CN103610458A

CN103610458A - 心电数据重采样方法、心电图显示方法和装置

Info

Publication number: CN103610458A
Application number: CN201310616546.5A
Authority: CN
Inventors: 黄邦宇; 王伟忠; 谢高生; 王磊
Original assignee: Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Current assignee: Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2013-11-27
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2033-11-27
Also published as: CN103610458B

Abstract

本发明涉及心电图检测技术领域，具体公开一种心电数据重采样方法、心电图显示方法和装置。本发明的心电数据重采样方法利用自动/半自动的方式获取初始化信息、目标波速、显示点距、采样率，并采用自动重采样生成算法，动态生成不同的重采样形式，可以适应不同参数的显示装置，使得心电波形的显示能够在不同的显示装置上满足EC13、YY1079-2008、JJG1041-2008等规范的相关规定。

Description

心电数据重采样方法、心电图显示方法和装置

技术领域

本发明涉及心电图检测技术领域，具体涉及一种心电数据重采样方法、心电图显示方法和装置。

背景技术

如今3G手机、PAD、IPTV等智能终端逐渐普遍化，功能越来越强大，各种多媒体娱乐和商务应用相应出台。随着互联网和移动互联网业务用户的扩大，运营商已逐渐从它自身的领域向其他的产业扩张。移动医疗改变了过去人们只能前往医院“看病”的传统生活方式。无论在家里还是在路上，人们都能够随时听取医生的建议，或者是获得各种与健康相关的资讯。医疗服务因为移动通信技术的加入，不仅将节省之前大量用于挂号、排队等候乃至搭乘交通工具前往的时间和成本，而且会更高效地引导人们养成良好的生活习惯，变治病为防病。

心电图对各种心律失常和传导阻滞的诊断分析具有肯定价值，有助诊断，对冠心病的诊断具有重大意义。心电图主要反映心脏激动的电学活动，心肌受损、供血不足、药物和电解质紊乱都可能引起一定的心电图变化，特征性的心电图改变和演变是诊断心肌梗死的可靠实用方法。移动医疗方式的出现，对心电图应用的发展也带来了机遇和挑战。

在心电图的显示中，医生为了能依据心电图准确评估被检测者的心脏生理信息，对时间基准的选择和准确度有一定的要求，这在EC13、YY1079-2008、JJG1041-2008等规范都有相关的规定。例如，YY1079-2008要求“永久显示的仪器应至少提供一个时间基准（25mm/s）。时间基准的准确度应使0.2s到2s的时间间隔内的时间测量误差不超过±10％。对于非永久显示的仪器，可用的时间基准应在标记中指示。任何设置的时间基准准确度变化不应超过整个显示窗口的±10％。”

在心电图检测中，为了使数字采样后心电图能恢复原始有效信息，其采样率通常是250Hz的倍数，如500Hz、1000Hz。假定某心电图检测装置采样率是1000Hz，其打印机分辨率是250dpi，为了使该心电检测装置提供25mm/s的时间基准，这时需要对所测原始数据进行重采样进行显示。在上述例子中的原始数据量与显示数据量之比是1000：(250*25mm/s/25.4mm=250*25/25.4Hz)，约4：1。在500dpi的打印机中，则原始数据量与显示数据量之比约2：1。现有市场上的打印机、屏幕等显示装置的分辨率大小不一，而且心电图检测装置自身也存在采样率不一致的现象。

现有心电图检测装置是基于固定型号的打印机、液晶屏等显示装置而开发的，其重采样形式存在预期固定的方式。在面对原始数据量与显示数据量比为4：1的心电图波形描记的实际应用中，产品开发人员所采用的重采样方式大多会选择8个点中选最大值和最小值。

因采用固定的重采样形式，传统的心电图检测装置只能适应固定参数的屏幕或打印等显示装置。随着心电图在移动医疗场合应用需求的不断增加，心电图检测装置需要半自动/自动适应不同的显示装置。此时，传统的心电图检测装置越来越难以为继。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的上述问题，提供一种心电数据重采样方法，以及适用不同点距的心电图显示方法和装置。

本发明的技术方案包括一种心电数据重采样方法，包括步骤：S110初始化重采样点数num、抽样比率ratio为(目标波速V/显示点距gap)/采样率Fs；S120进行以下循环，以求取最终缓冲区长度step和重采样点数num。S120的循环步骤具体如下：S121计算临时缓冲区长度fstep=num/ratio，对fstep取整得到istep，并比较fstep与istep：如果fstep与istep之差的绝对值≤预定值，则step=istep，退出循环，如果fstep与istep之差的绝对值>预定值，则进入步骤S122。

S122计算第一临时抽样比率ratio1=num/istep，和第二临时抽样比率ratio2=num/(istep+1)，并将它们与抽样比率上限ratio_max和下限ratio_min进行比较：如果ratio_min≤ratio2，并且ratio_max≤ratio1，则step=istep+1，退出循环；如果ratio_min>ratio2，并且ratio_max>ratio1，则step=istep，退出循环；如果ratio_min≤ratio2，并且ratio_max>ratio1，则计算并比较绝对差值sub1=abs(ratio–ratio1)和sub2=abs(ratio–ratio2)，如果sub2>sub1，则step=istep，退出循环，如果sub1>sub2，则step=istep+1，退出循环；如果ratio_min>ratio2，并且ratio_max≤ratio1，则num增加1，并返回步骤S120继续循环。

一些实施例中，所述重采样点数num为大于等于2的整数。

一些实施例中，所述预定值为0.00001。

一些实施例中，所述抽样比率的上限ratio_max≥(2-a)×ratio，并且下限ratio_min≤a×ratio，其中a为波速精确度。

本发明还提供一种心电图显示方法，包括步骤：S210获取系统采样率Fs、目标波速V、显示点距gap；S220设置预定值、抽样比率的上限和下限；S220通过上述心电数据重采样方法，生成重采样形式；以及S230使用步骤S220生成的重采样形式，显示心电图。

一些实施例中，在步骤S210中，Fs、V和gap各自独立地通过协议方式自动获取，或通过人机接口方式间接获取。

一些实施例中，所述人机接口方式为语音识别或按键输入。

本发明还提供一种心电图检测显示装置，其适于以本发明的心电图显示方法显示心电图，其中所述心电图检测显示装置包括ECG信号重采样处理单元和ECG波形显示单元，并且其中所述ECG信号重采样处理单元包括ECG采样率模块、ECG波形波速确定模块、波形显示单元点距模块以及ECG波形显示重采样算法模块。

一些实施例中，所述ECG信号重采样处理单元为心电图检测设备的部分，或为智能电子设备的部分。

一些实施例中，所述ECG波形显示单元为智能终端的显示屏幕或打印机，所述智能终端包括手机、Pad、IPTV、电脑。

本发明利用心电图波形重采样形式的自动生成方法，在最大程度保留心电波形的有效信息的同时，使时间基准的准确度规范要求，可以根据不同显示装置的参数而生成不同的重采样形式。从而使得心电显示能够适应不同参数的显示装置（包括显示屏幕或打印机），满足EC13、YY1079-2008、JJG1041-2008等规范的相关规定。

附图说明

图1示意性地示出根据本发明的心电图检测显示装置的框图。

图2为根据本发明的心电数据重采样算法流程图。

图3示意性地示出本发明的ECG信号重采样处理单元的作用方式。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

心电波形显示相关标准中对波形走速及相关误差有相应的规定，而不同的屏幕、打印纸等波形显示装置的最小物理点距不一致，导致现有心电相关的生理检测设备无法自动适应不同点距的显示装置。而在移动医疗场合中，需要心电图检测装置适应不同的显示装置。在这些应用中，经常存在因点距大而导致同一像素位置处需要显示多个像素的需求，需要自动对原始数据进行重采样。

为了适应不同参数的屏幕或打印等显示装置，本发明采用一种重采样生成算法，利用半自动/自动设定的方式动态生成不同的重采样形式，使心电波形在能够在不同的显示装置上满足EC13、YY1079-2008、JJG1041-2008等规范中的相关规定。

图1示出根据本发明的心电图检测显示装置的框图。从图1中可见，心电图检测显示装置包括ECG信号重采样处理单元1和ECG波形显示单元2，并且其中所述ECG信号重采样处理单元1包括ECG采样率模块101、ECG波形波速确定模块102、波形显示单元点距模块103以及ECG波形显示重采样算法模块104。

ECG采样率模块101、ECG波形波速确定模块102、波形显示单元点距模块103分别用于通过自动/半自动的方式，获取系统采样率Fs（Hz）、目标波速V（mm/s），以及显示装置的显示点距gap（mm）。例如可以通过协议解析自动获取系统采样率；通过手机、pad、IPTV等智能终端自带函数或属性接口访问获取目标波速、显示点距；通过访问ECG波形显示单元的属性自动获取显示点距；或者也可以通过语音、诸如按键输入等的手动人机界面方式间接地获取以上参数。

ECG波形显示重采样算法模块104用于使用以上参数，利用本发明的心电数据重采样方法，自动生成适应不同参数的心电图波形重采样形式。

ECG波形显示单元根据所生成的重采样形式，显示心电图波形。这样的心电图波形显示可以在不同参数的显示装置上，满足EC13、YY1079-2008、JJG1041-2008等规范的相关规定。

波速控制方法大致可以分为两种，第一种是对原始信号进行重采样，抽取信号进行显示，显示的时候一个像素对应一个数据；第二种是不进行信号重采样，显示所有数据，将多点数据显示在同一个像素上。这里采用重采样的方法，当数据缓冲区中装满step（数据缓冲区长度）个数据时进行重采样，重采样后抽取num（重采样点数）个数据用于显示。

参考图2，示出根据本发明的心电数据重采样方法的流程图。该方法针对以上获取的不同参数，生成不同的重采样形式，以适应不同的显示装置。该心电数据重采样方法具体包括以下几个步骤：

首先在步骤S110，初始化重采样点数num、抽样比率ratio为(目标波速V/显示点距gap)/采样率Fs。为了尽可能心电波形原始数据，保证重采样过程保留缓冲区数据的最大值和最小值，num应为大于等于2的整数，在本发明的方法中，可以默认num初始化为2。针对特定显示设备的目标波速、显示点距和采样率等初始化信息参数，可以根据上文描述的方式，自动/半自动地获取。

之后，进行步骤S120的循环，以求取最终缓冲区长度step和重采样点数num，即获得针对不同参数，满足特定规范的重采样形式。

在循环步骤中，首先是S121，计算临时缓冲区长度fstep=num/ratio，对fstep取整得到istep，并比较fstep与istep：如果fstep与istep之差的绝对值≤预定值，则step=istep，退出循环。如果fstep与istep之差的绝对值>预定值，则进入下一步骤S122。这里，预定值可以根据精确度需要而设定，或为默认值，例如通常可以为0.0001。

在步骤S122，进一步计算第一临时抽样比率ratio1=num/istep，和第二临时抽样比率ratio2=num/(istep+1)，并将它们与抽样比率上限ratio_max和下限ratio_min进行比较。

抽样比率的上限和下限同样根据精确度需要而设定，或为默认值。假设所要求的精确度为a，则所述抽样比率的上限ratio_max≥(2-a)×ratio，并且下限ratio_min≤a×ratio。例如当要求定速系统有95%以上的精确度时，则设定ratio_max和下限ratio_min分别为ratio×1.05和ratio×0.95。

比较产生四种结果：

（1）如果ratio_min≤ratio2，并且ratio_max≤ratio1，则step=istep+1，退出循环。即ratio2为符合要求的抽样比率，此时istep+1为最终缓冲区数据长度。

（2）如果ratio_min>ratio2，并且ratio_max>ratio1，则step=istep，退出循环。即ratio1为符合要求的抽样比率，此时istep为最终缓冲区数据长度。

（3）如果ratio_min≤ratio2，并且ratio_max>ratio1，则进一步计算并比较绝对差值sub1=abs(ratio–ratio1)和sub2=abs(ratio–ratio2)，如果sub2>sub1，则step=istep，退出循环，如果sub1>sub2，则step=istep+1，退出循环。即选择第一临时抽样比率和第二临时抽样比率中更靠近ratio的那个，作为ratio。

（4）如果ratio_min>ratio2，并且ratio_max≤ratio1，则num增加1，并返回步骤S120继续循环。直到找到符合条件的num，以及相应的step。

循环步骤结束之后，符合条件的最终缓冲区数据长度step和重采样点数num。

作为具体范例，假设系统采样率Fs为500Hz，显示点距gap为0.234mm，目标波速V为25mm/s，初始化重采样点数num为2。则ratio为(25/0.234)/500=0.214，fstep=9.35，istep为9，ratio1=2/9=0.222，ratio2=2/10=0.200。并设预定值为0.00001，精确度为95%。

因为ratio×0.95=0.203>ratio2，ratio×1.05=0.225>ratio1，那么istep是最终的缓冲区长度，即step为9。也就是说，当数据缓冲区长度step为9时进行重采样，重采样点数num为2时，即能达到精度95%以上的25mm/s。

可计算出需要从10个原始数据点中重新采样出2个。心电波形描记时，重采样后的数据点仍按照数据的原有顺序描记。该例子中，10个原始数据点的2个数据点即可采用最大值和最小值，最大值在前时先描记最大值，最大值在后时先描记最小值。即本发明的心电数据重采样方法可在最大程度保留心电波形的有效信息的同时，使时间基准的准确度应使0.2s到2s的时间间隔内的时间测量误差不超过±5％，符合相应规范要求。

本发明还提供心电图显示方法，大体可以包括以下几个步骤：

首先在步骤S210，以自动/半自动的方式，获取系统采样率Fs、目标波速V、显示点距gap。该步骤可以通过ECG采样率模块101、ECG波形波速确定模块102、波形显示单元点距模块103完成。接着在步骤S220，设置预定值、抽样比率的上限和下限。该步骤可以通过ECG波形显示重采样算法模块104自动或手动完成，或为模块104的默认初始化值。之后在步骤S220，通过上述心电数据重采样方法，生成重采样形式。并在最后的步骤S230中，所生成的重采样形式，显示心电图。

参考图3，示出ECG信号重采样处理单元1的作用方式。ECG信号重采样处理单元1可以是心电图检测设备中的一部分，也可以是手机、Pad、IPTV等智能电子设备中的一部分，即用于控制屏幕显示或打印机的驱动。ECG波形显示单元2可以是手机、Pad、IPTV、电脑等智能终端的屏幕，也可以是各种类型的打印机。

本发明所采用的自动重采样生成算法，利用半自动/自动设定的方式动态生成不同的重采样形式，可适应不同参数的屏幕或打印等显示装置，使心电波形的显示能够满足EC13、YY1079-2008、JJG1041-2008等规范中的相关规定。通过手工设定相关参数，可以适合不同屏幕。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种心电数据重采样方法，其特征在于，包括步骤：

S110初始化重采样点数num、抽样比率ratio为(目标波速V/显示点距gap)/采样率Fs；

S120进行以下循环，以求取最终缓冲区长度step和重采样点数num，包括：

S121计算临时缓冲区长度fstep=num/ratio，对fstep取整得到istep，并比较fstep与istep：

如果fstep与istep之差的绝对值≤预定值，则step=istep，退出循环，

如果fstep与istep之差的绝对值>预定值，则进入步骤S122；

S122计算第一临时抽样比率ratio1=num/istep，和第二临时抽样比率ratio2=num/(istep+1)，并将它们分别与抽样比率的上限ratio_max和下限ratio_min进行比较：

如果ratio_min≤ratio2，并且ratio_max≤ratio1，则step=istep+1，退出循环，

如果ratio_min>ratio2，并且ratio_max>ratio1，则step=istep，退出循环，

如果ratio_min≤ratio2，并且ratio_max>ratio1，则计算并比较绝对差值sub1=abs(ratio–ratio1)和sub2=abs(ratio–ratio2)，

如果sub2>sub1，则step=istep，退出循环，

如果sub1>sub2，则step=istep+1，退出循环，

如果ratio_min>ratio2，并且ratio_max≤ratio1，则num增加1，并返回步骤S120继续循环。

2.如权利要求1所述的心电数据重采样方法，其中，所述重采样点数num为大于等于2的整数。

3.如权利要求1所述的心电数据重采样方法，其中，所述预定值为0.00001。

4.如权利要求1所述的心电数据重采样方法，其中，所述抽样比率的上限ratio_max≥(2-a)×ratio，并且下限ratio_min≤a×ratio，其中a为波速精确度。

5.一种心电图显示方法，其特征在于，包括步骤：

S210获取系统采样率Fs、目标波速V、显示点距gap；

S220设置预定值、抽样比率的上限和下限；

S220通过如权利要求1至4中任一项所述的心电数据重采样方法，生成重采样形式；以及

S230使用步骤S220生成的重采样形式，显示心电图。

6.如权利要求5所述的心电图显示方法，其中，在步骤S210中，Fs、V和gap各自独立地通过协议方式自动获取，或通过人机接口方式间接获取。

7.如权利要求6所述的心电图显示方式，其中，所述人机接口方式为语音识别或按键输入。

8.一种心电图检测显示装置，其特征在于，所述心电图检测显示装置适于以如权利要求5至7中任一项所述的方法，显示心电图，

其中所述心电图检测显示装置包括ECG信号重采样处理单元和ECG波形显示单元，

并且其中所述ECG信号重采样处理单元包括ECG采样率模块、ECG波形波速确定模块、波形显示单元点距模块以及ECG波形显示重采样算法模块。

9.如权利要求8所述的心电图检测显示装置，其中，所述ECG信号重采样处理单元为心电图检测设备的部分，或为智能电子设备的部分。

10.如权利要求8所述的心电图检测显示装置，其中，所述ECG波形显示单元为智能终端的显示屏幕或打印机，所述智能终端包括手机、Pad、IPTV、电脑。