[发明专利]一种准确提取QRS内异常电位的方法

说明书

一种准确提取QRS内异常电位方法，在理想心电信号预估阶段，采用非线性变换技术，预估理想心电信号；根据预估理想心电信号，利用样条方法对理想心电信号进一步估计，精确估计理想心电信号；根据精确估计出的理想心电信号，通过移动标准差分析技术，可精确提取QRS内异常电位；本发明方法不但可用于多次叠加平均心电信号，也可用于单次搏动心电信号。

技术领域

本发明属于医学信号处理领域，特别涉及一种从心电信号中准确提取QRS内异常电位的方法。

背景技术

据统计，我国每年心脏猝死(SCD)的总人数高达50多万，平均每分钟就有 3人因心脏原因在发病1小时内死亡，而抢救成功率却不到1％。心脏猝死出现明显的年轻化趋势，部分患者发生猝死事件往往无明显先兆症状，身体貌似健康。所以，对心脏猝死进行早期预警显得尤为重要，但目前缺乏有效的检测手段。

大量研究表明，心脏内局部区域出现的电传导延迟是心脏猝死的一个重要诱因，这种传导延迟会引起信号折返，进而会导致严重的室性心率失常。区域传导延迟可以在体表心电图(ECG)的QRS复合波中出现切迹或不易察觉的小幅波动。这些特征往往在常规心电图中无法明确反映，需要使用采样频率更高的高频心电图。目前，临床上无创检测这种心室去极化过程出现的异常特征主要包括：(1) 基于信号平均心电图(SAECG)的心室晚电位(VLP)，(2)QRS内异常电位(AIQPs)， (3)碎裂QRS波(fQRS)。

心室晚电位检查是指体表信息叠加心电图于QRS复合波终末并延伸到ST段内的高频低振幅碎裂电位，它反映了缺血区心肌迟发的电活动，是由于缺血区心肌内缓慢而不规则的拆返活动引起。在急性心肌梗死后猝死的预测中，晚电位检查具有重要价值。

临床上使用较为广泛的是时域VLP检测方法，虽然这种分析具有高的阴性预测值，但阳性预测效果不佳。VLP检测方法阳性预测率不高的主要原因是仅检测QRS复合波终末并延伸到ST段内的高频低振幅碎裂电位。大量的动物心肌梗死模型和人体标测基础研究结果明确表明，这些高频低振幅碎裂电位不但存在于QRS 复合波终末区域，而且也可能隐藏在QRS复合波内。在某些心肌梗死部位，产生的高频低振幅碎裂电位可能仅存在于QRS复合波内，并不反映在QRS复合波终末处，如果能准确提取QRS复合波内的这些高频低振幅碎裂电位，将可显著提高心脏猝死早期预警的可靠性。

QRS复合波内的这些高频低振幅碎裂电位又称为QRS内异常电位(AIQPs)，提取AIQPs是一个极具挑战性的任务，因为AIQPs是嵌入在QRS波内的、非常微弱、且快速变化不可预测信号。目前，提出了多种方法来应对这一挑战。离散余弦变换(DCT)域的自回归移动平均(ARMA)模型已被用于估计AIQPs，其基本思想是用一个低阶ARMA模型来模拟正常QRS波，从而可提取出不可预测的AIQPs。也有学者提出利用小波变换分析QRS波内的高频成分，并以此为基础诊断恶性室性心律失常。很多提取方法使用的是线性模型或线性变换技术，由于人体心脏工作机制十分复杂和精细，将QRS波群建模为非线性信号可能更接近实际情况。有学者提出一种用具有相同平滑度的径向基函数非线性神经网络逼近QRS波的方法，取得了较好的效果，但主要缺点是需要调整的参数过多，神经元最佳数量因人而异，参数设置不当会高估或低估RBF神经网络逼近误差，影响提取精度。

大量研究表明，对室性心律失常高风险患者，AIQPs参数可显著提高诊断准确率，但目前AIQPs提取技术的提取精度仍不能满足要求，而且提取技术的鲁棒性也需要进一步提高。

在心电测量过程中采样得到的原始心电信号用x(i)表示，其中包含工频干扰 p(i)、基线漂移b(i)、测量噪声n(i)和含有待提取QRS内异常电位(AIQPs)的 AIQP(i)；不包含上述成分的理想心电信号用x_p(i)表示；

x(i)＝x_p(i)+AIQP(i)+p(i)+b(i)+n(i)， (1)

其中，AIQP(i)在AIQPs有效区间内为待提取QRS内异常电位，其他部分取值为0。