CN106456032A - 用于检测ecg子波形的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于检测ECG波形的子波形的系统和方法。使用检测器检测在邻近跳动的心脏放置的两个或更多个电极中的至少一对电极之间的电脉冲并将其转换成对于跳动的心脏的每次跳动的ECG波形。使用信号处理器来检测对于每次心跳的ECG波形的P、Q、R、S、T、U和J波形内或P、Q、R、S、T、U和J波形之间的间隔中的一个或多个子波形，其表示跳动的心脏的肌肉组织在解剖学上的不同部分的去极化或复极化。使用信号处理器产生包括对于每次心跳的一个或多个子波形的所处理的ECG波形。所处理的ECG波形使用显示设备来从信号处理器接收并被显示。

Description

用于检测ECG子波形的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年6月5日提交的美国临时专利申请序列No.62/008,435的权益，该申请的内容通过引用被全部并入本文。
引言
早在1879年，由人的心脏产生的电信号就通过附接到病患的皮肤的电极来进行观察。在1897年和1911年之间，各种方法用于检测这些电信号并实时记录心跳。1924年，Willem Einthoven因识别心跳的各种波形并将字母P、Q、R、S、T、U和J分配给这些波形而被授予诺贝尔医学奖。自20世纪初，用于心电图学(ECG或EKG)的装置已经改变。然而，所检测和分析的基本波形没有改变。
ECG设备检测当心肌收缩或跳动时附接到病患皮肤的两个电极之间的电势中的电脉冲或变化。在电学上，心脏的收缩由心肌的各个部位的去极化和复极化引起。最初，或在静息时，心脏的肌细胞具有负电荷。为了使它们收缩，它们接收正离子Na+和Ca++的流入。这种正离子的流入被称为去极化。使心脏回到静息状态的负离子的返回被称为复极化。心脏的去极化和复极化随着时间影响心脏的不同部位产生P、Q、R、S、T、U和J波形。
图2是来自传统ECG设备的心跳的常规ECG波形的P、Q、R、S和T波形的示例曲线图200。P、Q、R、S和T波形表示通过心肌的电传导。P波形210表示去极化从窦房结到右和左心房以及到房室结的传播。窦房结也被称为窦结、SA结或SAN。房室结也被称为AV结或AVN。右心房也被称为RA，以及左心房也被称为LA。
图3是心脏的肌肉组织的去极化的示例图示300，其产生如由传统ECG设备所检测的图2的P波形210。在图3中的去极化从SAN 310传播到AVN 340时，图2的P波形210被产生。当去极化从SAN 310传播到AVN 340时，其也从RA 320蔓延到LA 340。例如，图2的P波形210通常具有80ms的持续时间。
图2的PR节段220表示去极化从AVN到希氏束(Bundle of His)以及随后到束支的传播。PR节段220也可包括到内心室壁的浦肯野纤维的去极化。希氏束也被称作His束或His。束支包括右束支(RBB)和左束支(LBB)。如图2中所示，在常规ECG中，PR节段220显示为平坦的线或没有振幅的波形。
图4是心脏的肌肉组织的去极化的示例图示400，其产生如由传统ECG设备所检测的图2的PR节段220。当去极化从AVN 340传播到His 450以及随后到束支460时，图2的PR节段220产生，该束支460包括RBB 461和LBB 462。例如，图2的PR节段220通常具有介于50和120ms之间的持续时间。
图2的波形Q 230、R 240和S 250形成QRS复合体。QRS复合体表示去极化通过右和左心室的传播。右心室也被称为RV，以及左心室被称为LV。
图5是心脏的肌肉组织的去极化的示例图示500，其产生如由传统ECG设备所检测的图2的Q波形230、R波形240和S波形250。当去极化从束支460传播通过RV 571和LV 572时，图2的波形Q 230、R 240和S 250被产生。RV 571和LV 572具有心脏中最大的肌肉质量。例如，由图2的波形Q 230、R 240和S 250形成的QRS复合体通常具有介于80和100ms之间的持续时间。
图2的ST节段260表示在其间心室保持去极化和收缩的时段。如图2中所示，在常规ECG中，ST节段260显示为平坦的线或没有振幅的波形。例如，ST节段260通常具有介于80和120ms之间的持续时间。
在图2中在其处QRS复合体形结束和ST节段260开始的点被称为J点255。J波形(未示出)可以有时在J点255处表现为升高的J点或次级R波形。J波形通常具有特定疾病的特性。J波形也被称为Osborn波、驼峰征、晚delta波、hathook结、低温波、突出的J波、K波、H波或损伤电流。
图2的T波形270表示心室的复极化或恢复。例如，T波形270通常具有160ms的持续时间。
图6是心脏的肌肉组织的复极化的示例图示600，其产生如由传统ECG设备所检测的图2的T波形270。如图6中所示，RV 571和LV 572被复极化。
图2中未示出U波形。U波形有时出现在T波形之后。U波形被认为表示室间隔、乳头肌或浦肯野纤维的复极化。
如图3到图6中所示，随着心脏跳动，电信号流经心脏的所有不同的肌肉组织。如图2中所示，在过去的100年中，传统ECG设备已经能够检测以P、Q、R、S、T、U和J波形的形式的这些信号中的一些。这些波形已经有助于许多心脏问题的诊断和治疗。然而，遗憾的是，P、Q、R、S、T、U和J波形不提供心脏的所有不同的肌肉组织的运作的完整图片。因此，需要改进的系统和方法来检测和分析来自随着心脏跳动流经其所有不同的肌肉组织的电信号的更多信息。该附加信息可用于诊断和治疗更多的心脏问题。
附图简述
图1是根据各种实施例图示计算机系统的框图。
图2是来自传统ECG设备的心跳的常规心电图(ECG)波形的P、Q、R、S和T波形的示例曲线图。
图3是产生如由传统ECG设备所检测的图2的P波形的心脏的肌肉组织的去极化的示例图示。
图4是产生如由传统ECG设备所检测的图2的PR节段的心脏的肌肉组织的去极化的示例图示。
图5是产生如由传统ECG设备所检测的图2的Q波形、R波形和S波形的心脏的肌肉组织的去极化的示例图示。
图6是产生如由传统ECG设备所检测的图2的T波形的心脏的肌肉组织的复极化的示例图示。
图7是传统ECG设备的框图。
图8是根据各种实施例的用于检测来自随着心脏跳动流经其所有不同的肌肉组织的电信号的更多信息的ECG设备的框图。
图9是根据各种实施例的来自saah ECG设备的心跳的saah ECG波形的示例曲线图，该saah ECG设备示出了在P、Q、R、S、T、U和J波形内和/或在P、Q、R、S、T、U和J波形之间的间隔内发现的子波形。
图10是根据各种实施例的示出用于检测在常规ECG波形的PR间隔内的五个子波形的信号处理算法的示例框图。
图11是根据各种实施例的显示常规ECG波形、saah ECG波形和saahECG数据的saahECG设备的示例框图。
图12是根据各种实施例的由图10的saah ECG设备显示的信息的示例曲线图。
图13是根据各种实施例的显示常规ECG波形、saah ECG波形、saahECG数据和saahECG自动模式识别诊断信息的saah ECG设备的示例框图。
图14是根据各种实施例的在示例saah ECG设备的旋转按钮周围显示的自动模式识别诊断(APD)信息的一系列照片。
图15是根据各种实施例的在用射频消融(RFA)治疗之前和之后从患有预激(WPW)综合征的病患获取的saah ECG波形和常规ECG波形的曲线图，该射频消融示出由saah ECG设备提供的附加的诊断和治疗评估信息。
图16是根据各种实施例的示出用于检测在心跳的ECG波形的P、Q、R、S、T、U和J波形内或在P、Q、R、S、T、U和J波形之间的间隔中的子波形的方法的流程图。
图17是根据各种实施例的包括一个或多个不同的软件模块、执行用于检测心跳的ECG波形的P、Q、R、S、T、U和J波形内或P、Q、R、S、T、U和J波形之间的间隔中的子波形的方法的系统的示意图。
在详细描述本发明的一个或多个实施例之前，本领域中的技术人员将认识到，本发明不限于其对于以下详细描述中所阐述的结构的细节、组件的布置和步骤的布置的应用。本发明能够是其他实施例，以及能够以各种方式实践或执行。并且，应理解本文所使用的措辞和术语是出于描述的目的而不应被看作是限制。
详细描述
计算机实现的系统
图1是图示了计算机系统100的框图，根据其可实现本教导的实施例。计算机系统100包括总线102或用于传递信息的其他通信机构以及与总线102耦合的处理器104以用于处理信息。计算机系统100还包括存储器106，其可以是随机存取存储器(RAM)或其他动态储存设备，耦合到总线102用于储存待由处理器104执行的指令。存储器106还可用于在待由处理器104执行的指令的执行期间储存临时变量或其他中间信息。计算机系统100还包括耦合到总线102来储存用于处理器104的静态信息和指令的只读存储器(ROM)108或其他静态储存设备。储存设备110(诸如磁盘或光盘)被提供并耦合到总线102用于储存信息和指令。
计算机系统100可经由总线102被耦合到显示器112，诸如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)，用于向计算机用户显示信息。输入设备114(包括字母数字和其他键)耦合到总线102用于向处理器104传递信息和命令选择。另一种类型的用户输入设备是光标控制116，诸如用于向处理器104传递方向信息和命令选择以及用于控制光标在显示器112上的移动的鼠标、轨迹球或光标方向键。这个输入设备通常具有两个轴(第一轴(即，x)和第二轴(即，y))上的自由度，这允许设备指定平面中的位置。
计算机系统100可实行本教导。与本教导的某些实施一致，响应于处理器104执行包含在存储器106中的一个或多个指令的一个或多个序列通过计算机系统100来提供结果。这样的指令可从诸如储存设备110的另一计算机可读介质被读取到存储器106中。被包含在存储器106中的指令的序列的执行使处理器104实行本文中所描述过程。可选地，硬连线的电路可用于代替软件指令或与其组合来实现本教导。因此，本教导的实现不限于硬件电路和软件的任何特定的组合。
在各种实施例中，计算机系统100可在网络上连接到一个或多个其他计算机系统，如计算机系统100，以形成联网的系统。网络可包括私人网络或公共网络，诸如互联网。在联网的系统中，一个或多个计算机系统可将数据储存和供应到其他计算机系统。在云计算场景中，储存和供应数据的一个或多个计算机系统可被称为服务器或云。例如，将数据发送到服务器或云以及接收来自服务器或云的数据的其他计算机系统可被称为客户端或云设备。
如本文中所使用的术语“计算机可读介质”指的是参与向处理器104提供指令以用于执行的任何介质。这样的介质可采用许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。例如，非易失性介质包括光盘或磁盘，诸如储存设备110。易失性介质包括动态存储器，诸如存储器106。传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括含有总线102的电线。
例如，计算机可读介质或计算机程序产品的常见形式包括软盘、软磁盘、硬盘、磁带或任意其他磁介质、CD-ROM、数字视频盘(DVD)、蓝光盘、任何其他光介质、拇指驱动器、存储卡、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其他存储芯片或盒式存储器、或计算机可从其读取的任何其他有形介质。
各种形式的计算机可读介质可涉及将一个或多个指令的一个或多个序列运载至处理器104以用于执行。例如，指令可最初在远程计算机的磁盘上运载。远程计算机可将指令加载到其动态存储器中并使用调制解调器通过电话线发送指令。计算机系统100本地的调制解调器可接收电话线上的数据，并使用红外发射器将数据转换成红外信号。耦合到总线102的红外检测器可接收红外信号中所携带的数据，并将该数据放置在总线102上。总线102将数据运载至存储器106，处理器104从该存储器106检索并执行指令。由存储器106接收的指令可在由处理器104执行之前或之后可选地储存在储存设备110上。
根据各种实施例，被配置为由处理器执行以实行方法的指令被储存在计算机可读介质上。计算机可读介质可以是储存数字信息的设备。例如，计算机可读介质包括用于储存软件的如本领域中已知的光盘只读存储器(CD-ROM)。计算机可读介质由适于执行被配置为将被执行的指令的处理器访问。
出于说明和描述的目的，本教导的各种实现方式的以下描述已经提出。其不是详尽的且不将本教导限于所公开的精确形式。根据以上教导，修改和变化是可能的或可从本教导的实践中获得。附加地，所描述的实现方式包括软件，但本教导可被实现为硬件和软件的组合或单独以硬件实现。本教导可用面向对象的和非面向对象的编程系统来实现
P、Q、R、S、T、U和J波形的子波形检测
如上所述，电信号流经心脏的所有不同的肌肉组织。在过去的100年中，传统ECG设备已经能够检测以P、Q、R、S、T、U和J波形的形式的这些信号中的一些。这些波形已经有助于许多心脏问题的诊断和治疗。
然而，遗憾的是，P、Q、R、S、T、U和J波形不提供心脏的所有不同的肌肉组织的运作的完整图片。因此，需要改进的系统和方法来检测和分析来自随着心脏跳动流经其所有不同的肌肉组织的电信号的更多信息。该附加信息可用于诊断和治疗更多的心脏问题。
在各种实施例中，附加信息通过信号处理从由心脏产生的电信号获得。更具体地，信号处理被添加到ECG设备，以便从随着心脏跳动流经其所有不同的肌肉组织的电信号中检测更多的信息。
图7是传统ECG设备的框图700。传统ECG设备包括两个或更多个引线或电极710。电极710通常附接到病患的皮肤。由跳动的心脏产生的电信号在电极710的对之间来检测。因为心脏是三维的，所以电极被附接在身体上的不同位置处，以在相对心脏不同的相应位置或角度处检测信号。换句话说，电极被放置在身体上以部分地环绕心脏。例如，一个典型类型的ECG包括12个电极。
电压信号由检测器720在两个电极710之间检测。检测器720通常还放大电压信号。检测器720也可使用模数转换器(A/D)将电压信号转换成数字电压信号。
检测器720将从每对电极710所检测并放大的电压信号提供给显示器730。显示器730可以是电子显示器，包括但不限于阴极射线管(CRT)设备、发光二极管(LED)设备、或液晶显示器(LCD)设备。显示器730也可以是打印设备。附加地，显示器730可包括存储设备以记录所检测的信号。存储设备可以但不限于是易失性电子存储器(诸如随机存取存储器(RAM))、非易失性电子存储器(诸如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM或闪存))、或磁性硬盘驱动器。
显示器730显示关于每对电极710的如图2中所示的检测的P、Q、R、S、T、U和J波形的连续循环。现代的ECG设备也可包括处理器(未示出)，诸如图1中所示的处理器，以分析P、Q、R、S、T、U和J波形。例如，处理器可计算P、Q、R、S、T、U和J波形的时段以及P、Q、R、S、T、U和J波形之间的时间。处理器也可将该定时信息与所储存的正常信息进行比较。基于比较，处理器可确定与正常数据的差异。由处理器计算的所有信息也可显示在显示器730上。
图8是根据各种实施例的用于检测来自电信号的更多信息的ECG设备的框图800，该电信号随着心脏跳动流经其所有不同的肌肉组织。例如，电极810附接到病患的皮肤。由跳动的心脏产生的电信号在电极810的对之间检测。
电压信号由检测器820在两个电极810之间检测。检测器820也放大电压信号。检测器820也使用模数转换器(A/D)将电压信号转换成数字电压信号。
检测器820将从每对电极810所检测并放大的电压信号提供给信号处理器830。检测器820还可将从每对电极810所检测并放大的电压信号直接提供给显示设备840，以显示常规P、Q、R、S、T、U和J波形。
信号处理器830检测或计算每个所检测并放大的电压信号的P、Q、R、S、T、U和J波形内和/或其之间的间隔中的一个或多个子波形。波形是信号的形状或形式。子波形是在另一信号内或作为其部分的信号的形状或形式。
信号处理器830可以是单独的电子设备，其可包括但不限于专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或通用处理器。信号处理器830可以是在ECG设备的另一处理器(诸如显示设备840的处理器)上实现的软件。信号处理器830也可以是远程服务器，其从检测器820接收所检测并放大的电压信号、检测或计算P、Q、R、S、T、U和J波形内和/或其之间的间隔中的一个或多个子波形、以及将所检测并放大的电压信号和一个或多个子波形发送到显示设备840。
信号处理器830将每个检测并放大的电压信号的一个或多个子波形发送到显示设备840。信号处理器830也可计算一个或多个子波形的时段、一个或多个子波形之间的时间、以及与P、Q、R、S、T、U和J波形和/或P、Q、R、S、T、U和J波形之间的间隔有关的一个或多个子波形的时间，并发送到显示设备840。处理器830也可将该定时信息与所储存的正常定时信息进行比较。基于比较，信号处理器可确定与正常数据的差异，并将该差异信息和定时信息中的任一个发送到显示设备840。
显示设备840显示关于每对电极810的一个或多个子波形的连续循环。显示设备840也可显示常规P、Q、R、S、T、U和J波形的部分或全部，以与一个或多个子波形进行比较。如图7的显示器730，图8的显示设备840可以是电子显示设备、打印机或两者的任意组合。
在各种实施例中，使用信号处理来检测P、Q、R、S、T、U和J波形内和/或P、Q、R、S、T、U和J波形之间的间隔内的一个或多个子波形的ECG设备在本文中被称为saah ECG设备。由saah ECG设备产生的电压差信号被称为saah ECG波形。术语“saah”是用于产生子波形的肌肉组织在解剖学上不同的部分中的一些的首字母缩写。具体来说，saah代表窦房结(SAN)、心房(右心房(RA)和左心房(LA))、房室结(AVN)以及希氏束(HIS)。然而，saah ECG波形不限于包括表示SAN、心房、AVN以及HIS的子波形。Saah ECG波形可包括P、Q、R、S、T、U和J波形内和/或P、Q、R、S、T、U和J波形之间的间隔内的任意子波形。
图9是根据各种实施例的来自saah ECG设备的心跳的saah ECG波形的示例曲线图900，该saah ECG设备示出了在P、Q、R、S、T、U和J波形内和/或在P、Q、R、S、T、U和J波形之间的间隔内发现的子波形。例如，图9的五个子波形910-950在P波形和PR节段内被检测。包括P波形和PR节段的时段也被称为PR间隔。子波形910表示SAN的去极化。子波形920表示RA和LA的去极化。子波形930表示AVN的去极化。子波形940表示HIS去极化。最后，子波形950表示束支(BB)的去极化。
在各种实施例中，saah ECG波形的子波形使用信号处理来检测。例如，图8的saahECG的电极810接收来自肌肉组织或细胞在解剖学上的不同部分的电脉冲。心脏的肌肉组织在解剖学上的不同部分的电脉冲具有不同的频率。通过动物和人体实验，发现了心脏的肌肉组织在解剖学上的不同部分的不同频率、频率范围或频带。心脏的肌肉组织在解剖学上的不同部分的这些不同频带提供用于信号处理的预定的数据或信息。换句话说，信号处理的带通频率滤波根据所收集的实验数据来确定。随后，saah ECG设备采用一个或多个频率带通滤波器来检测一个或多个子波形。
图10是根据各种实施例的示出用于检测在常规ECG波形的PR间隔内的五个子波形的信号处理算法的示例框图1000。采样块1010采样每个心脏的PR间隔时段中的电脉冲。这通过将PR间隔1020与ECG波形200分开以图形的方式显示在图1000中。例如，PR间隔时段中的电脉冲使用图8的电极810和检测器820来采样。图8的检测器820也可放大模拟信号，并将其转换成数字信号以用于数字处理。
信号处理可直接在从检测器接收的时域信号上执行，或者从检测器接收的时域信号可被转换成频域以用于算法处理。在图10中，块1030将PR间隔时域信号转换成PR间隔频域信号。例如，时域信号使用傅里叶变换被转换成频域信号。
如上所述，通过动物和/或人体实验，与心脏的SAN、心房、AVN、HIS和BB的去极化相关联的频带被确定。基于这些频带创建带通滤波器。块1041-1045分别表示被创建用于滤波关于心脏的SAN、心房、AVN、HIS和BB的频带的PR间隔频域信号的带通滤波器。
在块1050中，通过带通滤波心脏的SAN、心房、AVN、HIS和BB的频带所检测的频域子波形被求和。在块1060中，PR间隔的所滤波和求和的频域信号被转换回时域信号。例如，频域信号使用傅里叶变换被转换成时域信号。
PR间隔的所滤波和求和的时域信号1070包括五个时域子波形910-950。子波形910-950分别表示心脏的SAN、心房、AVN、HIS和BB的去极化。例如，时域信号1070可用于代替ECG波形200中的PR间隔1020。因此，产生了saah ECG波形。
图10示出了用于检测五个子波形的信号处理算法。然而，可应用类似的步骤来检测少于五个的波形或多于五个的波形。同样，图10的步骤描述了检测PR间隔内的子波形。然而，可应用类似的步骤来检测P、Q、R、S、T、U和J波形内和/或P、Q、R、S、T、U和J波形之间的一个或多个间隔内的子波形。另外，图10的步骤描述了将时间信号转换成频域并随后转换回时域。本领域中的技术人员可认识到，带通滤波器可直接应用到时域信号以提供相同的结果。
图11是根据各种实施例的显示常规ECG波形、saah ECG波形和saahECG数据的saahECG设备的示例框图1100。在块1110中，获得病患的心脏信号。这些心脏信号可通过被放置在皮肤上的非侵入式电极来获得，诸如图8中所示的电极810。在各种实施例中，心脏信号也可使用被直接放置在心脏上的侵入式电极来获得。在块1120中，心脏信号使用检测器和放大器来检测。
在块1130中，所检测并放大的心脏信号使用信号处理器来处理。信号处理器检测常规P、Q、R、S、T、U和J波形并将它们发送到块1160的显示器。信号处理器也检测或计算在常规P、Q、R、S、T、U和J波形内和/或常规P、Q、R、S、T、U和J波形之间的间隔内的子波形。信号处理器将子波形发送到块1140以做进一步处理。块1140的处理器产生包括子波形的saah ECG波形并将saah ECG波形发送到块1160的显示器。块1140的处理器计算来自saah ECG波形的附加信息或新数据。该新数据可包括但不限于关于子波形的定时信息、关于子波形之间的间隔的定时信息、以及关于子波形和它们与常规P、Q、R、S、T、U和J波形的关系的定时信息。在块1150中，该新数据被发送到块1160的显示器。
块1160的显示器显示常规ECG波形、saah ECG波形和来自子波形的新数据的连续循环。块1160的显示器可将该信息显示在电子显示器上或将其打印在纸上。块1160的显示器也可记录该信息。块1160的显示器可将该信息记录在任何类型的存储设备上。
图12是根据各种实施例的由图11的saah ECG设备显示的信息的示例曲线图1200。曲线图1200包括常规ECG波形1210和saah ECG波形1220。例如，saah ECG波形1220另外还包括分别表示SAN、RA和LA、AVN、HIS以及BB的去极化的五个子波形A-E。
曲线图1200还示出了关于子波形和它们与常规P、Q、R、S、T、U和J波形的关系的新数据或定时信息。例如，线1231和线1232之间的时间间隔使saah ECG波形1220的子波形A与常规ECG波形1210的P波形1240关联。线1232和线1233之间的时间间隔使saah ECG波形1220的子波形B和C与常规ECG波形1210的P波形1240关联。线1233和线1234之间的时间间隔使saah ECG波形1220的子波形D和E与常规ECG波形1210的PR节段1250关联。
图13是根据各种实施例的显示常规ECG波形、saah ECG波形、saahECG数据和saahECG自动模式识别诊断信息的saah ECG设备的示例框图1300。在块1310中，获得病患的心脏信号。这些心脏信号可通过被放置在皮肤上的非侵入式电极来获得，诸如图8中所示的电极810。在各种实施例中，心脏信号也可使用被直接放置在心脏上的侵入式电极来获得。在块1320中，使用检测器来采样或检测心脏信号。心脏信号也可被放大。
在块1330中，所采样的心脏信号使用信号处理器来处理。信号处理器从所采样的心脏信号中产生四种不同类型的信息。如块1340中所示，信号处理器产生包括常规P、Q、R、S、T、U和J波形的常规ECG波形，并将它们发送到显示器1380。如块1350中所示，信号处理器产生saah ECG波形。这些saah ECG波形包括常规P、Q、R、S、T、U和J波形和它们之间的间隔的子波形。注意到的是，块1330和块1350之间的箭头示出了沿着两个方向上的信息。这显示出来自saah ECG波形的信息进一步由信号处理器分析。
如块1360中所示，信号处理器还分析saah ECG波形以产生saah ECG数据。该saahECG数据被发送到显示器1380。附加地，如块1370中所示，信号处理器还分析saah以获得心内膜和心外膜数据。该数据与所记录的正常数据和异常数据进行比较。随后，信号处理器产生自动模式识别诊断(APD)信息，且该信息被发送到显示器1380。例如，APD信息是允许用户容易且快速地确定正常或异常心内膜和/或心外膜数据被发现的图案和/或颜色。
图14是根据各种实施例的在示例saah ECG设备的旋转按钮周围显示的自动模式识别诊断(APD)信息的一系列照片1400。照片1410示出了在旋转按钮1401周围所显示的信息1415。信息1415包括指示saah ECG波形的正常状态的图案和颜色。照片1420示出了在旋转按钮1401周围所显示的信息1425。信息1425包括指示saah ECG波形的可疑状态的图案和颜色。照片1430示出了在旋转按钮1401周围所显示的信息1435。信息1435包括指示saahECG波形的异常状态的图案和颜色。照片1440示出了在旋转按钮1401周围所显示的信息1445。信息1445包括指示saah ECG波形中的无效结果的图案和颜色。
在各种实施例中，由saah ECG设备提供的附加信息可用于诊断心脏问题，其不能使用传统ECG设备来诊断或不能使用传统ECG设备来容易地诊断。由saah ECG设备提供的附加信息也可用在心脏问题的治疗中或这些治疗的评估中。
图15是根据各种实施例的在用射频消融(RFA)治疗之前和之后从患有预激(WPW)综合征的病患获取的saah ECG波形和常规ECG波形的曲线图1500，该射频消融示出由saahECG设备提供的附加的诊断和治疗评估信息。WPW综合征由心脏肌肉组织中的异常电通路的存在而引起。至少存在三种不同类型的异常通路。这些异常通路引起心脏心动过速。心脏心动过速是异常的快速心率。
曲线图1500示出了之前saah ECG波形1510、之前常规ECG波形1520、之后saah ECG波形1530、以及之后常规ECG波形1540。例如，使用saah ECG设备产生波形1510、1520、1530和1540。Saah ECG设备也产生常规ECG波形，用于与saah ECG波形进行比较。例如，使用V4电极产生波形1510、1520、1530和1540。例如，V4电极被放置在锁骨中线中的第五肋间隙(介于肋骨5和肋骨6之间)中。
如上所述，saah ECG波形示出了常规P、Q、R、S、T、U和J波形和它们之间的间隔的子波形。这些子波形提供有关随心脏的肌肉组织的特定和在解剖学上不同的部分的功能的更多信息。
例如，箭头1503和1506指向之前saah ECG波形1510的两次跳动的区域，其中丢失了示出束支(BB)的去极化的子波形。箭头1501、1502、1504和1505指向四次跳动的区域，其中示出BB的去极化的子波形表现为正常子波形的一半。结果，在之前ECG波形1510的六次跳动中的两个中，丢失了表示BB的子波形，以及在之前saah ECG波形1510的六次跳动中的四个中，表示BB的子波形是异常的。例如，表示BB的正常子波形具有如图9的子波形950的形状。
来自图15的之前saah ECG波形1510的有关BB的信息可用于诊断在WPW综合征的情况下存在的特定异常通路。此外，该信息可用于确定治疗。相反，这样的信息都不能从之前常规ECG波形1520获得。
除了提供saah ECG波形之外，saah ECG设备可提供有关发现的子波形的附加数据。例如，曲线图1500包括关于每次心跳的PR间隔的子波形定时信息。该定时信息被提供作为关于六次心跳的时序图1551-1556。每个时序图提供了关于PR间隔周期的数值，以及描绘四个时间间隔如何包含一个或多个子波形的水平堆叠的条形图按PR间隔周期来分布。例如，水平堆叠的条形图可包括不同的颜色、图案或色调。
每个水平堆叠的条形图的第一间隔是包括表示窦房结(SAN)的去极化的子波形的间隔。第二间隔是包括表示心房(右心房(RA)和左心房(LA))以及房室结(AVN)的去极化的子波形。第三间隔是包括表示跳动的心脏的希氏束(HIS)的去极化的子波形。第四间隔是包括表示束支(BB)的去极化的子波形。
时序图1551-1556的水平堆叠的条形图的比较显示出四个间隔周期在六次心跳期间变化很大。这也是潜在疾病的指示。该定时信息在之前常规ECG波形1520中是不可用的。
RFA在呈现之前saah ECG波形1510和之前常规ECG波形1520的病患上执行。例如，连接右心房和右心室的肌肉传导桥(肯特束)以及A-V束和室间隔之间的连接体(Mahaim”s连接体)被消融。
在利用RFA治疗之后，病患返回正常心跳可利用之后saah ECG波形1530来确认。例如，在之后saah ECG波形1530中示出的六次心跳的箭头1531-1536指向示出BB的子波形在治疗之后已经在所有六次心跳中返回的区域。相反，之后常规ECG波形1540不能提供这样的信息。
另外，关于之后saah ECG波形1530的时序图1571-1576的水平堆叠的条形图的比较显示，PR间隔的四个间隔周期在六次心跳期间变化不大。这也是RFA治疗的有效性的指示。该定时信息在之后常规ECG波形1540中是不可用的。
用于检测ECG子波形的系统
在各种实施例中，提供了用于检测P、Q、R、S、T、U和J波形内或P、Q、R、S、T、U和J波形之间的间隔中的一个或多个子波形的心电图(ECG)系统。返回图8，ECG系统包括两个或更多个电极810、检测器820、信号处理器830和显示设备840。
两个或更多个电极810被放置为邻近跳动的心脏，其接收来自跳动的心脏的电脉冲。图8中所示的两个或更多个电极810是附接到病患的皮肤的非侵入式电极。在各种实施例中，两个或更多个电极810可以是被直接放置在心脏组织上或其内的侵入式电极。
检测器820电连接到两个或更多个电极810。检测器820检测来自两个或更多个电极810的至少一对电极的电脉冲。检测器820将电脉冲转换成关于跳动的心脏的每次心跳的ECG波形。例如，检测器820采样电脉冲。在各种实施例中，检测器820还放大ECG波形。在各种实施例中，检测器820还执行ECG波形上的模数(A/D)转换。在各种实施例中，检测器820提供ECG波形比常规ECG设备更高的信噪比(S/N)。
信号处理器830电连接到检测器820。信号处理器接收来自检测器820的ECG波形。信号处理器830检测或计算ECG波形的P、Q、R、S、T、U和J波形内或P、Q、R、S、T、U和J波形之间的间隔中的一个或多个子波形，其表示跳动的心脏的肌肉组织在解剖学上的不同部分的去极化或复极化。信号处理器830产生包括对于每次心跳的一个或多个子波形的所处理的ECG波形。
信号处理器830可以是单独的设备，可以是运行在检测器820或显示设备840的设备上的软件，或可以是运行在远程服务器上且通过一个或多个通信设备与检测器820和显示设备840进行通信的软件。信号处理器830可以是单独的设备，其可包括但不限于专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)或通用处理器。通用处理器可包括但不限于微处理器、微控制器或诸如图1中所示的系统的计算机。信号处理器830可以是在ECG设备的另一处理器(诸如显示设备840的处理器)上实现的软件。信号处理器830也可以是远程服务器，其从检测器820接收所检测并放大的差压信号、检测或计算P、Q、R、S、T、U和J波形内和/或其之间的间隔中的一个或多个子波形、以及将所检测并放大的差压信号和一个或多个子波形发送到显示设备840。
显示设备840接收关于每次心跳的所处理的ECG波形，并显示关于每次心跳的所处理的ECG波形。例如，所处理的ECG波形被称为saah ECG波形。如上所述，显示设备840可以是电子显示器，包括但不限于阴极射线管(CRT)设备、发光二极管(LED)设备、或液晶显示器(LCD)设备。显示设备840也可以是打印设备或电子显示设备和打印机的任意组合。附加地，显示设备840可包括存储设备，以记录saah ECG波形、saah ECG数据以及常规的ECG波形和数据。存储设备可以但不限于是易失性电子存储器(诸如随机存取存储器(RAM))、非易失性电子存储器(诸如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM或闪存)、或磁性硬盘驱动器。
在各种实施例中，所检测的一个或多个子波形包括表示跳动的心脏的窦房结(SAN)、心房(右心房(RA)和左心房(LA))、房室结(AVN)、希氏束(HIS)或束支(BB)的去极化的至少一个子波形。
在各种实施例中，显示设备840还显示用于与所处理的ECG波形进行比较的ECG波形。
在各种实施例中，信号处理器830还计算关于一个或多个子波形的定时信息、关于一个或多个子波形之间的间隔的定时信息、以及关于一个或多个子波形和它们与对于每次心跳的ECG波形的P、Q、R、S、T、U和J波形的关系的定时信息。显示设备840还从信号处理器830接收该定时信息。显示设备840显示关于一个或多个子波形的定时信息、关于一个或多个子波形之间的间隔的定时信息、以及关于一个或多个子波形和它们与对于每次心跳的ECG波形的P、Q、R、S、T、U和J波形的关系的定时信息。
在各种实施例中，ECG系统还包括存储设备(未示出)。存储设备接收ECG波形和来自信号处理器的所处理的ECG波形。
在各种实施例中，存储设备还包括正常处理的ECG波形数据。正常处理的ECG波形数据使用信号处理器830或通用处理器(未示出)被储存在存储设备上。信号处理器830还将所处理的ECG波形与正常处理的ECG波形数据进行比较，并基于比较计算状态情况。例如，状态情况为正常、可疑或异常。
在各种实施例中，ECG系统包括在旋转按钮(未示出)周围的第二显示设备(未示出)。信号处理器830还基于状态情况将有色的图案发送到第二显示设备。第二显示设备提供自动模式识别诊断(APD)。
用于检测ECG子波形的方法
图16是根据各种实施例示出用于检测在心跳的ECG波形的P、Q、R、S、T、U和J波形内或在P、Q、R、S、T、U和J波形之间的间隔中的子波形的方法1600的流程图。
在方法1600的步骤1610中，使用检测器在邻近跳动的心脏放置的两个或更多个电极中的至少一对电极之间检测电脉冲。电脉冲使用检测器被转换成对于跳动的心脏的每次心跳的ECG波形。
在步骤1620中，对于每次心跳的ECG波形使用信号处理器从检测器接收。使用信号处理器来检测在对于每次心跳的ECG波形的P、Q、R、S、T、U和J波形内或在P、Q、R、S、T、U和J波形之间的间隔中的一个或多个子波形，其表示跳动的心脏的肌肉组织在解剖学上的不同部分的去极化或复极化。使用信号处理器产生包括对于每次心跳的一个或多个子波形的所处理的ECG波形。
在步骤1630中所处理的ECG波形从信号处理器中接收并使用显示设备来显示所处理的ECG波形。
用于检测ECG子波形的计算机程序产品
在各种实施例中，计算机程序产品包括有形的计算机可读储存介质，其内容包括具有被执行在处理器上的指令的程序，以便实行用于检测在心跳的ECG波形的P、Q、R、S、T、U和J波形内或在P、Q、R、S、T、U和J波形之间的间隔中的子波形的方法。该方法由包括一个或多个不同的软件模块的系统执行。
图17是根据各种实施例的包括一个或多个不同的软件模块、执行用于检测心跳的ECG波形的P、Q、R、S、T、U和J波形内或P、Q、R、S、T、U和J波形之间的间隔中的子波形的方法的系统1700的示意图。系统1700包括检测模块1710、处理模块1720和显示模块1730。
检测模块1710检测在邻近跳动的心脏放置的两个或更多个电极中的至少一对电极之间的电脉冲。检测模块1710将电脉冲转换成对于跳动的心脏的每次心跳的ECG波形。
处理模块1720接收对于每次心跳的ECG波形。处理模块1720检测对于每次心跳的ECG波形的P、Q、R、S、T、U和J波形内或P、Q、R、S、T、U和J波形之间的间隔中的一个或多个子波形，其表示跳动的心脏的肌肉组织在解剖学上的不同部分的去极化或复极化。处理模块1720处理包括对于每次心跳的一个或多个子波形的所处理的ECG波形。
显示模块1730接收所处理的ECG波形。显示模块1730显示所处理的ECG波形。
出于说明和描述的目的，本发明的优选实施例的上述公开已经被提出。其不旨在为详尽本发明或将本发明限制为所公开的精确形式。根据以上公开，本文中所描述的实施例的许多变化和修改对于本领域中的技术人员来说将是明显的。本发明的范围仅由所附权利要求书以及由其等价物来限定。
此外，在描述本发明的代表性实施例中，说明书可将本发明的方法和/或过程呈现为步骤的特定序列。然而，某种程度上说，方法或过程不依赖于本文中阐述的步骤的特定顺序，方法或过程不应限于所描述的步骤的特定序列。本领域中的技术人员将认识到，步骤的其他序列是可能的。因此，在本说明书中所阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求书的限制。此外，针对本发明的方法和/或过程的权利要求书不应限于其按撰写顺序的步骤的实行，并且本领域中的技术人员可容易地认识到，序列可以是多种多样的且仍保留在本发明的精神和范围内。

Claims (15)

1.一种心电图(ECG)系统，其用于检测P、Q、R、S、T、U和J波形内或所述P、Q、R、S、T、U和J波形之间的间隔中的一个或多个子波形，所述系统包括：
邻近跳动的心脏放置的两个或更多个电极，其接收来自所述跳动的心脏的电脉冲；
检测器，其检测来自所述两个或更多个电极中的至少一对电极的所述电脉冲，并将所述电脉冲转换成对于所述跳动的心脏的每次心跳的ECG波形；
信号处理器，其接收来自所述检测器的对于每次心跳的所述ECG波形，检测所述ECG波形的P、Q、R、S、T、U和J波形内或所述P、Q、R、S、T、U和J波形之间的间隔中的、表示所述跳动的心脏的肌肉组织在解剖学上的不同部分的去极化或复极化的一个或多个子波形，以及产生包括对于每次心跳的所述一个或多个子波形的所处理的ECG波形；以及显示设备，其显示对于每次心跳的所处理的ECG波形。
2.根据权利要求1所述的ECG系统，其中，所检测的一个或多个子波形包括表示所述跳动的心脏的窦房结(SAN)、心房(右心房(RA)和左心房(LA))、房室结(AVN)、希氏束(HIS)或束支(BB)的去极化的至少一个子波形。
3.根据权利要求1所述的ECG系统，其中，所述显示设备还显示用于与所处理的ECG波形进行比较的所述ECG波形。
4.根据权利要求1所述的ECG系统，其中
所述信号处理器还计算关于所述一个或多个子波形的定时信息、关于所述一个或多个子波形之间的间隔的定时信息、以及关于所述一个或多个子波形和它们与对于每次心跳的ECG波形的P、Q、R、S、T、U和J波形的关系的定时信息，以及
所述显示设备还显示关于所述一个或多个子波形的定时信息、关于所述一个或多个子波形之间的间隔的定时信息、以及关于所述一个或多个子波形和它们与对于每次心跳的ECG波形的P、Q、R、S、T、U和J波形的关系的定时信息。
5.根据权利要求1所述的ECG系统，还包括存储设备，其接收所述ECG波形和来自所述信号处理器的所处理的ECG波形。
6.根据权利要求5所述的ECG系统，其中，所述存储设备还包括正常处理的ECG波形数据，其中，所述信号处理器还将所处理的ECG波形与所述正常处理的ECG波形数据进行比较，并基于所述比较计算状态情况。
7.根据权利要求6所述的ECG系统，还包括在旋转按钮周围的第二显示设备，其中，所述信号处理器还基于所述状态情况将有色的图案发送到所述第二显示设备。
8.一种用于检测在心跳的心电图(ECG)波形的P、Q、R、S、T、U和J波形内或所述P、Q、R、S、T、U和J波形之间的间隔中的子波形的方法，包括：
使用检测器来检测邻近跳动的心脏放置的两个或更多个电极中的至少一对电极之间的电脉冲，并将所述电脉冲转换成对于所述跳动的心脏的每次心跳的ECG波形；
使用信号处理器接收来自所述检测器的对于每次心跳的所述ECG波形，检测对于每次心跳的所述ECG波形的P、Q、R、S、T、U和J波形内或所述P、Q、R、S、T、U和J波形之间的间隔中的、表示所述跳动的心脏的肌肉组织在解剖学上的不同部分的去极化或复极化的一个或多个子波形，以及产生包括对于每次心跳的所述一个或多个子波形的所处理的ECG波形；以及
使用显示设备接收来自所述信号处理器的所处理的ECG波形并显示所处理的ECG波形。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所检测的一个或多个子波形包括表示所述跳动的心脏的窦房结(SAN)、心房(右心房(RA)和左心房(LA))、房室结(AVN)、希氏束(HIS)或束支(BB)的去极化的至少一个子波形。
10.根据权利要求8所述的方法，还包括使用所述显示设备来显示用于与所处理的ECG波形进行比较的所述ECG波形。
11.根据权利要求8所述的方法，还包括
使用所述信号处理器来计算关于所述一个或多个子波形的定时信息、关于所述一个或多个子波形之间的间隔的定时信息、以及关于所述一个或多个子波形和它们与对于每次心跳的ECG波形的P、Q、R、S、T、U和J波形的关系的定时信息，以及
使用所述显示设备来显示关于所述一个或多个子波形的定时信息、关于所述一个或多个子波形之间的间隔的定时信息、以及关于所述一个或多个子波形和它们与对于每次心跳的ECG波形的P、Q、R、S、T、U和J波形的关系的定时信息。
12.根据权利要求8所述的方法，还包括使用所述信号处理器将所述ECG波形和所处理的ECG波形储存在存储设备上。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括使用所述信号处理器将所处理的ECG波形与储存在所述存储设备上的所处理的ECG波形数据进行比较，并基于所述比较计算状态情况。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括使用所述信号处理器来基于所述状态情况将有色的图案发送到第二显示设备。
15.一种计算机程序产品，包括非临时的和有形的计算机可读储存介质，所述介质的内容包括具有指令的程序，所述指令被在处理器上执行，以便实行用于检测心跳的心电图(ECG)波形的P、Q、R、S、T、U和J波形内或所述P、Q、R、S、T、U和J波形之间的间隔中的子波形的方法，所述方法包括：
提供系统，其中，所述系统包括一个或多个不同的软件模块，以及其中，所述不同的软件模块包括检测模块、处理模块和显示模块；
使用检测模块来检测邻近跳动的心脏放置的两个或更多个电极中的至少一对电极之间的电脉冲，以及将所述电脉冲转换成对于所述跳动的心脏的每次心跳的ECG波形；
使用处理模块来接收对于每次心跳的所述ECG波形，检测对于每次心跳的所述ECG波形的P、Q、R、S、T、U和J波形内或所述P、Q、R、S、T、U和J波形之间的间隔中的、表示所述跳动的心脏的肌肉组织在解剖学上的不同部分的去极化或复极化的一个或多个子波形，以及产生包括对于每次心跳的所述一个或多个子波形的所处理的ECG波形；以及
使用显示模块来接收所处理的ECG波形并显示所处理的ECG波形。
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