[发明专利]一种基于心电信号的心率计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及医学电子信息领域，具体涉及一种基于心电信号的心率计算方法。

背景技术

心电图是临床最常用的检查之一，应用广泛，包括帮助诊断心律失常、心肌缺血、心肌梗死等。心电图记录的是随心动周期变化的体表特定位置的电位差。心电信号是典型的人体电信号，人体电信号本质是两点的电位差信号。直接加电压于身体并通过一定的导联方式就可以观察到心电信号。导联方式即输入导线与电极放置在机体特定的测试部位(正输入端)、参比部位(负输入端)和接地部位的连接方式。在心电图学中，双极肢体导联又称标准I、II、III导联，它是以两肢体间的电位差作为所获取的体表心电。由于双极肢体导联系统获取的心电图中有较大的R波，因此利用双极肢体导联就能够可靠地识别每次心跳并进行节律分析。

如果能够从某一导联的心电信号中准确识别出所有R波，那么根据相邻R波的时间间隔就可以很容易得到心率值。显然利用双极肢体导联(如I导联)获取的心电信号R波幅值较大的特点，可以方便快捷识别其中的R波。

由于心电信号容易因呼吸、肢体运动等产生基线漂移，以及易受肌电信号干扰，因此现有技术直接在原始心电信号上自动准确寻找R波有较大难度。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中不足，提出基于心电信号的差分信号搜寻R波的心率计算方法，用于解决上述问题。

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：一种基于心电信号的心率计算方法，包括以下步骤：

第一步：获取心电信号的差分绝对值信号

给定一段时长L秒的肢体导联I导联心电信号x1(n)，其中n＝1，1、2、…、f*L，f为信号采样频率；计算其差分信号d_x1(n)＝x1(n+k)–x1(n)，其中n＝1、2、…、f*L–k，k为小于n的一个正整数；对差分信号d_x1(n)中各个元素取绝对值，得到差分绝对值信号abs_d_x1(n)；

第二步：搜索峰值点

对差分绝对值信号abs_d_x1从起始位置点开始搜索，当遇到幅值大于thres1的点p1，则在区间[p1，p2]上搜索幅值大于thres1的点的数量cnt1，其中p2、p1为点的索引值，且p2与p1的时长间距为0.1秒，如果cnt1/(p2–p1)大于阈值thres2，thres2＝0.5，则将[p1,p2]区间上幅值最大点定义为一个峰值点；然后，从p2+1点继续采用上述方法向前搜索，如此循环直到差分绝对值信号abs_d_x1结束位置时停止搜索；此过程将获得若干个峰值点的集合A＝{a1,a2,…}，a1、a2……分别表示各峰值点；

第三步：定位R波

在心电信号x1(n)上以集合A中各峰值点为中心的邻域，即区间[ai–d，ai+d]上搜索最大幅值点，这些点即为R波顶点；其中ai表示集合A＝{a1,a2,…}中任意一峰值点的相应索引值，d为正整数；

第四步：计算心率

计算相邻两R波顶点的时间间隔T，由T可以换算得到一个瞬时心率；对所有瞬时心率求平均，即可得到该时长L秒内的平均心率；其中T的单位为秒。

进一步的技术方案是：在第一步中，L≥2。

进一步的技术方案是：第二步中，令阈值thres1＝4*m，其中m为差分绝对值信号abs_d_x1的均值。

进一步的技术方案是：第三步中，d为0.1*f向下取整的结果，f为信号采样频率。

进一步的技术方案是：第四步中，瞬时心率为60/T。

进一步的技术方案是：第一步中，k为0.01*f向下取整的结果，f为信号采样频率。

本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：本发明提供的方法从采集的一段连续心电信号序列中提取特征点(如R波顶点)，并计算出相邻特征点间的时间间隔，再计算这些时间间隔的均值，利用该均值即可换算得到一定时间长度内的平均心率。该方法可以快速准确地从心电信号中自动计算得到心率值。

附图说明

图1是本发明实施例心电信号x1(n)的示意图；

图2是本发明实施例差分绝对值信号abs_d_x1(n)的示意图。

具体实施方式

下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。

实施例：