CN105212921A - 一种基于心电测度的测谎方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于心电测度的新型测谎方法，包括心电和心率的采集，心电片段波异常的检测，早搏波的检测，心率局部Hurst指数取值范围的计算和心率均值的计算。在非剧烈运动状态下,同时出现短的RR间期均值和极度缩小的局部Hurst指数取值范围,提示了处于高度心理压力下害怕他人负面评价的心态；在非心理压力状态下心电各片段波正常，且心率有正常的涨落，而在心理压力状态下出现QRS复合波间歇性变形、T波间歇性变形，或早搏波，也提示了害怕他人负面评价的心态。通过检测心电片段波异常、早搏波、心动过速和极度缩小的局部Hurst指数取值范围四个测度，得到一种可在高度心理压力下检测到焦虑心态的新型测谎方法。

Description

一种基于心电测度的测谎方法

技术领域

本发明涉及一种基于心电测度的新型测谎方法。

背景技术

传统的测谎技术主要使用皮肤电活动水平指标、心率均值和心率变异率指标作为生理测度，当皮肤电导水平在测谎期间出现明显大于基线的抬升，或当心率均值（或心率变异率）明显大于基线，则作出心理状态异常的判断。这两种传统指标的不足在于：当被测者大汗淋漓时，皮肤电的事件相关反应不明显；姿势改变、说话等正常身体活动也会导致皮肤电水平、心率均值或心率变异率的明显变大，从而使这些传统指标无法正确指示测谎环境下的心理状态异常。

因此，本发明要解决的问题是：提供一种基于心电测度的新型测谎技术，使得基于新型心电和心率指标的测谎技术能够准确地判断出心理压力状态下出现的异常的焦虑生理反应，提高基于心电信号的测谎技术的击中率，降低其虚报率。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于心电测度的新型测谎技术，其特征在于，所述量化方法包括以下步骤：

（S1）、采集非压力状态下的心电信号；

（S2）、实施与测谎事件相关的面对专家的问答；

（S3）、与(S2)同步采集心电和心率信号，该步骤包括：

采集心电信号，根据心电R波的位置得到用RR间隔序列表示的心率信号；

（S4）、对心率数据计算并比较其相邻两个RR间期的长度；

（S5）、对心率数据计算其均值；

（S6）、对心率数据计算其局部Hurst指数的取值范围；

（S7）、检测高度压力下的焦虑心态，该步骤包括：

非压力状态下心电各片段波正常，而事件相关问题的连续问答时间内间歇性多次出现QRS复合波或T波异常，则提示被测者出现焦虑心态；

非压力状态下心率正常涨落，而事件相关问题的连续问答时间内间歇性多次出现早搏心率，则提示被测者出现焦虑心态；

非压力状态下心率正常涨落，而事件相关问题的连续问答时间内出现心动过速，且心率局部Hurst指数范围缩小到小于阈值，则提示被测者出现焦虑心态；

本发明的有益效果在于：首先，本发明所使用的四个心电/心率测度都经过实验室数据的验证，可以有效地指示心理压力状态下出现的焦虑情绪。其次，本发明所采用的局部Hurst指数取值范围指标还未被其他研究和技术用于测谎，但发明人通过实验室数据已证明，心动过速与极度缩小的局部Hurst指数取值范围的同时出现具有表征心理压力下极度焦虑情绪的能力。最后，仅当焦虑时出现心电片段波异常或早搏，这一现象虽然只出现在极少实验室被试身上（概率分别约为3%和6%），但是它们的确是心理压力和焦虑情绪诱发心电改变的结果,因此，将这两种测度用于心电无病理改变的被测者，可以准确地检测到在测谎环境下事件相关问题连续问答期间出现的异常焦虑心态。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为实施例中基线正常心电引起的心电片段波变形的示意图；

图3为实施例中心理压力下焦虑心态引起的心电片段波变形的示意图；

图4为实施例中基线正常心电引起早搏心电的示意图；

图5为实施例中心理压力下焦虑心态引起早搏心电的示意图；

图6为实施例中基线正常心率局部Hurst指数取值范围示意图；

图7为实施例中心理压力下焦虑心态引起心率局部Hurst指数取值范围极度缩小的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明：

如图1所示，本发明的基于心电测度的新型测谎方法，包括心电和心率的采集，心电片段波异常的检测，早搏波的检测，心率局部Hurst指数取值范围的计算和心率均值的计算。

其中心率是从心电信号的R波定位和RR间隔中计算得到，心电信号是直接通过生理采集设备得到。R波定位和RR间隔计算有多种成熟的通用方法，比如采用自适应阈值和域加窗法定位R波幅度，如参考文献http://www.pudn.com/downloads164/sourcecode/math

/detail746467.html。

心电片段波异常的检测,主要是检测反映心室去极化和复极化的QRS复合波和T波的非特异性改变。首先须确定基线心电无病理性特异改变，然后检测事件相关连续问答测谎期间的心电是否出现如图2和图3所示的QRS复合波和T波异常。

早搏波的检测，是找出一次正常QRS复合波之后过早出现的QRS复合波，这种早搏QRS复合波导致其紧邻的前一个RR间期比紧邻的后一个RR间期短得多，打破了RR间期正常涨落的规律，导致由两次RR间期形成了极小尺度内的尖峰。图5标示了焦虑情绪下3次早搏QRS复合波。

心率的局部Hurst指数取值范围的计算可分为以下几步。首先，用Gauss小波对心率序列进行连续小波变换，小波变换的最小尺度可取为信号采样间隔的2000倍左右，最大尺度可取为小于观测时间内总的RR间隔个数的1/5左右。比如，信号采样间隔为1/400秒，则小波变换的最小尺度可取为8.05；若观测时间内有104个RR间隔，则小波变换的最大尺度可取为18.76。小波变换的尺度步进可取为2×1.01 ⁱ ，i为整数且使得每一个尺度都落在最小尺度和最大尺度之间。其次，对RR间隔序列的每一个观测值位置，取各种小波变换尺度下该位置上小波变换系数的最大值的绝对值作为该位置上的局部Hurst指数。最后，对观测时间内所有的局部Hurst指数，计算其取值范围，即用最大局部Hurst指数减去最小局部Hurst指数。在小波变换过程后，去掉RR间隔序列头和尾部等于最大小波变换尺度的小波系数数据点后，再计算局部Hurst指数的取值范围，这样做的原因是排除小波变换的边界效应。实验室数据分析结果显示，局部Hurst指数取值范围的经验阈值为0.31，当局部Hurst指数取值范围小于该经验阈值时，提示异常焦虑心态的出现，如图6和图7所示。

心率的均值采用观察时间内所有RR间隔长度相加再除以总的RR间隔个数的方式进行计算。心率均值易受说话和身体动作的影响，实验室数据分析结果得到的经验阈值是，静息态下提示焦虑心态的阈值为0.6418，说话和正常身体活动下提示焦虑心态的阈值为0.5671。

以上对本发明的描述是说明性的，而非限制性的，本专业技术人员理解，在权利要求限定的精神与范围之内可对其进行许多修改、变化或等效，但是它们都将落入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于心电测度的测谎方法，其特征在于，所述测谎方法包括以下步骤：

（S1）、采集非压力状态下的心电信号；

（S2）、实施与测谎事件相关的面对专家的问答；

（S3）、与(S2)同步采集心电和心率信号，该步骤包括：

采集心电信号，根据心电R波的位置得到用RR间隔序列表示的心率信号；

（S4）、对心率数据计算并比较其相邻两个RR间期的长度；

（S5）、对心率数据计算其均值；

（S6）、对心率数据计算其局部Hurst指数的取值范围；

（S7）、检测高度压力下的焦虑心态，该步骤包括：

非压力状态下心电各片段波正常，而事件相关问题的连续问答时间内间歇性多次出现QRS复合波或T波异常，则提示被测者出现焦虑心态；

非压力状态下心率正常涨落，而事件相关问题的连续问答时间内间歇性多次出现早搏心率，则提示被测者出现焦虑心态；

非压力状态下心率正常涨落，而事件相关问题的连续问答时间内出现心动过速，且心率局部Hurst指数范围缩小到小于阈值，则提示被测者出现焦虑心态。

2.如权利要求1所述的基于心电测度的测谎方法，其特征在于，测谎之前，需要得到非压力状态下的心电数据，计算心率均值和局部Hurst指数范围，并使用该数据判断被测者是否有病理性心电改变，若无，方可适用本方法进行测谎。

3.如权利要求1或2所述的基于心电测度的测谎方法，其特征在于，在步骤S2中的事件相关问题的连续问答时间需至少包含104个RR间期，该时间长度不少于90秒。