行操作的。获取符合诊断标准的心电图需要一些基本的要求：适当的皮肤接触、电极的正确定位和减少干扰等。然而，现实生活中利用手机或者可穿戴设备获取心电信号的用户大都是未经过训练的人员，由于他们对心电信号的采集方法和采集环境不甚了解以及受采集过程中其他因素的干扰，他们获取到的心电信号中往往包含着很多噪声，导致心电信号出现质量问题。如果把这些有质量问题的心电信号发送给医生，不仅增加了医生的工作量，而且还会影响医生的诊断结果。

当普通用户或者患者使用心电采集设备获取心电信号时，如果设备可以对心电图的质量进行实时评估，并告知用户该心电信号的质量是否可以接受，这将会非常有意义。特别是当信号质量很差时，如果能够及时提醒用户重新测量，或检查电极的连接，或检查其他因素造成的影响，这将让使用者大大受益，并且可以提高医生的诊断效率。

从最近一些论文中可以查阅到有关对心电信号质量评估方法的研究，但是这些研究大都只采用一些简单特征进行评估，其性能极其有限。也有研究者试图采用大量的复杂特征及分类算法来提高性能，但由于复杂度过高，往往难以在计算资源有限的移动设备上应用。如何有效的平衡算法的复杂度与检测精度就成为了一个非常重要的问题。

发明内容

针对心电采集设备对心电信号进行质量评估问题，本发明提出了一种快速十二导联心电信号质量评估方法。利用本方法对十二导联心电信号质量评估时，可以快速得到评估结果，并且有较高的准确率，具有很高的性价比。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种快速十二导联心电信号质量评估方法，包括如下步骤：

(1)将心电信号质量评估结果分为可接受与不可接受两类；

(2)基于心电信号处理设备硬件资源的配置和处理速度，用户自主选择质量评估方法；

(3)基于单个导联内部特性和不同导联间相关特性对十二导联心电信号进行特征提取，得到导联脱落特征X1、信号幅值的平均值X2、导联电极接反特征X3、邻近导联交叉点的数量X4；

(4)如果用户选择的质量评估方法是基于阈值法，则直接基于特征与阈值的大小关系得到评估结果，然后跳转到步骤(8)；

(5)如果用户选择的质量评估方法是基于机器学习方法，则对步骤(3)中提取的特征进行处理，得到48维的特征向量；

(6)重复步骤(3)和步骤(5)，获得大量心电信号的特征数据，对信号进行类别标记，标记为可接受与不可接受两个类别，基于机器学习方法构建学习与分类系统；

(7)对新的心电测试信号，重复步骤(3)和步骤(5)，获取新的心电测试信号特征，然后基于步骤(6)中训练好的分类系统进行分类；

(8)将评估结果反馈给用户。

本发明具有如下优点：

1、本发明采用阈值法和机器学习两种方法对心电信号进行质量评估，用户根据设备的硬件配置自己选择合适的方法。这两种方法都基于同一组原始特征，可以快速得到评估结果。其中：阈值法的好处是无需进行样本训练，可以快速构建分类系统，分类速度快；机器学习法的好处是可以取得更高的分类精度。