CN104856669A - 一种心电图导联错接的纠正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗领域，具体地涉及一种通用心电图导联错接的纠正方法。此方法引入了电极置换矩阵的概念，同时结合不同导联体系下的导联数据计算方式，将错接产生的数据映射到导联正确连接的数据。本发明可以适用于多种导联体系(如Wilson，EASI，15导，18导等)下的各种复杂的错接方式，解决了胸导联和肢体导联之间发生错接等现有方法不能处理的问题，在实际的临床应用中对提高医生工作效率，缓解医患关系都有着重大的意义。

Description

一种心电图导联错接的纠正方法

技术领域

本发明涉及医疗领域，具体地涉及一种心电图导联错接的纠正方法。

背景技术

心电图机或者动态心电图机是用来记录心脏活动时所产生的生理电信号的仪器，由于心电图机诊断技术成熟、可靠、操作简便，价格适中，对病人无损伤等优点，成为临床诊断和科研常用的医疗电子仪器。保证心电图数据的准确性的前提是导联必须接到正确的位置，但是在实际的心电检查中，由于操作技师的疏忽或经验不足，很可能出现导联错接的情况，从而产生错误的心电图记录。通常诊断医生看到这样的心电图记录会重新为病人做检查，除了浪费人力物力之外还有可能造成医患关系紧张。为了利于对错误的心电图的快速判别，专利公开号CN104473629A和专利公开号CN 103908244 A均分别公开了心电图导联错误进行判断的方法。

在实际的临床应用背景下，在心电图采集设备，或者后续的心电分析工作站上，不仅需要对错误的心电图的快速判别外，额外具备导联错接自动纠正的功能，对提高医生工作效率和缓解医患关系都有着重大的意义。

目前用于心电检查的诊疗设备还不具备导联错接后的纠正功能，有些工作站虽然具备了一定的导联错接后的纠正功能，但是只局限于左上肢和右上肢接反，上肢和下肢接反，胸导联接反等简单错误导联的纠正，如专利公开号CN102349828 A所揭示的技术方案，采用简单的对调和置反的变换计算来进行简单错误导联的自动纠正。

然而现有技术中，并未考虑到更复杂错误导联的纠正，如胸导联与肢体导联接错的情况。虽然对于静态心电图的采集设备中，胸电极一般采用贴片电极，四肢电极采用夹子电极，不大容易发生胸导联与肢体导联接错的情况。但实际的心电采集过程中，尤其是动态心电图的采集时，有的采集设备的每个电极都是采用同样的贴片电极，而且都是连接在病人的躯干上，有可能发生任意导联间错接的情况。而且随着远程心电医疗项目的开展，有时导联的连接是由病人家属按说明书完成，导联接错情况就更复杂。

目前还没有针对导联复杂错接情况下的处理方法。

发明内容

本发明的目的在于为克服上述问题而提供一种心电图导联任意错接的纠正方法，方便医生在确认了导联错接情况下，恢复出正确的心电图波形。

为此，本发明公开了一种心电图导联错接的纠正方法，包括如下步骤：

S1：根据心电图导联体系，计算出该导联体系下导联值向量转换为电极电压值向量的转换矩阵T_L2E，以及电极电压值向量转换为导联值向量的转换矩阵T_E2L。

S2：判断心电图导联错接的具体方式。

S3：根据步骤S2所得到的导联错接方式，生成电极置换矩阵T_PMT，电极置换矩阵由接错的电极所在的实际位置决定。

S4：利用转换矩阵和置换矩阵将错误的导联数据恢复成正确的数据，使用以下公式恢复：

L_Correct＝T*L_Misplaced

其中，L_Misplaced是电极错接后的导联值向量，L_Correct是纠正后的导联值向量，T＝T_E2L*T_PMT*T_L2E。

进一步的，所述步骤S1中计算转换矩阵T_L2E时，取其中任一导联作为基准电势点，即零电压点。

进一步的，所述步骤S1中，对于独立导联数为n的导联体系，T_L2E是一个n+1行、n列的矩阵；而T_E2L为n行、n+1列的矩阵。

进一步的，所述步骤S2中判断导联错接的具体方式是通过自动导联接错识别或者手动设置。

进一步的，所述步骤S3中电极置换矩阵T_PMT是由单位矩阵通过对应导联的行和列的交换得到的。

进一步的，所述步骤S3中，对于独立导联数为n的导联体系，电极置换矩阵T_PMT为n+1维的方阵，且每行或者每列都有且有一个元素为1，其他元素均为0。

本发明的有益技术效果：

本发明通过电极置换矩阵，并结合不同导联体系下的导联数据计算方式，可以将错接的导联数据恢复成正确的导联数据，适用于多种导联体系(如Wilson，EASI，15导，18导等)下的各种复杂的错接方式，解决了胸导联和肢体导联之间发生错接等现有方法不能处理的问题，在实际的临床应用中对提高医生工作效率，缓解医患关系都有着重大的意义，同时，可以有效地避免生成心电图记录后再重新采集、重新打印的问题，从而大大地精简了操作流程，节省了检查时间以及纸张成本。

附图说明

图1为本发明实施例一的标准Wilson12导心电图连线的示意图；

图2a为本发明实施例一的Wilson12导正确连接示意图；

图2b为本发明实施例一的Wilson12导实际接错情况示意图；

图3为本发明实施三的EASI心电图连线示意图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

心电仪采用Wilson标准12导联就可以拾取心脏电活动的全貌，不仅能从额面，也能从横面观察心脏电信息活动，已得到国际上的认可而在世界各国通用。

最近10年，对EASI导联体系的研究表明，该系统可直接记录E-S、A-S和A-I三个双极导联的心电图，特别是通过运算处理后可以从中衍生出常规12导联和其他需要的导联心电图，有利于长程记录和监测，且安放简单，无需在肢体上安放电极，便于患者活动，同时也避免乳房对心电图记录的影响，更易为临床所接受。

下面就以Wilson标准12导联心电图和EASI导联心电图为例介绍本发明，但不以此为限。

实施例一：

一种用在Wilson标准12导联心电图的导联错接的纠正方法，包括如下步骤：

S1：根据Wilson标准12导联体系，如图1所示，计算出该导联体系下导联值向量转换为电极电压值向量的转换矩阵T_L2E，以及电极电压值向量转换为导联值向量的转换矩阵T_E2L，具体方法为：

根据Wilson标准12导心电图连接方式，考虑到肢体导联的其他数据都可以通过II，III导联推导得出，因此定义导联向量L＝(Ⅱ Ⅲ V1 V2 V3 V4 V5V6)^T，即独立导联数为8，电极电势向量E＝(E_F E_RA E_LA E_C1 E_C2 E_C3 E_C4 E_C5E_C6)^T，根据Wilson导联的计算方式：

E_WCT＝1/3*(E_F+E_RA+E_LA)

II＝E_F-E_RA

III＝E_F-E_LA

V_i＝E_Ci-E_WCT

可以推导出导联值向量转换为电极电压值向量的转换矩阵T_L2E，以及电极电压值向量转换为导联值向量的转换矩阵T_E2L如下：

$T_{E2L}=\left(\begin{array}{ccccccccc}1& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 1& 0& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ -1/3& -1/3& -1/3& 1& 0& 0& 0& 0& 0\\ -1/3& -1/3& -1/3& 0& 1& 0& 0& 0& 0\\ -1/3& -1/3& -1/3& 0& 0& 1& 0& 0& 0\\ -1/3& -1/3& -1/3& 0& 0& 0& 1& 0& 0\\ -1/3& -1/3& -1/3& 0& 0& 0& 0& 1& 0\\ -1/3& -1/3& -1/3& 0& 0& 0& 0& 0& 1\end{array}\right)$

$T_{L2E}=\left(\begin{array}{cccccccc}0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ -1/3& -1/3& 1& 0& 0& 0& 0& 0\\ -1/3& -1/3& 0& 1& 0& 0& 0& 0\\ -1/3& -1/3& 0& 0& 1& 0& 0& 0\\ -1/3& -1/3& 0& 0& 0& 1& 0& 0\\ -1/3& -1/3& 0& 0& 0& 0& 1& 0\\ -1/3& -1/3& 0& 0& 0& 0& 0& 1\end{array}\right)$

则E＝T_L2E*L，L＝T_E2L*E。其中，本实施例中计算转换矩阵T_L2E时以左下肢F为零电势点，故上述的转换矩阵T_L2E中第一行全为0。在其它实施例中也可以取其它导联为零电势点，获得不同的转换矩阵T_L2E，方法相同，不再一一说明。

S2：通过自动导联接错识别或者手动设置的方式判断心电图导联错接的具体方式，并输入到处理系统中。自动导联接错识别可以采用现有技术，如专利公开号CN104473629A或专利公开号CN 103908244 A来获得，并自动或手动输入到处理系统中。本实施例以采用手动设置输入心电图导联错接的具体方式为例，一种心电采集设备，或者心电工作站提供人机操作界面，操作者只需根据提示，输入实际的导联电极错接方式(本实施例为左上肢和右上肢接反)。如以图2a的表示本来应该正确的接法，以图2b为左上肢和右上肢接反的实际情形，从而将左上肢和右上肢接反的导联错接的方式手动输入至处理系统中。

S3：系统接收到输入的左上肢和右上肢接反的信息，生成电极置换矩阵T_PMT，置换矩阵T_PMT是由单位矩阵通过对应导联的行和列的交换得到的(本实施例中电极置换矩阵T_PMT为9维的方阵，且每行或者每列都有且有一个元素为1，其他元素均为0)。具体方法为：左上肢电极L实际处于右上肢R处，因此将单位矩阵第2行(L所在行)的第3列(R所在行)置1，该行其他列置0；同时有上肢电极R实际位于左上肢L处，同理，第3行、第2列置为1，该行其他列置0。则置换矩阵T_PMT所示如下:

$T_{\mathrm{PMT}}=\left(\begin{array}{ccccccccc}1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1\end{array}\right)$

S4：利用上述的转换矩阵T_E2L、T_L2E和置换矩阵T_PMT代入恢复公式：L_Correct＝T*L_Misplaced＝T_E2L*T_PMT*T_L2E*L_Misplaced，即可将错误的导联数据恢复成正确的数据：

$L_{\mathrm{correct}}=\left(\begin{array}{cccccccc}0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1\end{array}\right)*L_{\mathrm{Misplaced}}$

其中，L_Misplaced是电极错接后的导联值向量，L_Correct是纠正后的导联值向量。

对该式中转换矩阵的解读如下：结合L＝(ⅡⅢV1V2V3V4V5V6)^T，转换矩阵T右下6*6子矩阵为单位阵，说明左右手接错，对胸导联V1-V6没有影响，而对II，III导联需要交互。其他肢体导联(I，aVL,aVR,aVF)根据纠正后的II，III导联计算得到。

实施例二：

本实施例中，假定为Wilson标准12导体系下的一种复杂错接方式：F和C1接反，同时LA和C2接反。其纠正步骤与上述实施例一基本相同，不再重复说明，不同之处在于，在步骤S3中，只需用如下的置换矩阵T’_PMT替换实施例一的置换矩阵T_PMT：

${T^{\text{'}}}_{\mathrm{MPT}}=\left(\begin{array}{ccccccccc}0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1\\ 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0\end{array}\right)$

并代入恢复公式：L_Correct＝T’*L_Misplaced＝T_E2L*T’_PMT*T_L2E*L_Misplaced，即可得到正确的导联数据：

$L_{\mathrm{correct}}=\left(\begin{array}{cccccccc}2/3& -1/3& 1& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& -1\\ 5/9& 2/9& -1/3& 0& 0& 0& 0& -1/3\\ 2/9& -1/9& -1/3& 1& 0& 0& 0& -1/3\\ 2/9& -1/9& -1/3& 0& 1& 0& 0& -1/3\\ 2/9& -1/9& -1/3& 0& 0& 1& 0& -1/3\\ 2/9& -1/9& -1/3& 0& 0& 0& 1& -1/3\\ 5/9& -7/9& -1/3& 0& 0& 0& 0& -1/3\end{array}\right)*L_{\mathrm{Misplaced}}$

从本实施例中的转换矩阵T可以看出，因错接情况复杂，每个导联都要重新纠正，说明本发明可以纠正各种复杂的导联错接方式。

实施例三：

一种用在EASI导联体系心电图的导联错接的纠正方法，包括如下步骤：

S1：根据EASI导联体系，如图3所示，计算出该导联体系下导联值向量转换为电极电压值向量的转换矩阵T”_L2E，以及电极电压值向量转换为导联值向量的转换矩阵T”_E2L，具体方法为：

根据EASI导联心电图连接方式，定义导联向量L”＝(ES AS AI)^T，电极电势向量E”＝(E_E E_A E_S E_I)^T，根据EASI导联的计算方式：

ES＝E_E-E_S

AS＝E_A-E_S

AI＝E_A-E_I

可以推导出导联值向量转换为电极电压值向量的转换矩阵T”_L2E，以及电极电压值向量转换为导联值向量的转换矩阵T”_E2L如下：

${T^{,,}}_{E2L}=\left(\begin{array}{cccc}1& 0& -1& 0\\ 0& 1& -1& 0\\ 0& 1& 0& -1\end{array}\right)$

${T^{,,}}_{L2E}=\left[\begin{array}{ccc}0& 0& 0\\ -1& 1& 0\\ -1& 0& 0\\ -1& 1& -1\end{array}\right]$

其中，本实施例中计算转换矩阵T”_L2E时以E点为零电势点，在其它实施例中也可以取其它导联为零电势点。则E”＝T”_L2E*L”，L”＝T”_E2L*E”。

S2：通过自动导联接错识别算法(可以参照现有技术，因不是本发明重点，此不再细述)判断心电图导联错接的具体方式，并输入到处理系统中。本实施例中假定EASI导联体系的一种错接方式是：E和A接反，同时S和I接反。

S3：系统接收到输入的E和A接反，同时S和I接反的信息，生成电极置换矩阵T”_PMT，置换矩阵T”_PMT是由单位矩阵通过对应导联的行和列的交换得到的。本实施例中电极置换矩阵T”_PMT为4维的方阵，且每行或者每列都有且有一个元素为1，其他元素均为0，所示如下：

${T^{,,}}_{\mathrm{MPT}}=\left(\begin{array}{cccc}0& 1& 0& 0\\ 1& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 1\\ 0& 0& 1& 0\end{array}\right)$

S4：利用上述的转换矩阵T”_E2L、T”_L2E和置换矩阵T”_PMT代入恢复公式：L_Correct＝T”*L_Misplaced＝T”_E2L*T”_PMT*T”_L2E*L_Misplaced，即可将错误的导联数据恢复成正确的数据：

$L_{\mathrm{correct}}=\left(\begin{array}{ccc}0& 0& 1\\ 1& -1& 1\\ 1& 0& 0\end{array}\right)*L_{\mathrm{Misplaced}}$

说明本发明可以纠正EASI导联体系的任意错接。由于EASI四个电极都接在前胸，所以容易出现错接情况；而且由于需要长时间佩戴，校正就尤为必要，否则患者长时间佩戴产生的数据就完全废弃了。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种心电图导联错接的纠正方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：根据心电图导联体系，计算出该导联体系下导联值向量转换为电极电压值向量的转换矩阵T_L2E，以及电极电压值向量转换为导联值向量的转换矩阵T_E2L；

S2：判断心电图导联错接的具体方式；

S3：根据步骤S2所得到的导联错接方式，生成电极置换矩阵T_PMT，电极置换矩阵由接错的电极所在的实际位置决定；

S4：利用转换矩阵和置换矩阵将错误的导联数据恢复成正确的数据，使用以下公式恢复：

L_Correct＝T*L_Misplaced

其中，L_Misplaced是电极错接后的导联值向量，L_Correct是纠正后的导联值向量，T＝T_E2L*T_PMT*T_L2E。

2.根据权利要求1所述的心电图导联错接的纠正方法，其特征在于：所述步骤S1中计算转换矩阵T_L2E时，取其中任一导联作为基准电势点，即零电压点。

3.根据权利要求1所述的心电图导联错接的纠正方法，其特征在于：所述步骤S1中，对于独立导联数为n的导联体系，T_L2E是一个n+1行、n列的矩阵；而T_E2L为n行、n+1列的矩阵。

4.根据权利要求1所述的心电图导联错接的纠正方法，其特征在于：所述步骤S2中判断导联错接的具体方式是通过自动导联接错识别或者手动设置。

5.根据权利要求1所述的心电图导联错接的纠正方法，其特征在于：所述步骤S3中电极置换矩阵T_PMT是由单位矩阵通过对应导联的行和列的交换得到的。

6.根据权利要求1所述的心电图导联错接的纠正方法，其特征在于：所述步骤S3中，对于独立导联数为n的导联体系，电极置换矩阵T_PMT为n+1维的方阵，且每行或者每列都有且有一个元素为1，其他元素均为0。