CN103239223B - 一种起搏信号检测方法、装置以及医疗设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗器械技术领域，提供一种起搏信号检测方法、装置以及医疗设备。该起搏信号检测方法，包括：获取步骤，用于获取待检心电信号；预处理步骤，用于对所述待检心电信号进行预处理，获得预处理心电信号；检测步骤，用于根据第一阈值以及所述预处理心电信号获取准起搏信号位置；以及确认步骤，用于根据所述准起搏信号位置与所述待检心电信号，确定起搏信号位置。该起搏信号检测方法通过同时对预处理心电信号和原始的待检心电信号中相对应的点进行检测判断是否为起搏信号位置，提高了检测准确度。

Description

一种起搏信号检测方法、装置以及医疗设备

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种起搏信号检测方法、装置以及医疗设备。

背景技术

人工心脏起搏器在临床上得到应用有50余年，从诞生至今已有了长足的发展，从体外起搏发展有体内起搏，从笨重的起搏器演变为轻巧的起搏器。目前临床上有5%—10%的心血管疾病患者使用着人工心脏起搏器。随着人工心脏起搏器运用的增多，临床上就需要及时发现以及辨别某患者是否佩戴有人工心脏起搏器，或者需要评价、检测起搏器的性能。这些一般通过对患者进行心电图检查就可以得知，因此，在心电图检查中如何识别检测起搏脉冲信号（简称：起搏信号）就成了首要问题。该起搏信号是由人工心脏起搏器中的脉冲发生器发出的。标准的起搏脉冲信号是宽度为0.5ms的方波。该起搏信号经导线连接系统传至心肌组织，刺激心肌收缩，以形成正常的心搏信号。

现在常用直接计算心电信号的斜率来检测起搏脉冲，但由于起搏脉冲信号能力较小且噪声及心电图中的正常波（P波，R波等）会出现类似的斜率，很容易被误检成起搏信号，造成现在起搏信号检测正确率较低。

发明内容

本发明为了解决现有技术中起搏信号检测准确率较低的技术问题，提供一种起搏信号检测方法、装置以及医疗设备。

按照本发明实施例的第一方面，提供一种起搏信号检测方法，包括：获取步骤，用于获取待检心电信号；预处理步骤，用于对所述待检心电信号进行预处理，获得预处理心电信号；检测步骤，用于根据第一阈值以及所述预处理心电信号获取准起搏信号位置；以及确认步骤，用于根据所述准起搏信号位置与所述待检心电信号，确定起搏信号位置。

按照本发明实施例的第二方面，提供一种起搏信号检测装置，包括获取模块，用于获取待检心电信号；预处理模块，用于对所述待检心电信号进行预处理，获得预处理心电信号；检测模块，用于根据第一阈值以及所述预处理心电信号，获取准起搏信号位置；以及确认模块，用于根据所述准起搏信号位置与所述待检心电信号，确定起搏信号位置。

按照本发明实施例的第三方面，提供一种医疗设备，包括上述起搏信号检测装置。

按照本发明实施例的起搏信号检测方法、装置以及医疗设备，通过同时对预处理心电信号和原始的待检心电信号中相对应的点进行检测判断是否为起搏信号位置，提高了检测准确率。

附图说明

图1是本发明实施例的起搏信号检测方法流程图。

图2是本发明另一实施例的起搏信号检测方法流程图。

图3是本发明实施例的起搏信号检测装置结构图。

图4是本发明另一实施例的起搏信号检测装置结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明实施例的起搏信号检测方法流程图，参照图1，本发明实施例的起搏信号检测方法，主要包括获取步骤S20、预处理步骤S40、检测步骤S60和确认步骤S80。其中，获取步骤S20用于获取待检心电信号；预处理步骤S40用于对该待检心电信号进行预处理，获得预处理心电信号；检测步骤S60用于根据第一阈值以及该预处理心电信号获取准起搏信号位置；确认步骤S80用于根据该准起搏信号位置与该待检心电信号，确定起搏信号位置。本发明实施例的起搏信号检测方法通过同时对预处理心电信号和原始的待检心电信号中相对应的点进行检测判断是否为起搏信号位置，提高了检测准确率。该步骤S60、S80可以采用现有技术中单单用斜率进行检测确认是否为准起搏信号位置和起搏信号位置，也可以采用本发明实施例提供的方法进行检测确认。

该获取步骤S20，用于获取待检心电信号，例如可以从存储器中获取或者也可以从采集端直接获取。该采集端一般有导联线、电极以及基础处理电路等等。该待检心电信号一般是经过前期处理过的心电信号，例如经过了模数转换。本实施例优选该待检心电信号是经过了模数转换的心电信号，是起搏信号检测的原始信号。

该预处理步骤S40，主要是为了突出起搏信号、弱化该待检心电信号中的心电成分和其他噪音成分，减少心电成分中的R波对检测造成的不良影响，同时方便以后检测以及提高检测效率和准确率。该预处理步骤S40主要包括锐化处理，该锐化处理可以采用模拟器件实现，也可以采用数字处理。本发明实施例优选采用数字处理。该锐化处理采用如下公式进行处理：                                                ，其中，x(n)是待检心电信号，I(n)是预处理心电信号。经过该锐化处理后，得到起搏脉冲信号锐化边沿的效果，形成正向高尖波和负向高尖波，突出了起搏信号。同时，该锐化处理还抑制了低频噪声成分。

该检测步骤S60是为了初步确定起搏信号位置（即确定准起搏信号位置），包括：判断该预处理心电信号中待检测点是否同时满足下面条件（A、B），若同时满足，则所述待检测点为准起搏信号位置；反之，该待检测点不为准起搏信号位置。具体条件为：

A、该待检测点的幅度值大于该第一阈值；

B、在该预处理心电信号中，该待检测点后第二时间范围内存在反向的且幅度值的绝对值大于该所述第一阈值的点。

在条件A中，该第一阈值可以为预设阈值，根据该预处理心电信号整体确认一个预设阈值；该第一阈值也可以为自适应的，即相对于待检测点而不同，也即不同待检测点对应的第一阈值可能是不同的。本实施例优选该第一阈值为自适应的，这样可以提高检测准确率。该第一阈值优选为正比于该预处理心电信号中该待检测点前第三时间范围内幅度值的最大绝对值。该第一阈值可以为幅度值的最大绝对值，也可以为该幅度值的最大绝对值的倍数。该倍数一般优选为10倍以内，例如可以为4倍。该幅度值的最大绝对值是指该第三时间范围内的点的幅度值的绝对值最大值。该第三时间范围一般根据临床需要确定，本实施例优选该第三时间范围为50ms至200ms，具体优选为105ms。

在条件B中，要求在第二时间范围内是为了使该一对大小一定且方向相反的点之间存在联系，进而可以基本确定该待检测点为起搏信号位置（即该待检测点为准起搏信号位置）。该第二时间范围一般根据临床需要确定，本实施例优选该第二时间范围为1.5ms至10ms，具体优选为6ms。

本实施例或其他实施例所说的“前”、“后”是与信号采样顺序一致的，采样时间在前为“前”，采用时间在后为“后”。

一般该检测步骤S60是个初步判断筛选的步骤，需要遍历整个该预处理心电信号。该检测步骤S60与确认步骤S80之间的配合，可以根据实际情况和设计者的偏好决定，并没有特别之要求。例如，可以先对整个预处理心电信号进行步骤S60，确定所有的准起搏信号位置，再对每个准起搏信号位置进行步骤S80，确定起搏信号位置；也可以针对每个待检测点进行确认是否为起搏信号位置，逐个点进行确认，直到完成整个预处理心电信号。

该确认步骤S80是为了确定准起搏信号位置是否真的为起搏信号位置，包括：

首先，获取该待检心电信号中与该准起搏信号位置相对应的点。由于该预处理心电信号是该待检心电信号经过锐化处理得到的，因此，该预处理心电信号与该待检心电信号是一一对应的，即I(1)与x(1)相对应，I(n)与x(n)相对应，x(1)、x(n)分别是I(1) 、I(n)的相对应的点；

然后，判断该相对应的点是否满足下面条件：

（1）处于上升沿或下降沿；

（2）在该待检心电信号中，该相对应的点后第一时间范围内出现下降沿或上升沿；

若同时满足条件（1）和条件（2），则该相对应的点为起搏信号位置；反之，该相对应的点就不为起搏信号位置。

在条件（1）中，是否处于上升沿或者下降沿可以通过斜率与零的比较进行判断，该部分内容为本领域技术人员熟知的技术，在此不再赘述。

在条件（2）中，该第一时间范围一般根据临床需要确定，本实施例优选该第一时间范围为1ms至10ms，具体优选为5ms。

在某些准确率要求更高的实施例中，该确认步骤还包括去伪步骤，即根据两两起搏信号位置的间距不小于预设时间，去除伪起搏信号位置。不小于预设时间是指人的心动周期是有个范围的，超过了这个范围就有悖于事实。不小于是指必须大于等于的意思。例如预设心率为60，那么该预设时间为1S；若预设心率为150，那么预设时间为0.4S。现以1S的预设时间为例，若某个起搏信号位置与其相邻的两个起搏信号位置的间距都小于1S的心动周期，那么该起搏信号位置就是伪起搏信号位置，因此，将该起搏信号位置删除。该去伪步骤旨在提高检测的准确率。

 图2是本发明另一实施例的起搏信号检测方法流程图。参照图2，提出本实施例的起搏信号检测方法。

本实施例的起搏信号检测方法，包括如下步骤：

S120，获取待检心电信号；

S140，对该待检心电信号采用公式为，（其中，x(n)是待检心电信号，I(n)是预处理心电信号）的锐化处理，获得预处理心电信号。该待检心电信号、预处理心电信号是由一个个点组成的，这些点可以离散的，也可以是连续的。本实施例优选这些点是离散的；

S160，针对当前检测点获取第一阈值Ti；具体为：获取该当前检测点前90ms内幅度值的最大绝对值E，那么该第一阈值Ti为3E；

S180，比较该当前检测点的幅度值与该第一阈值Ti的大小，如果当前检测点的幅度值小于Ti，则返回步骤S160获取下一检测点的第一阈值Ti，进而对该下一检测点进行检测；否则，在该当前检测点后5.5ms的范围内查找是否有反向的且幅度值的绝对值大于该第一阈值Ti的点，如果没有查找到满足要求的点，则返回步骤S160获取下一检测点的第一阈值Ti，进而对该下一检测点进行检测；如果有查找到满足要求的点，则认为该当前检测点为准起搏信号位置，并进行下一步；

S200，确认条件判断。首先，获取该待检心电信号中与该准起搏信号位置相对应的点。然后，检测该相对应的点是否处于上升沿（或下降沿）（通过斜率判断），且检测该相对应的点后5ms范围内是否出现下降沿（或上升沿）；如果同时满足，则该相对应的点为起搏信号位置；否则，该相对应的点不为起搏信号位置，返回步骤S160获取下一检测点的第一阈值Ti，进而对该下一检测点进行检测；

S220，去伪处理。从待检心电信号起始位置开始审查所有起搏信号位置，使得每两个起搏信号位置间的距离不小于预设时间，去除伪起搏信号位置。例如预设心率为100，那么该预设时间为0.6S。若某个起搏信号位置与其相邻的两个起搏信号位置的间距都小于该0.6S的心动周期，那么该起搏信号位置就是伪起搏信号位置，因此，将该起搏信号位置删除。该去伪步骤旨在提高检测的准确率。

图3示出了本发明实施例的起搏信号检测装置结构图。该起搏信号检测装置包括获取模块100、预处理模块200、检测模块300和确认模块400。该获取模块100，用于获取待检心电信号；该预处理模块200，用于对所述待检心电信号进行预处理，获得预处理心电信号；该检测模块300，用于根据第一阈值以及所述预处理心电信号获取准起搏信号位置；该确认模块400，用于根据所述准起搏信号位置与所述待检心电信号，确定起搏信号位置。本发明实施例的起搏信号检测装置通过同时对预处理心电信号和原始的待检心电信号中相对应的点进行检测判断是否为起搏信号位置，提高了检测准确率。

图4是本发明另一实施例的起搏信号检测装置结构图。请参照图3和图4，该预处理模块200包括锐化单元210，该锐化单元210与该获取模块100和检测模块300连接。该锐化单元210可以为模拟器件，也可以为数字器件，采用下面公式进行锐化处理：

，其中，x(n)是待检心电信号，I(n)是预处理心电信号。该检测模块300包括第二判断模块310和第二处理模块320；该第二判断模块310用于判断所述预处理心电信号中待检测点是否同时满足下面条件：

A、所述待检测点的幅度值大于所述第一阈值；

B、在所述预处理心电信号中，所述待检测点后第二时间范围内存在反向的且幅度值的绝对值大于所述第一阈值的点；

该第二处理单元320与该第二判断单元310连接，获取该第二判断单元310的判断结果；若该第二判断单元310的判断结果为同时满足时，则该第二处理单元确认所述待检测点为准起搏信号位置。

在条件A中，该第一阈值可以为预设阈值，根据该预处理心电信号整体确认一个预设阈值；该第一阈值也可以为自适应的，即相对于待检测点而不同，也即不同待检测点对应的第一阈值可能是不同的。本实施例优选该第一阈值为自适应的，这样可以提高检测准确率。该第一阈值优选为正比于该预处理心电信号中该待检测点前第三时间范围内幅度值的最大绝对值。该第一阈值可以为幅度值的最大绝对值，也可以为该幅度值的最大绝对值的倍数。该倍数一般优选为10倍以内，例如可以为4倍。该幅度值的最大绝对值是指该第三时间范围内的点的幅度值的绝对值最大值。该第三时间范围一般根据临床需要确定，本实施例优选该第三时间范围为50ms至200ms，具体优选为105ms。

在条件B中，要求在第二时间范围内是为了使该一对大小一定且方向相反的点之间存在联系，进而可以基本确定该待检测点为起搏信号位置（即该待检测点为准起搏信号位置）。该第二时间范围一般根据临床需要确定，本实施例优选该第二时间范围为1.5ms至10ms，具体优选为6ms。

该确认模块400包括位置获取单元410、第一判断单元420和第一处理单元430；该位置获取单元410用于获取该待检心电信号中与该准起搏信号位置相对应的点；该第一判断单元420用于判断该相对应的点是否同时满足下面条件：

（1）处于上升沿或下降沿；

（2）在该待检心电信号中，该相对应的点后第一时间范围内出现下降沿或上升沿；

在条件（1）中，是否处于上升沿或者下降沿可以通过斜率与零的比较进行判断，该部分内容为本领域技术人员熟知的技术，在此不再赘述；

在条件（2）中，该第一时间范围一般根据临床需要确定，本实施例优选该第一时间范围为1ms至10ms，具体优选为5ms。

该第一处理单元430与该第一判断单元420连接，获取所述第一判断单元420的判断结果；该判断结果是同时满足条件（1）、条件（2）时，该第一处理单元430确认该相对应的点为起搏信号位置；反之，该第一处理单元430确认该相对应的点不为起搏信号位置。在某些实施例中，优选该确认模块400还包括去伪单元440；该去伪单元440根据两两起搏信号位置的间距不小于预设时间，去除伪起搏信号位置。不小于预设时间是指人的心动周期是有个范围的，超过了这个范围就有悖于事实。不小于是指必须大于等于的意思。例如预设心率为60，那么该预设时间为1S；若预设心率为150，那么预设时间为0.4S。现以1S的预设时间为例，若某个起搏信号位置与其相邻的两个起搏信号位置的间距都小于1S的心动周期，那么该起搏信号位置就是伪起搏信号位置，因此，将该起搏信号位置删除。该去伪步骤旨在提高检测的准确率。

本发明实施例提供的医疗设备包括心电图机、除颤仪、holter（动态心电图仪器）以及监护仪等等心电采集分析设备。该医疗设备大多包括心电信号采集电极（包括导联线和电极片）、采集电路、处理器、存储器、上述的起搏信号检测装置以及其他硬件或者软件，该起搏信号检测装置将检测结果发送给处理器。该医疗设备包括上述的起搏信号检测装置，提高了起搏信号检测的准确率。

起搏信号是宽度为0.5ms的方波，在心电图上表现的宽度较窄的“线状”波（也就表现为一个尖峰），不为一个点。所以，本发明实施例所说的起搏信号位置不是一个很准确的描述，只是代表在该位置点（即经确认的起搏信号位置）存在起搏信号，并不排除附近其他位置点存在起搏信号，因此，在本发明的基础上，进行简单的变换或者增加步骤将该位置点附近的其他点作为起搏位置的技术方案理应在本发明的保护范围内。

以上对本发明所提供的起搏信号检测方法、装置以及医疗设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1.一种起搏信号检测方法，包括：

获取步骤，用于获取待检心电信号；

预处理步骤，用于对所述待检心电信号进行预处理，获得预处理心电信号；

检测步骤，用于根据第一阈值以及所述预处理心电信号获取准起搏信号位置；以及

确认步骤，用于根据所述准起搏信号位置与所述待检心电信号，确定起搏信号位置；其特征在于，所述预处理步骤包括采用下面公式进行处理：

                                                 ，其中，x(n)是待检心电信号，I(n)是预处理心电信号。

2.如权利要求1所述的起搏信号检测方法，其特征在于，所述确认步骤包括：

获取所述待检心电信号中与所述准起搏信号位置相对应的点；并判断所述相对应的点是否满足下面条件：

（1）处于上升沿或下降沿；

（2）在所述待检心电信号中，所述相对应的点后第一时间范围内出现下降沿或上升沿；

若满足条件（1）和条件（2），则所述相对应的点为起搏信号位置；反之，所述相对应的点不为起搏信号位置。

3.如权利要求2所述的起搏信号检测方法，其特征在于，所述确认步骤还包括去伪步骤：根据两两起搏信号位置的间距，若小于预设时间，则为伪起搏信号位置并去除。

4.如权利要求1所述的起搏信号检测方法，其特征在于，所述检测步骤包括：判断所述预处理心电信号中待检测点是否同时满足下面条件：

A、所述待检测点的幅度值大于所述第一阈值；

B、在所述预处理心电信号中，所述待检测点后第二时间范围内存在反向的且幅度值的绝对值大于所述第一阈值的点；

若同时满足，则所述待检测点为准起搏信号位置。

5.如权利要求4所述的起搏信号检测方法，其特征在于，所述第一阈值正比于所述预处理心电信号中所述待检测点前第三时间范围内幅度值的最大绝对值。

6.一种起搏信号检测装置，包括：

获取模块，用于获取待检心电信号；

预处理模块，用于对所述待检心电信号进行预处理，获得预处理心电信号；

检测模块，用于根据第一阈值以及所述预处理心电信号，获取准起搏信号位置；以及

确认模块，用于根据所述准起搏信号位置与所述待检心电信号，确定起搏信号位置；其特征在于，所述预处理模块包括锐化单元，所述锐化单元与所述获取模块和检测模块连接，所述锐化单元采用下面公式进行处理：

，其中，x(n)是待检心电信号，I(n)是预处理心电信号。

7.如权利要求6所述的起搏信号检测装置，其特征在于，所述确认模块包括位置获取单元、第一判断单元和第一处理单元；所述位置获取单元用于获取所述待检心电信号中与所述准起搏信号位置相对应的点；所述第一判断单元用于判断所述相对应的点是否同时满足下面条件：

（1）处于上升沿或下降沿；

（2）在所述待检心电信号中，所述相对应的点后第一时间范围内出现下降沿或上升沿；

所述第一处理单元与所述第一判断单元连接，获取所述第一判断单元的判断结果；所述判断结果是同时满足条件（1）和条件（2）时，所述第一处理单元确认所述相对应的点为起搏信号位置；反之，所述第一处理单元确认所述相对应的点不为起搏信号位置。

8.如权利要求7所述的起搏信号检测装置，其特征在于，所述确认模块还包括去伪单元；所述去伪单元根据两两起搏信号位置的间距，若小于预设时间，则确定伪起搏信号位置并去除。

9.如权利要求6所述的起搏信号检测装置，其特征在于，所述检测模块包括第二判断模块和第二处理模块；所述第二判断模块用于判断所述预处理心电信号中待检测点是否同时满足下面条件：

A、所述待检测点的幅度值大于所述第一阈值；

B、在所述预处理心电信号中，所述待检测点后第二时间范围内存在反向的且幅度值的绝对值大于所述第一阈值的点；

所述第二处理单元与所述第二判断单元连接，获取所述第二判断单元的判断结果；若所述第二判断单元的判断结果为同时满足时，则所述第二处理单元确认所述待检测点为准起搏信号位置。

10.如权利要求9所述的起搏信号检测装置，其特征在于，所述第一阈值正比于所述预处理心电信号中所述待检测点前第三时间范围内幅度值的最大绝对值。

11.一种医疗设备，其特征在于，包括权利要求6至10任一项所述的起搏信号检测装置。