CN103810381A

CN103810381A - 一种基于多通道心磁图的冠心病特征参数提取方法

Info

Publication number: CN103810381A
Application number: CN201410038147.XA
Authority: CN
Inventors: 蒋式勤; 陈拓; 赵晨
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2014-01-26
Filing date: 2014-01-26
Publication date: 2014-05-21

Abstract

本发明涉及一种基于多通道心磁图的冠心病特征参数提取方法，该方法包括以下步骤：1)用多组正常人和冠心病人的心磁信号作为统计分析的样本；2)从各样本的单周期心磁信号中选择多个特征时刻；3)对每个特征时刻的心磁测量信号进行插值，获得高分辨率的等磁场图，即心磁图；4)根据等磁场图获取相应的极值圆和零磁场线；5)计算极值圆内磁感应强度为正值和负值部分的面积，分别记为A₊(t)和A_-(t)，并计算该时刻极值圆内磁感应强度的面积比参数R_A(t)；6)统计分析所有样本各特征时刻的面积比，并将P<0.05所对应的T_max时刻的面积比作为冠心病人的筛选阈值。与现有技术相比，本发明具有精确度较高、算法简单等优点。

Description

一种基于多通道心磁图的冠心病特征参数提取方法

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其是涉及一种基于多通道心磁图的冠心病特征参数提取方法。

背景技术

心磁仪是近几十年来提出的一种在体表测量心脏磁场的技术。随着多通道和高温超导量子干涉器(SQUID)测量技术的进步，心磁图(MCG)的临床应用得到了快速发展。

心磁图技术与其他心脏检测技术相比，具有对人体完全无创伤，无接触，不需要外加磁场，测量信号时间分辨率高等优点，因此受到各个国家的高度重视。目前心磁图临床应用之一是通过提取正常人与冠心病病人心磁图中的差异特征参数来预测冠心病。

2005年德国学者B.Hailer等人利用心磁图分级方法诊断冠心病，敏感性达73.3％，特异性70.1％。2006年，德国W Haberkom等人在心磁图的基础上，提出了伪电流密度成像方法。同年，K.Tolstrup等提出了一种快速磁成像检测心肌缺血的方法。2007年，台湾与韩国合作研究机构提出了一种用心脏磁场T波信号的二维传播及面积比方法，并用来诊断心肌缺血等疾病，其敏感性与特异性分别为74.5％和70.0％。同年，日本K.On等提出了一种用心磁图JT段和QRS积分值之比JTi/QRSi作为诊断冠心病的特征参数，敏感性与特异性分别为71％和80％。2010年，Kwon等用心磁图分类识别，A.Gapelyuk等用KL熵与剩余参数这两种方法的组合进行冠心病的筛选，其敏感性和特异性均高达88％，但使用的方法较为复杂。目前国内外尚无与本研究相同结果的报道。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种精确度较高、算法简单的基于多通道心磁图的冠心病特征参数提取方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于多通道心磁图的冠心病特征参数提取方法，该方法包括以下步骤：

1)用多组正常人和冠心病人的心磁信号作为统计分析的样本；

2)从各样本的单周期心磁信号中选择多个特征时刻；

3)对每个特征时刻的心磁测量信号进行插值，获得高分辨率的等磁场图，即心磁图；

4)根据各等磁场图获取相应的极值圆和零磁场线，所述极值圆的直径为等磁场图中磁场强度最大值B_max与最小值B_min位置的连线，依次连接等磁场图内磁感应强度为零的点，得到零磁场线；

5)计算极值圆内零磁场线分割磁感应强度为正值和负值部分的面积，分别记为A₊(t)和A_-(t)，并通过以下公式计算该时刻磁感应强度的面积比参数R_A(t)，即：

R_{A} (t) = \frac{A_{+} (t)}{A_{+} (t) + A_{-} (t)};

6)统计分析所有样本各特征时刻的面积比，并将P<0.05所对应的T_max时刻的面积比作为冠心病人的筛选阈值。

所述的特征时刻包括P波峰值时刻P_max、R波峰值时刻R_peak、J点出现的时刻、T波峰值时刻T_max、T波上升时刻T_onset以及结束时刻T_end。

统计分析所用的心磁数据的测量通道个数为61个。

本发明能够根据受试者在T_max时刻R_A参数的不同来筛选冠心病人。与现有的其他技术相比，具有计算量小、速度快、准确性较高等优点，有一定的临床应用价值。本发明方法使用的样本数为38个正常人和15个冠心病人，统计分析结果是该方法的敏感性和特异性分别为86.7％和73.7％。

附图说明

图1为61通道心磁仪的测点位置示意图；

图2为心磁数据中的几个特征时刻；

图3为经数据插值后的心磁图的极值圆内A₊和A_-示意图；

图4为单磁偶极子产生磁场的极值圆示意图；

图5为心磁图在所有特征时刻的参数R_A的统计结果；

图6为一组冠心病病人和一组正常人的T_max时刻极值圆内面积比R_A示意图；

其中，(6a)为冠心病人，(6b)为正常人；

图7为用本发明方法统计分析得到的T_max时刻面积比R_A的ROC曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

1)用如图1所示的61通道心磁仪采集的多组正常人和冠心病人的心磁信号作为统计分析的样本；

2)从各样本的单周期心磁信号中选择多个特征时刻，包括P波峰值时刻乙、R波峰值时刻R_peak、J点出现的时刻、T波峰值时刻T_max、T波上升时刻T_onset以及结束时刻T_end，如图2所示；

4)根据等磁场图获取相应的极值圆和零磁场线，所述极值圆的直径为等磁场图中磁场强度最大值B_max与最小值B_min位置的连线，如图4所示，依次连接等磁场图内磁感应强度为零的点，得到零磁场线；

5)计算该时刻极值圆内零磁场线分割磁感应强度为正值和负值部分的面积，分别记为A₊(t)和A_-(t)，如图3所示，并通过以下公式计算磁感应强度的面积比参数R_A(t)，即：

R_{A} (t) = \frac{A_{+} (t)}{A_{+} (t) + A_{-} (t)};

6)统计分析所有样本各特征时刻极值圆内的面积比，并将P<0.05所对应的T_max时刻的面积比作为冠心病人的筛选阈值。如图5所示，T_max时刻的P值小于0.05，具有统计学差异性。

对38组正常人，15组冠心病人样本的统计分析结果表明，T波峰值时刻T_max的统计学P值满足P<0.05，从心磁图提取的特征参数R_A能够有效筛选出正常人和冠心病人，其敏感性和特异性比上述的其他特征时刻点都高。如图6所示，冠心病人T_max时刻心磁图中磁感应强度的面积比参数R_A远大于正常人。图7给出了用本方法统计分析得到的T_max时刻面积比R_A的ROC曲线图。

Claims

1.一种基于多通道心磁图的冠心病特征参数提取方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2)从各样本的单周期心磁信号中选择多个特征时刻；

4)根据等磁场图获取相应的极值圆和零磁场线，所述极值圆的直径为等磁场图中磁场强度最大值B_max与最小值B_min位置的连线，依次连接等磁场图内磁感应强度为零的点，得到零磁场线；

5)计算该时刻极值圆内零磁场线分割磁感应强度为正值和负值部分的面积，分别记为A₊(t)和A_-(t)，并通过以下公式计算磁感应强度的面积比参数R_A(t)，即：

R_{A} (t) = \frac{A_{+} (t)}{A_{+} (t) + A_{-} (t)};

6)统计分析所有样本各特征时刻的面积比，并将P<0.05所对应的T波峰值时刻T_max的面积比作为冠心病人的筛选阈值。

2.根据权利要求1所述的一种基于多通道心磁图的冠心病特征参数提取方法，其特征在于，所述的特征时刻包括P波峰值时刻P_max、R波峰值时刻R_peak、J点出现的时刻、T波峰值时刻T_max、T波上升时刻T_onset以及结束时刻T_end。