CN109567794B - 一种基于p波叠加的异常p波反混淆方法以及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于P波叠加的异常P波反混淆方法以及装置，涉及心电信号处理。该方法包括：从心电图中提取各心拍的P波数据；对所述P波数据依次进行滤波和插值放大，得到处理后的P波数据；将所述处理后的P波数据进行叠加绘制，得到叠加后的P波数据；在所述叠加后的P波数据中选中目标位置后，通过逆向定位获取所述目标位置对应的心拍图。本发明技术方案能够实现对P波数据进行清理、降低干扰和插值放大，提供更加清晰准确的数据基础，能够辅助医生更高效准确地进行异常P波心拍诊断。
Description
技术领域
本发明涉及心电信号处理，特别涉及一种基于P波叠加的异常P波反混淆方法。
背景技术
心电图是利用心电图机从体表记录心脏每一个心动周期所产生电活动变化的曲线图形，是心脏病诊断和治疗中最常用、最简便的检查手段。其中单个PQRST波用来表示单次心脏搏动所对应的图形，不同的心电图形状表示了不同的心脏活动过程，目前市面上动态心电图分析软件中，基本是针对QRST波段进行分析的方法，尚未有针对异常P波的分析方法，但P波的识别又有着重要的临床意义。而对于P波异常心拍，由于其发出的电压较小，所示波形幅度很小，没有较好的识别方式，仅靠医生肉眼从10W多个心拍中去发现，较为困难。
目前大部分动态心电图分析软件仅将所有波形进行叠加进行筛选，会出现绘制的叠加图较为混乱、干扰线条多，用户很难从其中挑选出存在异常P波的心拍。
发明内容
为了克服如上所述的技术问题，本发明提出一种基于P波叠加的异常P波反混淆方法以及装置，通过对心电图的P波数据进行提取后，再经过滤波和插值放大，并将处理后的P波数据进行叠加绘制，实现对P波数据进行清理、降低干扰和插值放大，提供更加清晰准确的数据基础，能够辅助医生更高效准确地进行异常P波心拍诊断。
本发明所采用的具体技术方案如下：
第一方面，本发明提出一种基于P波叠加的异常P波反混淆方法，包括：
从心电图中提取各心拍的P波数据；
对所述P波数据依次进行滤波和插值放大，得到处理后的P波数据；
将所述处理后的P波数据进行叠加绘制，得到叠加后的P波数据；
在所述叠加后的P波数据中选中目标位置后，通过逆向定位获取所述目标位置对应的心拍图。
进一步地，所述插值放大方法为线性插值方法。
进一步地，所述将所述处理后P波数据进行叠加绘制，得到叠加后的P波数据，包括：
将所述处理后P波数据中各个心拍的P波数据段在界面上同一区域进行叠加绘制。
进一步地，所述将所述处理后P波数据进行叠加绘制，得到叠加后的P波数据，包括：
将所述处理后P波数据中各个心拍的P波数据段在界面上同一区域进行叠加绘制。
进一步地，所述有效点是从对所述P波数据进行插值放大之前所选择的数据点。
进一步地，所述在所述叠加后的P波数据中选中目标位置后，通过逆向定位获取所述目标位置对应的心拍图，包括：
通过在所述叠加后的P波数据中所选中的目标位置，获取所述目标位置对应的P波数据的有效点；
根据所述有效点获取与其相关联的心拍数据，即为所述目标位置对应的心拍图。
进一步地，还包括：
通过界面展示所述目标位置对应的心拍图的相关信息，并能够对所述相关信息进行修改编辑。
进一步地，所述心拍数据的相关信息包括所述心拍数据所属的心拍类型。
第二方面，本发明提出一种基于P波叠加的异常P波反混淆装置，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有至少一段程序，所述程序由所述处理器执行以实现如第一方面所述的基于P波叠加的异常P波反混淆方法。
第三方面，本发明提出一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一段程序，所述至少一段程序由所述处理器执行以实现如第一方面所述的基于P波叠加的异常P波反混淆方法。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明通过首先通过从心电图中提取各心拍的P波数据；对所述P波数据依次进行滤波和插值放大，得到处理后的P波数据；将所述处理后的P波数据进行叠加绘制，得到叠加后的P波数据；在所述叠加后的P波数据中选中目标位置后，通过逆向定位能够获取所述目标位置对应的心拍图。本发明所采用的技术方案可以实现对P波数据进行清理、降低干扰和插值放大，提供更加清晰准确的数据基础，能够辅助医生更高效准确地进行异常P波的心拍诊断。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示为本发明一种基于P波叠加的异常P波反混淆方法示意图；
图2所示为本发明一种心电图波形示意图；
图3所示为本发明一种从采集到心拍原始数据中提取P波数据的示意图；
图4所示为本发明一种经过滤波和插值放大后的P波数据进行叠加绘制后的示意图；
图5所示为本发明一种对心拍图的心拍类型进行展示以及提供编辑修改功能的界面示意图；
图6示出了本发明实施例所涉及的基于P波叠加的异常P波反混淆装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方案作进一步地详细描述。
P波为心房除极波，正常P波是窦房结发出的激动，右心房除极构成P波的前半部，左心房除极构成P波的后半部。P波改变是指P波形态、时限、电压的改变，反映心房除极异常、房内传导或激动源的变化。心房内任何一条或多条房间束或结间束发生阻滞，均可使P向量环发生变化，心电图表现为P波形态、时限异常。从异常的P波的分析可了解、推测激动的起源及传导途径有无异常，从而有助于临床诊断。
如图1所示为本发明一种基于P波叠加的异常P波反混淆方法示意图，该方法包括：
在步骤101中，从心电图中提取各心拍的P波数据；
P波反映了心房肌去极化过程的电位变化，正常情况下，波幅范围为0.04～0.25mV。
如图2所示为本发明一种心电图波形示意图，包括A心拍和连续的A+1心拍，从A心拍的T波结束位置，至A+1心拍的Q点结束位置取得波形数据，统计取其中电压相对偏高并且与R点位置较为邻近的区域作为P波区域，并记录P波的起始和结束位置。同样的，对于心电图中其他的心拍，采用上述方法也可进行P波的起止范围划分。需要说明的是，所述的Q点和R点为QRS波对应的Q点和R点。
当在心电图中所有P波的起始和结束位置记录完成后，根据心电设备采样率和上述识别的P波起止位置，从原始数据中，通过数据偏移的方式，将所有的P波段数据读取出来。如图3所示为本发明一种从采集到心拍原始数据中提取P波数据的示意图，图中A心拍的P波数据的起始数据位置为20字节处，结束位置为50字节处，图中A+1心拍的P波数据的起始位置为270字节处，结束位置为310字节处。
在步骤102中，对所述P波数据依次进行滤波和插值放大，得到处理后的P波数据；
取单个心拍的P波起始位置P1点与结束位置P2点，坐标分别记为(x1,y1)和(x2,y2)，将P1和P2连成一条线段，计算该条线的斜率k＝(y2-y1)/(x2-x1)，用该条线段上的所有点，除以计算出来的斜率，通过该种方式，将会得到一个全新的由多个点组成的曲线，该段曲线与原始曲线相比，大大降低了因肌电等干扰造成的P波漂移的幅度，将原来杂乱无章、高低起伏的多个曲线通过该种方式变成相对聚合、平稳的曲线，方便医生进行观察。
本步骤中为了进一步方便医生对于P波数据进行观察，能够根据界面的展示宽高及分辨率，将步骤101提取的P波数据以及在本步骤经过滤波处理后的数据进行插值放大。
定义展示单个P波需要的点数位D，那么计算点数位计算公式为：D＝宽度总像素。根据需要的总点数D计算出需要插值的比例r＝D/原P1P2总点数；根据r及原P1P2所对应的点，计算二个点之间的均值，进行插值，最终计算插值后的P1P2段。
在一种可能的实际操作中，原数据采样率为250点/秒，P1P2时间段为120ms，P1P2对应的点数为：
P1P2对应的点数＝120ms*250个点/1000毫秒＝30个点。
假设界面需要展示放大P波的区域像素为200*100，则D＝200个点。
通过上述计算可知，对于可显示点数为200的界面显示宽度，当需要显示的点数为30的P波时，200/30＝6.6≈7，那么P波两点之间需要插入的点数，即原每2个点之间需要插入6个点，首先以点A和点B之间插入第一个点O为例来说明，记Ox为点O的横坐标，Ax为点A的横坐标，Bx为点B的横坐标：
则当前需要插入的位置O对应的横坐标为Ox＝Ax+(Bx-Ax)/r。
纵坐标为类似的计算方法，记Oy为点O的纵坐标，Ay为点A的纵坐标，By为点B的纵坐标，
则当前需要插入的位置O对应的纵坐标为Oy＝Ay+(By-Ay)/r。
通过上述说明计算出第一个需要插入的点后，可以继续计算插入第二个点的横坐标和纵坐标，记点A和点B之间插入第二个点M，那么点M对应的横坐标Mx和纵坐标My可通过下述公式进行计算：
M横坐标：Mx＝Ax+2*(Bx-Ax)/r
M纵坐标：My＝Ay+2*(By-Ay)/r
通过上述分析过程可知在点A和点B之间插入第i个点I时的坐标计算公式为：
I横坐标：Ix＝Ax+i*(Bx-Ax)/r
I纵坐标：Iy＝Ay+i*(By-Ay)/r
那么，根据上述插入点的坐标计算公式，得出所有需要插入的点，将计算后的点插入原P1P2点集合，形成新的P1P2段点集合，这样便能在满足要求的界面上进行显示，方便医生进行异常P波的观察。需要说明的是，在对原P波进行插值放大时，除了可以采用线性插值的方法，还可以采用其他非线性插值方法，可根据具体情况进行选择，本发明技术方案并不作限制。
在步骤103中，将所述处理后的P波数据进行叠加绘制，得到叠加后的P波数据；
将所有经过滤波、降低干扰及插值后的P1P2段点，在界面上同一区域进行叠加绘制。如图4所示为本发明一种经过滤波和插值放大后的P波数据进行叠加绘制后的示意图，图4不仅可以展示叠加后P波数据，还能够提供通过鼠标对界面所展示的P波数据的任意部分进行圈选，查看相关信息。
在步骤104中，在所述叠加后的P波数据中选中目标位置后，通过逆向定位获取所述目标位置对应的心拍图。
本步骤所述的目标位置是指用户在观察经过步骤103叠加绘制的P波数据时，经过初步判断后感兴趣的部分。医生为了更加准确细致地对P波数据进行观察和诊断，通常还需要调取该目标位置对应的原始心电图信息，本发明技术方案通过逆向定位的方法能够获取所述目标位置对应的心拍数据。
在一种可能的实际操作中，所述在所述叠加后的P波数据中选中目标位置后，通过逆向定位能够获取所述目标位置对应的心拍图之前，包括：
将所述处理后P波数据进行有效点标记，并将所述有效点关联至所述P波数据对应的心拍数据，可选的，所述有效点是从对所述P波数据进行插值放大之前所选择的数据点，也就是说有效点是来源于原始心拍数据的，在另外一种可选的实际操作中，也可以选择在步骤103中进行插值放大过程中新插入的点作为有效点标记，以关联当前P波数据与其对应的心拍数据。当通过步骤103得到叠加后的P波数据后，可选的，通过观察图形用户界面所展示的P波数据对应的叠加后的波形图，找到感兴趣的区域，通过移动鼠标选中目标位置后，根据该目标位置所包含的数据信息，得到其对应的有效点信息，并结合该有效点与原始P波数据之间的唯一关联标记，可以回溯该有效点所在的多个P波位置，通过P波位置，根据采样率和走速计算其对应的波形位置，即最终得到所述目标位置对应的原始心拍数据并进行展示。这样，医生便能重点关注感兴趣的心拍数据，而不必从大量繁杂的完整心拍数据中逐一观察，大大提高了医生的诊断效率。
本实施例通过首先通过从心电图中提取各心拍的P波数据；对所述P波数据依次进行滤波和插值放大，得到处理后的P波数据；将所述处理后的P波数据进行叠加绘制，得到叠加后的P波数据；在所述叠加后的P波数据中选中目标位置后，通过逆向定位能够获取所述目标位置对应的心拍图。本发明所采用的技术方案可以实现对P波数据进行清理、降低干扰和插值放大，提供更加清晰准确的数据基础，能够辅助医生更高效准确地进行异常P波的心拍诊断。
在一种可能的实现中，当通过上述步骤定位到目标位置对应的心拍图后，本发明技术方案还包括：进一步地，当用户选中界面展示的心拍图后，还能够获取到该心拍图的相关信息，并能够对所述相关信息进行修改编辑。在一种可能的实现中，这里的心拍图的相关信息可以该心拍所对应的心拍类型，当医生在对定位除出的原始心拍进行重新观察和确定后，本发明技术方案还提供给医生能够编辑修改该心拍图的相关信息。如图5所示为本发明一种对心拍图的心拍类型进行展示以及提供编辑修改功能的界面示意图。
图6示出了本发明实施例所涉及的基于P波叠加的异常P波反混淆装置的结构示意图，该装置主要包括处理器601、存储器602和总线603，所述存储器存储有至少一段程序，所述程序由所述处理器执行以实现如上述实施例所述的基于P波叠加的异常P波反混淆方法。
处理器601包括一个或一个以上处理核心，处理器601通过总线603与存储器602相连，存储器10用于存储程序指令，处理器601执行存储器602中的程序指令时实现上述方法实施例提供的基于P波叠加的异常P波反混淆方法。
可选的，存储器602可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随时存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现上述方法实施例提供的基于P波叠加的异常P波反混淆方法。
可选的，本发明还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的基于P波叠加的异常P波反混淆方法。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储与一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于以限制发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于P波叠加的异常P波反混淆方法，其特征在于，包括：
从心电图中提取各心拍的P波数据；
对所述P波数据依次进行滤波和插值放大，得到处理后的P波数据；滤波的方法为：取单个心拍的P波起始位置P1点与结束位置P2点，坐标分别记为(x1,y1)和(x2,y2)，将P1和P2连成一条线段，计算该条线的斜率k=(y2-y1)/(x2-x1)，用单个心拍的P波数据，除以计算出来的斜率，得到一个全新的由多个点组成的曲线作为滤波后的曲线；
将所述处理后的P波数据进行叠加绘制，得到叠加后的P波数据；
在所述叠加后的P波数据中选中目标位置后，通过逆向定位能够获取所述目标位置对应的心拍图。
2.根据权利要求1所述的基于P波叠加的异常P波反混淆方法，其特征在于，所述插值放大方法为线性插值方法。
3.根据权利要求1所述的基于P波叠加的异常P波反混淆方法，其特征在于，所述将所述处理后P波数据进行叠加绘制，得到叠加后的P波数据，包括：
将所述处理后P波数据中各个心拍的P波数据段在界面上同一区域进行叠加绘制。
4.根据权利要求1所述的基于P波叠加的异常P波反混淆方法，其特征在于，所述在所述叠加后的P波数据中选中目标位置后，通过逆向定位能够获取所述目标位置对应的心拍图之前，包括：
将所述处理后的P波数据进行有效点标记，并将所述有效点关联至所述P波数据对应的心拍数据。
5.根据权利要求4所述的基于P波叠加的异常P波反混淆方法，其特征在于，所述有效点是从对所述P波数据进行插值放大之前所选择的数据点。
6.根据权利要求4所述的基于P波叠加的异常P波反混淆方法，其特征在于，所述在所述叠加后的P波数据中选中目标位置后，通过逆向定位能够获取所述目标位置对应的心拍图，包括：
通过在所述叠加后的P波数据中所选中的目标位置，获取所述目标位置对应的P波数据的有效点；
根据所述有效点获取与其相关联的心拍数据，即为所述目标位置对应的心拍图。
7.根据权利要求1至6任一所述的基于P波叠加的异常P波反混淆方法，其特征在于，还包括：
通过界面展示所述目标位置对应的心拍图的相关信息，并能够对所述相关信息进行修改编辑。
8.根据权利要求7所述的基于P波叠加的异常P波反混淆方法，其特征在于，所述心拍图的相关信息包括所述心拍图所属的心拍类型。
9.一种基于P波叠加的异常P波反混淆装置，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有至少一段程序，所述程序由所述处理器执行以实现如权利要求1至8任一所述的基于P波叠加的异常P波反混淆方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一段程序，所述至少一段程序运行时执行如权利要求1至8任一所述的基于P波叠加的异常P波反混淆方法。
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