[发明专利]一种同步记录的多通道心电信号的增强方法

说明书

一种对同步记录的多通道心电信号进行增强的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)读入同步记录的多通道心电信号，设为X＝[x₁；x₂；…；x_i…；x_m]，它可以是直接记录的m通道心电信号，也可以是经过一定预处理的m通道心电信号，预处理可指去直流、基线漂移、50Hz干扰等基本预处理，也可指从腹壁电去除母体心电这样的综合性预处理；(2)对读入的m个通道心电信号X进行R峰的初检或者叫预检，在R峰初检的基础上并制作m个通道心电信号QRS波群模板矩阵X_QRS＝[x_QRS1；x_QRS2；…；x_QRSi；…；x_QRSm]；(3)求解一个最大化问题求得最优点w_optimized(行向量)；(4)计算y＝w_optimizedX，即为要增强信号，并输出之。

技术领域

本申请涉及一种基于计算机程序对同步记录的多通道心电信号进行增强的方法。

实际中存在同步记录多通道心电信号的场景。譬如，人们经常去医院做标准12导静息心电图检查，它实际同步记录了8个通道的人体心电信号；胎儿做心电监护或静息心电图检查时，也往往是同步记录了3到4个通道的孕妇腹壁电信号，有时还增加同步记录1路或几路孕妇胸壁电信号作为参考；常规心电监护仪和动态心电图(Holter)，也是同步记录多通道心电信号的情况更为常见。

同步记录多通道心电信号，较只记录单通道心电信号，采集系统的成本增加了，但是，它使通过多通道心电信号融合实现心电信号的增强成为可能，人们可以通过对同步记录的多通道心电信号进行线性合成，合成出一路高信噪比的心电信号，以改善心电信号R波检测和其他分析的效果。

特别是，对胎心电、动态心电等所记录信号信噪比较低的场合，多通道心电信号增强显得非常有必要。以从腹壁电中分离胎心电问题为例，在母体心电成分估计阶段，可以用多通道心电信号增强方法增强母体心电成分，在去除母体心电后的胎心电增强阶段，也可以用多通道心电增强方法增强胎儿心电信号。

背景技术

设有同步记录的m个通道的心电信号X＝[x₁；x₂；…；x_i…；x_m]，它是一个m行的矩阵，其中，行向量x_i，i＝1，2，…，m为记录的第i个通道的心电信号，所谓多通道心电信号的增强，就是要求出一个m维单位组合向量w(行向量)，使得按y＝wX计算出的心电信号y在一定的标准下最强。不同的标准，求出的组合向量w不尽相同，也对应不同的方法。

主分量分析(Principal Component Analysis，PCA)方法确定组合向量w的原理是：它的标准或者说目标函数是max wXX^Tw^T s.t.||w||₂＝1，也就是求一个单位向量w使变换后的信号y具有最大的能量；具体求解时，可求矩阵XX^T的特征值和特征向量，让w等于对应最大特征值的特征向量即可。该方法求得的一路能量最大的信号，未必是信噪比最强的信号。

独立分量分析(Independent Component Analysis，ICA)方法确定组合向量w的原理是：求解一个优化问题，使得按照y＝wX变换后的信号y具有最大非高斯性，认为具有最大非高斯性的信号是一个独立的源信号或者源分量，它的目标函数通常定义为变换后信号y＝wX的峭度(kurtosis)最大或负熵最大，限定||w||₂＝1。但求得的一个独立源信号，未必就刚好是你想要的独立源信号，存在一个进一步辨识的问题。独立源不与信噪比最强等价。