CN104207769A - 一种心电信号检测系统 - Google Patents

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窦衡
孔飞
张德波
黄艳梅
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Abstract

本发明涉及到一种心电信号检测系统。本发明的一种心电信号检测系统,其特征在于,包括便携式检测终端、便携式显示终端和云服务器;所述便携式检测终端、便携式显示终端和云服务器之间通过无线通信方式建立连接。本发明的有益效果为,本发明依托于如腕带式便携设备,便于设备的普及以及为拥有智能腕带式设备的用户减少用户的开支,并且对于对便携性要求不高的用户可以跳过腕带式设备进行应用,满足了用户需求的差异性。本发明尤其适用于实时心电信号检测系统。

Description

-种心电信号检测系统
技术领域
[0001] 本发明涉及到一种心电信号检测系统。
背景技术
[0002] 随着移动互联网、穿戴式设备的发展,各式各样腕带式设备如智能手环、智能手表 普及开来。其中一些设备包含一些运动健康有关的功能,如记录运动数据、睡眠监控等。但 是,在更为深入的移动医疗领域,开发的功能很少。
[0003] 提供体征信息监测的移动医疗设备由于消费群体较小,消费群体需求单一,价格 昂贵等原因产品较少,无法普及开来。
[0004] 对于心电信号检测的设备,其专业性强,一般只能在医院中进行检测,给用户带来 了不便。而且其检测设备的电极较多,不利于便携性的要求。因此,关于便携式心电信号检 测的设备更加稀少。
[0005] 对提供体征信息监测的移动医疗设备有需求的用户,其需求有所差异,如有的用 户只是在自己感觉身体不适时进行检测,而有些用户想随时就能知道自己的某些体征信 息。检测时间的长短与检测环境的不确定给开发者带来一些开发的不便。
发明内容
[0006] 本发明的目的,就是针对上述问题,提出一种心电信号检测系统。
[0007] 本发明的技术方案:一种心电信号检测系统,其特征在于,包括便携式检测终端、 便携式显示终端和云服务器;所述便携式检测终端、便携式显示终端和云服务器之间通过 无线通信方式建立连接;
[0008] 所述便携式检测终端包括电极检测模块、预处理模块、检测端远程通信模块和检 测端云备份模块,所述电极检测模块分别与预处理模块和检测端远程通信模块连接,所述 检测端远程通信模块与检测端云备份模块连接;其中,
[0009] 所述电极检测模块包括多个检测端口,每个检测端口分别提供不同的检测电极用 于检测不同的心电信号,并将检测到的心电信号发送到预处理模块和检测端远程通信模 块;
[0010] 所述预处理模块用于对检测到的心电信号进行预处理;
[0011] 所述检测端云备份模块用于存储通信模块与云服务器的通信数据;
[0012] 所述便携式处理终端包括波形识别模块、波形分类模块、处理端远程通信模块和 处理端云备份模块;所述波形识别模块与波形分类模块连接,处理端远程通信模块分别与 波形识别模块、处理端云备份模块和检测端远程通信模块连接;其中,
[0013] 所述处理端远程通信模块接收检测端远程通信模块发送的信号后,将便携式检测 终端检测到的心电信号发送到波形识别模块进行识别;
[0014] 所述波形识别模块用于识别电极检测模块检测的心电信号,并将识别的波形提供 给波形分类模块进行分类;
[0015] 所述波形分类模块将分类后的心电信号通过显示远程通讯模块发送到云服务器 以及通过便携式处理终端反馈给用户;
[0016] 所述处理端云备份模块用于存储通信模块与云服务器的通信数据。
[0017] 本发明的技术方案中,便携式检测终端可采用腕带式设备,如智能手环、智能手表 等设备;便携式处理终端可采用移动设备,或集成到手机等常用的便携智能设备中。
[0018] 本发明的有益效果为,本发明提供了一种便携式的心电监测设备,可以应用于多 种场景,包括本发明所述的两种场景;本发明紧紧依托于如腕带式便携设备,便于设备的普 及以及为拥有智能腕带式设备的用户减少用户的开支,并且对于对便携性要求不高的用户 可以跳过腕带式设备进行应用,满足了用户需求的差异性;本发明提供的心电监测设备给 用户带来便捷,因为过去用户只能前往医院检查才能获得心电信号;本发明提供的报警与 远程报警功能,如果用户发生突发型心脏疾病时,用户与用户亲人或医生可以获得报警采 取及时的救助。
附图说明
[0019] 图1为本发明的结构示意图;
[0020] 图2本发明的流程示意图;
[0021] 图3为本发明的报警与远程通知流程图;
[0022] 图4为本发明的云备份功能流程图。
具体实施方式
[0023] 下面结合附图对本发明进行详细的描述
[0024] 如图1所示,本发明的心电信号检测系统,包括便携式检测终端(智能腕带式设 备),用于佩戴在用户身上;便携式显示终端(移动设备),用于用户随时携带;云服务器, 用户检测系统的数据中转或存储;所述便携式检测终端、便携式显示终端和云服务器之间 通过无线通信方式建立连接。
[0025] 便携心电信号检测设备,其包含的模块有:可更换的电极检测模块、可以扩展的腕 带式设备、报警模块、远程报警模块、云备份模块。
[0026] 所述可更换的电极检测模块是可以根据需求来增加或减少电极的数量的集成接 口。本模块的作用可用如下两个场景来展示:
[0027] 场景一:用户想随时获得检测到的心电信号信号,对实时性要求较高,而对心电信 号信号的完整性全面性要求较低的情况下可以选择减少电极的个数,在这种情况下用户可 以进行不剧烈的活动。在最少的情况下也要维持三个电极以提供心电信号的单级导联信 息,在后述的波形分类模块中可以识别出危机的心电信号。
[0028] 场景二 :用户想获得较为精确的心电信号时,用户需要静坐或平躺以减少运动带 来的干扰,这种情况下,需要增加电极个数。这时多个导联信息可以提供更为精确的心电信 息,方便后述远程诊断模块中医师的检测与判断。在该场景下,由于对便携性要求很低,可 以跳过可以扩展的腕带式设备直接将可更换的电极检测模块连接移动设备上,这样可以便 于没有腕带式设备对便携性要求低的用户使用。
[0029] 用户可以根据自己的需求并依据医生建议来确定电极个数,本发明的应用场景并 不仅仅依赖于上述两种场景。
[0030] 本模块的实现采用两种方式。其中一种是由提供常用的单级导联所需的三个电极 组成(如图1所示)。另外一种是多级导联所需的多个电极组成,这里的多个电极包含前一 种方式中的单级导联的三个电极,并且可以接入其他级导联的电极。依据心电监测知识,多 个电极最多包含十二级导联的电极,即标准十二级导联方式。
[0031] 所述可以扩展的腕带式设备是包含智能手环、智能手表这些设备。这些腕带式设 备搭载Android Wear系统或腕带式设备厂商开发的可扩展应用程序的系统。通过这些设备 上的扩展的应用程序检测这些设备是否处于忙碌状态。如果处于忙碌状态,则直接将电极 检测模块采集到的心电信号压缩再放入待发送给移动终端的存储缓冲中。如果不处于忙碌 状态,则使用腕带式设备对采集后的心电信号进行一些预处理工作,包含滤除采集信号的 噪声,在待发送的数据中添加标识以标注,这些检测的数据已经进行了预处理,不需要再在 移动终端进行预处理。再进行压缩放入待发送给移动终端的存储缓冲中。腕带式设备将待 发送给移动终端的存储缓冲按照先进先出的顺序通过蓝牙模块发送到想匹配的移动终端。
[0032] 在移动终端中,将包含波形识别模块、波形分类模块、报警模块、远程报警模块、远 程诊断模块、云备份模块等模块。
[0033] 在移动终端接收到腕带式设备发送过来的心电信号后,首先根据接收到的字段的 最开始的一个字节来判断在腕带式设备中是否已经进行了预处理工作。在场景二的情况 下,可更换的电极检测模块直接检测获得的信号发送到移动设备。移动设备在检测获得的 这种情况下的数据时将自动将获得的信号默认为没有进行预处理的信号。如果没有进行预 处理工作,则进行预处理工作。对已经进行过预处理的心电信号进行波形识别和波形的分 类。在有Wifi网络并且得到用户授权的情况下将预处理后的心电信号进行备份到云端,以 便用户以及用户的医师查看。
[0034] 这里采用的波形识别的方法是使用小波变换对心电信号的各个波形进行识别。其 过程如下:识别R波、识别Q波和S波、识别P波和T波。之后根据这些波形提取特征信息。 特征信息包含各个波形的波峰以及一些重要的波形间距。这些特征信息具体包含:P波波 峰值、Q波峰值、R波左侧波谷值、R波波峰值、R波右侧波谷值、S波峰值、T波波谷值、T波 波峰值、P-T间距时间、QRS复合波持续时间、P-R间距时间、Q-T间距时间。由于每级导联 的信号都体现不同的心电信息,所以需要对每一级导联的信号进行提取这些特征值。并将 这些特征值输入到波形分类模块。
[0035] 所述波形分类模块的过程如下:首先获得大量的心电信号与该心电信号对应的心 率失常类别,通常是采用一些现有的心率失常数据库,如MIT-BIH心率失常数据库、中国人 心律失常心电数据库等。之后对这些数据库中的心电信号提取特征信息,使用神经网络对 这些特征信息进行训练以得到满足于实际用途的识别正确率。之后将该识别好的神经网络 的权值与偏差作为神经网络设计在移动终端中。通过将采集到的心电信号提取的特征信息 输入到该神经网络中,获得采集到的心电信号的分类。分类可以获得该用户的心电信号的 类别,这些类别包括正常的心电信号以及心律失常的心电信号。心律失常的心电信号包含 室性心动过速、心室颤动、室性早搏、房性早搏、左束支传导阻滞、右束支传导阻滞等。其中 室性心动过速、心室颤动等心律失常心电信号分类属于病危型心电信号,严重者可引起心 脑等器官供血不足,导致血压下降、头晕、恶心、心绞痛或昏厥。其中室性早搏、房性早搏等 心律失常心电信号分类属于轻微型病症心电信号,不会引起严重的病症。其中左束支传导 阻滞、右束支传导阻滞等心律失常心电信号属于无明显症状心电信号,通常无明显的血流 动力学异常,所以一般无明显症状与体征。所述的波形分类模块首先根据波形识别模块识 别的心电信号提取的特征信息把心电信号分类为正常心电信号和其他的心律失常心电信 号,再根据心律失常心电信号的病症严重程度把心电信号分类为病危型心电信号、轻微型 心电信号、无明显症状心电信号。
[0036] 所述报警模块是指在分类模块中检测到心率失常信号则进行报警来提醒用户。本 模块可以进一步更具波形分类模块中获得的病症信号的级别分类进行设置相应的报警级 另IJ。例如,当波形分类信号获得了病危型心电信号分类时,产生分贝高的铃声和剧烈的震 动,以防止用户遇到病危病症昏厥情况下提醒周围的人前来求助,且在后述的远程报警模 块进行向其亲人和医生报警来确保用户的生命安全。当波形分类信号获得了轻微型心电信 号分类时,产生分贝低的铃声和较明显的震动,这种情况下用户不会出现严重的病症,以提 醒用户及时用药或及时就诊。当波形分类信号获得了无明显病症的心电信号分类时,可以 根据用户的设置来进行较为温和的报警。
[0037] 所述远程报警模块是指在分类模块中,如果检测到心电信号属于病危型心电信号 分类后进行的远程报警处理,该模块通过短信或电话的形式通知用户绑定的亲人和医生。 因为如果用户遇到病危型心电信号,可能产生昏厥,以致于自身无法采取相应的自救措施, 因此本模块实现在危急的情况下向外发出报警,告知亲属或医生用户有紧急情况,请求其 及时前来救助。该远程报警模块的具体实现可以通过移动终端向指定号码拨打电话、发送 短信以及通过对方移动终端上的客户端进行报警来实现。
[0038] 所述的远程诊断模块模块是指用户将心电信号发送给医生来寻求医生的服药修 养建议或将查看云备份功能授权给指定的医生,该医生可以通过云备份功能来查看该用户 的心电信号,并给予用户相关服药修养等注意事项。该模块可以根据医生的一些建议设定 一些用药时间提醒,复诊提醒等辅助功能。
[0039] 所述云备份模块是指在移动终端将预处理后的心电信号存储在服务器中。以减轻 移动终端的存储压力。也方便在用户就医时,医师可以调用其云备份中的心电信号进行查 阅用户的近期的心电状况。考虑到波形识别与波形分类可以在服务器中进行运算,所以,存 储的心电信号时预处理的心电信号。这样可以减少存储的容量,节省资源。在医师调用查 看这些云备份的心电信号后,服务器通过计算呈现出波形识别与波形分类协助医师诊断。 如果一条记录被调用了两次之后,则认定该条心电信号是比较重要的,可能需要多次查看, 那么每次查看时都要计算有些费时,则服务器将波形识别的信息与波形分类的信息进行存 储,当医生再度查看时直接调用该存储的波形识别与波形分类。医生查阅云备份的方式可 以通过Web浏览器进行浏览、PC客户端浏览、移动终端进行浏览等方式来查阅。

Claims (1)

1. 一种心电信号检测系统,其特征在于,包括便携式检测终端、便携式显示终端和云 服务器;所述便携式检测终端、便携式显示终端和云服务器之间通过无线通信方式建立连 接; 所述便携式检测终端包括电极检测模块、预处理模块、检测端远程通信模块和检测端 云备份模块,所述电极检测模块分别与预处理模块和检测端远程通信模块连接,所述检测 端远程通信模块与检测端云备份模块连接;其中, 所述电极检测模块包括多个检测端口,每个检测端口分别提供不同的检测电极用于检 测不同的心电信号,并将检测到的心电信号发送到预处理模块和检测端远程通信模块; 所述预处理模块用于对检测到的心电信号进行预处理; 所述检测端云备份模块用于存储通信模块与云服务器的通信数据; 所述便携式处理终端包括波形识别模块、波形分类模块、处理端远程通信模块和处理 端云备份模块;所述波形识别模块与波形分类模块连接,处理端远程通信模块分别与波形 识别模块、处理端云备份模块和检测端远程通信模块连接;其中, 所述处理端远程通信模块接收检测端远程通信模块发送的信号后,将便携式检测终端 检测到的心电信号发送到波形识别模块进行识别; 所述波形识别模块用于识别电极检测模块检测的心电信号,并将识别的波形提供给波 形分类模块进行分类; 所述波形分类模块将分类后的心电信号通过显示远程通讯模块发送到云服务器以及 通过便携式处理终端反馈给用户; 所述处理端云备份模块用于存储通信模块与云服务器的通信数据。
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