CN111401462A - 一种心电图导联的识别方法及心电图训练系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种心电图导联的识别方法及心电图训练系统。该方法包括：获取放置有导联的人体模型的训练图像；确定训练图像中预设放置位的实际颜色；比较实际颜色和预设颜色是否相同，以确定导联是否正确放置。本发明实施例所提供的技术方案，解决了现有的心电图模拟设备在学生完成导联的放置后，需要教师进行一一判断而造成的教师资源浪费的问题，实现了对学生放置导联的智能检查及纠错，提高了教学效率以及检查结果的准确性。

Description

一种心电图导联的识别方法及心电图训练系统

技术领域

本发明实施例涉及医学教育技术领域，尤其涉及一种心电图导联的识别方法及心电图训练系统。

背景技术

随着人们生活水平的提高，患心血管疾病的人数逐年增加，心电图是治疗此类疾病的主要依据。心电图机等诊疗设备用来记录心脏活动时所产生的生理电信号，具有技术成熟、操作简便以及对人无损伤等优点，成为临床诊断常用的医疗电子仪器，也在临床医生和护士的职业技能培训中应用广泛。为了保证心电图数据的准确性，首先需要将导联连接到正确位置，否则将会产生错误的心电图记录，从而导致误诊。

在医疗教学过程中，目前的心电图模拟设备在学生完成导联的放置后，需要教师对学生的操作进行一一判断，确定放置正确后再指导进行下一步的操作。由于学生相对于教师的数量较为庞大，导联的检查工作占用了大量的教师资源，降低了教学效率，且不能保证检查结果的准确性。

发明内容

本发明实施例提供一种心电图导联的识别方法及心电图训练系统，以实现对学生放置导联的智能检查及纠错，从而提高教学效率以及检查结果的准确性。

第一方面，本发明实施例提供了一种心电图导联的识别方法，该方法包括：

获取放置有导联的人体模型的训练图像；

确定训练图像中预设放置位的实际颜色；

比较实际颜色和预设颜色是否相同，以确定导联是否正确放置。

第二方面，本发明实施例还提供了一种心电图训练系统，应用本发明任意实施例所提供的心电图导联的识别方法，该系统包括：

图像采集模块，用于获取放置有导联的人体模型的训练图像；

图像分析模块，用于确定训练图像中预设放置位的实际颜色，并比较实际颜色和预设颜色是否相同，以确定导联是否正确放置。

本发明实施例提供了一种心电图导联的识别方法，通过获取学生放置导联后的人体模型的训练图像，然后根据导联的预设放置位确定训练图像中对应位置的颜色，并与导联的预设放置位应有的预设颜色进行比较，以确定学生放置导联的结果是否正确。解决了现有的心电图模拟设备在学生完成导联的放置后，需要教师进行一一判断而造成的教师资源浪费的问题，实现了对学生放置导联的智能检查及纠错，提高了教学效率以及检查结果的准确性。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的心电图导联的识别方法的流程图；

图2是本发明实施例二所提供的心电图训练系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的心电图导联的识别方法的流程图。本实施例可适用于心电图机教学过程中对导联放置位进行检查的情况，该方法可以由本发明实施例所提供的心电图训练系统来执行，该系统可以通过软件和/或硬件实现，一般可集成于心电图模拟设备中，如图1所示，具体包括如下步骤：

S11、获取放置有导联的人体模型的训练图像。

其中，导联是记录心电图时电极在人体体表的放置位置及电极与放大器的连接方式。为全面反映整个心脏的电活动情况，临床通常用12个导联组成体表心电图。其中，12个导联包括6个肢体导联(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、aVR、aVL、aVF)和6个胸导联(V1～V6)，肢体导联包括标准双极导联(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)和加压导联(aVR、aVL、aVF)。具体而言，导联Ⅰ记录左臂与右臂电极间的电压差，导联Ⅱ记录左腿与右臂电极间的电压差，导联Ⅲ记录左腿与左臂电极间的电压差，加压导联中“a”指加压，“V”指电压，“R”、“L”和“F”分别指右臂、左臂和左腿，导联aVR、aVL和aVF记录对应电极的电压。其中，6个肢体导联需要放置4个电极，分别为右前臂红色电极、左前臂黄色电极、右下肢黑色电极以及左下肢绿色电极，6个胸导联分别需要放置红色V1于胸骨右缘第4肋间、黄色V2于胸骨左缘第4肋间、褐色V4于锁骨中线第5肋间、绿色V3于V2和V4中间、黑色V5于腋前线V4同一水平处以及紫色V6于腋中线V4同一水平处。

训练图像是指对在医疗教学中由学生完成放置导联后的人体模型进行拍摄而获取的图像。具体的，用于心电图测量的人体模型与用于拍摄的镜头设置在相对固定的位置，优选的，镜头可设置在人体模型中心的正上方，并以可以获取尽可能大且完整的人体模型图像的距离设置，以减小人体模型图像的形变，并可使得用于比较的像素点尽可能多从而使得比较结果更加准确。同时，人体模型的形状及大小相对统一，即获取的图像中导联的理论位置也相对固定。可选的，按照一定的使用周期对镜头的位置进行校正，以校正人体模型在训练图像的显示位置，进而减小图像比对中的误差。

可选的，对训练图像的获取可以在接收到学生触发开始获取的信号后进行，也可以在心电图模拟设备开机后通过确定人体模型上已放置的导联数量正确后进行，以在导联全部放置完成后进行图像的比对，从而减少获取训练图像以及比对的次数，以进一步的提高教学效率；还可以实时的获取单次放置导联的训练图像，以便及时将比对结果反馈至学生，以及时的发现问题。

S12、确定所述训练图像中预设放置位的实际颜色。

其中，预设放置位是指训练图像中导联的正确放置位置，具体的，可以在心电图模拟设备中预存预设放置位的坐标，该坐标可以通过对第一张训练图像中导联的正确放置位置的计算而获得。可选的，预设放置位还可通过预先设置参考图像的方式来进行展示，即在使用本实施例所提供的识别方法之前，对正确放置导联后的人体模型进行拍摄获取彩色图像，其中导联即包括需要放置的上述全部12个导联，且用于拍摄参考图像的镜头与上述用于拍摄训练图像的镜头为同一个，即用于拍摄参考图像的镜头与人体模型的相对位置和用于拍摄训练图像的镜头与人体模型的相对位置保持一致，以提高参考图像中的人体模型图像与训练图像中的人体模型图像的重合度。

在获取到参考图像之后，对参考图像中的导联进行识别。具体的，由于人体模型的颜色相对单一，且通常导联的颜色与人体模型的颜色不同，所以可通过颜色将参考图像中的导联识别出来。可选的，首先将参考图像进行二值化处理，根据人体模型与导联的颜色差别设定一个阈值，然后将参考图像中大于该阈值的像素值设置为255(白色)，将参考图像中小于该阈值的像素值设置为0(黑色)；然后对二值化处理后的参考图像进行轮廓发现与轮廓分析以获得其中导联的放置位置，并将该放置位置作为预设放置位。

在确定预设放置位之后，可以计算预设放置位在参考图像中的坐标，以便训练图像通过该坐标确定预设放置位的具体位置。通过使用带有导联正确放置位置的参考图像，可以更直观的确定导联的预设放置位，降低了计算坐标过程的复杂程度。

可选的，将获取到的参考图像及导联的预设放置位存储于心电图模拟设备的数据库或表格中，以便于后续每次获取到训练图像后，直接利用该参考图像及预设放置位确定训练图像中所需比较的位置范围，从而节约了每次需要获取这些参数的时间。

在获取到训练图像之后，可以利用预设放置位的坐标在训练图像中确定导联的理论放置位的范围，并获取该范围内的实际颜色。

可选的，实际颜色可以是预设放置位范围内像素RGB的平均值，由于导联的实际放置位置可能与预设放置位之间存在偏差，所以预设放置位范围内的像素RGB可能不均匀，具体可能被分为两个具有不同纯色的部分，通过像素RGB的平均值指代实际颜色，可以提高对实际颜色确定的准确性，可以更好的体现预设放置位的实际颜色。

可选的，实际颜色还可以是预设放置位范围内与人体模型肤色不同的像素点个数在总像素点个数之中的占比，从而可以更直观的体现实际颜色与预设颜色之间的差别，更易于做比较。

S13、比较所述实际颜色和预设颜色是否相同，以确定所述导联是否正确放置。

其中，预设颜色是指人体模型图像中预设放置位的正确颜色，即各个预设放置位对应导联的正确颜色，为不同颜色的导联设置对应的预设颜色。具体的，可以在心电图模拟设备中预存预设颜色的信息。可选的，预设颜色可以是接收人为根据确定的预设放置位设定的颜色，还可以将在获得的参考图像中识别的预设放置位的实际颜色作为预设颜色。可选的，预设颜色可以是预设放置位范围内像素RGB的平均值，从而提高确定预设颜色的准确性，也可以是预设放置位中心一个小范围内的像素RGB的平均值，以减少确定预设颜色过程的计算量，还可以是预设放置位中心的像素RGB值等等。

在确定了实际颜色之后，比较实际颜色与预设颜色是否相同。可选的，比较实际颜色和预设颜色是否相同，以确定导联是否正确放置，包括：若实际颜色与预设颜色的色差在设定的阈值范围内，则确定导联正确放置。

具体的，可以设置一个可接受范围内的色差阈值，导联错误放置的情况主要包括位置错误与颜色错误，当导联仅发生位置错误时，此时导联的实际放置位置和预设放置位的距离较近，实际颜色可能全部为人体模型肤色，也可以一部分为人体模型肤色而一部分为正确的导联颜色。本实施例可以通过计算实际颜色与预设颜色的色差，并将该色差与色差阈值进行比较，若大于该色差阈值，则确定当前导联正确放置，若小于该色差阈值，则确定当前导联未正确放置。替代实施例中，当判断导联未正确放置时，还可以在训练图像中进一步识别错误放置的导联的实际放置位置，并对实际放置位置进行提示。

当导联仅发生颜色错误时，此时导联的实际放置位置和预设放置位的距离较远，实际颜色全部为错误的导联颜色。当导联发生颜色错误的同时，还发生位置错误的情况下，实际颜色可能全部为人体模型肤色，也可以一部分为人体模型肤色而一部分为错误的导联颜色。本实施例也可以通过计算实际颜色与预设颜色的色差，并通过将该色差与色差阈值进行比较以确定导联放置正确与否。在此基础上，还可以根据错误的导联颜色以及错误的实际放置位置提示更换导联的放置类型及修正导联的实际放置位置。

在确定导联是否正确放置之后，可选的，还包括：若导联的放置存在错误，则向用户反馈对应的错误信息。

具体的，导联的放置存在错误可包括，训练图像中存在至少一个导联的放置位置错误，或者训练图像中存在至少一个导联的放置颜色错误。在发现了错误后，可通过交互反馈模块将错误情况反馈至操作者，可选的，可通过播放警示音的方式提示操作者注意，还可以在心电图模拟设备的屏幕中显示错误报告，以阻止操作者进行下一步的操作。

在上述技术方案的基础上，可选的，在比较实际颜色和预设颜色是否相同之后，还包括：根据实际颜色与预设颜色的色差计算训练图像中导联的实际放置位与预设放置位之间的偏差。

具体而言，当导联仅发生位置错误，且实际颜色一部分为人体模型肤色而一部分为正确的导联颜色时，计算导联的实际放置位与预设放置位之间的偏差更具有意义。此时，可以根据预设放置位范围内与人体模型肤色不同的像素点个数在总像素点个数之中的占比确定导联的实际放置位的偏离程度，再通过确认实际颜色中正确的导联颜色的位置确定导联的实际放置位与预设放置位之间的偏差。

由于胸导联通常为接近标准圆的形状，因此还可以直接通过实际颜色中正确的导联颜色边缘被预设放置位所截取的圆弧确定导联的实际放置位的圆心位置，并通过该圆心位置与预设放置位的圆心位置的距离和方向确定导联的实际放置位与预设放置位之间的偏差。

在确定了导联的实际放置位与预设放置位之间的偏差之后，可选的，可以将该偏差进行输出，以便于学生根据该偏差对导联的实际放置位进行调整。

在上述技术方案的基础上，可选的，在以确定导联是否正确放置之后，还包括：若导联的放置正确，则显示心电采集信号。

具体的，当所有的导联放置均正确时，则进入正常的心电图模拟设备的使用流程，显示心电采集信号以供操作者观察。进一步的，可以接收操作者做出的心电图判图结果，再通过判图软件确定该判图结果的正确性，并将核对结果反馈至操作者，以进一步的提高教学效率以及对学生评价的正确性。

本发明实施例所提供的技术方案，通过获取学生放置导联后的人体模型的训练图像，然后根据导联的预设放置位确定训练图像中对应位置的颜色，并与导联的预设放置位应有的预设颜色进行比较，以确定学生放置导联的结果是否正确。解决了现有的心电图模拟设备在学生完成导联的放置后，需要教师进行一一判断而造成的教师资源浪费的问题，实现了对学生放置导联的智能检查及纠错，提高了教学效率以及检查结果的准确性。

实施例二

图2为本发明实施例二所提供的心电图训练系统的结构示意图，该系统可以通过软件和/或硬件实现，一般可集成于心电图模拟设备中，用于执行本发明任意实施例所提供的心电图导联的识别方法。如图2所示，该系统包括：

图像采集模块21，用于获取放置有导联的人体模型的训练图像；

图像分析模块22，用于确定所述训练图像中预设放置位的实际颜色，并比较实际颜色和预设颜色是否相同，以确定导联是否正确放置。

本发明实施例所提供的技术方案，通过获取学生放置导联后的人体模型的训练图像，然后根据导联的预设放置位确定训练图像中对应位置的颜色，并与导联的预设放置位应有的预设颜色进行比较，以确定学生放置导联的结果是否正确。解决了现有的心电图模拟设备在学生完成导联的放置后，需要教师进行一一判断而造成的教师资源浪费的问题，实现了对学生放置导联的智能检查及纠错，提高了教学效率以及检查结果的准确性。

在上述技术方案的基础上，可选的，该系统还包括：

交互反馈模块，用于在以确定导联是否正确放置之后，若导联的放置存在错误，则向用户反馈对应的错误信息。

在上述技术方案的基础上，可选的，图像分析模块22具体用于：

若实际颜色与预设颜色的色差在设定的阈值范围内，则确定导联正确放置。

在上述技术方案的基础上，可选的，图像分析模块22还用于：

在比较实际颜色和预设颜色是否相同之后，根据实际颜色与预设颜色的色差计算训练图像中导联的实际放置位与预设放置位之间的偏差。

在上述技术方案的基础上，可选的，交互反馈模块还用于：

在以确定导联是否正确放置之后，若导联的放置正确，则显示心电采集信号；

相应的，交互反馈模块还用于：

在获取放置有导联的人体模型的训练图像之前，展示心电图检测操作前的准备工作以供操作者学习；

在显示心电采集信号之后，接收操作者对心电图的判图结果。

其中，心电图检测操作前的准备工作可包括检查设备、裸露出人体模型上用于放置导联的部位、酒精擦拭所需部位以及在四肢局部部位涂抹传导胶等等。本实施例中的心电图训练系统可以通过交互反馈模块向学生提示所需进行的操作，并对学生操作的正确性予以评价，还可以以视频或音频的形式等将具体的操作流程进行播放，以供学生学习。

心电图判图是根据测试得到的心电图判断心脏的各项指标是否正常的过程。可选的，生成的用于判图的心电图可预先存储在心电图训练系统中，在确定学生导联放置正确后，随机的从系统中获取一张心电图提供给学生。可选的，可以通过接收学生的心电图判图结果，然后分析该判图结果的正确性并反馈给学生，还可以直接将当前心电图的判图结果以视频或音频的形式等进行播放，以供学生学习。

本发明实施例所提供的心电图训练系统可执行本发明任意实施例所提供的心电图导联的识别方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

值得注意的是，在上述心电图训练系统的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种心电图导联的识别方法，其特征在于，包括：

获取放置有导联的人体模型的训练图像；

确定所述训练图像中预设放置位的实际颜色；

比较所述实际颜色和预设颜色是否相同，以确定所述导联是否正确放置。

2.根据权利要求1所述的心电图导联的识别方法，其特征在于，在所述比较所述实际颜色和预设颜色是否相同，以确定所述导联是否正确放置之后，还包括：

若所述导联的放置存在错误，则向用户反馈对应的错误信息。

3.根据权利要求2所述的心电图导联的识别方法，其特征在于，所述比较所述实际颜色和预设颜色是否相同，以确定所述导联是否正确放置，包括：

若所述实际颜色与所述预设颜色的色差在设定的阈值范围内，则确定所述导联正确放置。

4.根据权利要求2所述的心电图导联的识别方法，其特征在于，在所述比较所述实际颜色和预设颜色是否相同，以确定所述导联是否正确放置之后，还包括：

若所述导联的放置存在错误，则根据所述实际颜色与所述预设颜色的色差计算所述训练图像中所述导联的实际放置位与所述预设放置位之间的偏差。

5.根据权利要求2所述的心电图导联的识别方法，其特征在于，在所述比较所述实际颜色和预设颜色是否相同，以确定所述导联是否正确放置之后，还包括：

若所述导联的放置正确，则显示心电采集信号。

6.一种心电图训练系统，应用如权利要求1至5中任一项所述的心电图导联的识别方法，其特征在于，包括：

图像采集模块，用于获取放置有导联的人体模型的训练图像；

图像分析模块，用于确定所述训练图像中预设放置位的实际颜色，并比较所述实际颜色和预设颜色是否相同，以确定所述导联是否正确放置。

7.根据权利要求6所述的心电图训练系统，其特征在于，还包括：

交互反馈模块，用于在所述以确定所述导联是否正确放置之后，若所述导联的放置存在错误，则向用户反馈对应的错误信息。

8.根据权利要求7所述的心电图训练系统，其特征在于，所述图像分析模块具体用于：

若所述实际颜色与所述预设颜色的色差在设定的阈值范围内，则确定所述导联正确放置。

9.根据权利要求7所述的心电图训练系统，其特征在于，所述图像分析模块还用于：

在所述比较所述实际颜色和预设颜色是否相同之后，根据所述实际颜色与所述预设颜色的色差计算所述训练图像中所述导联的实际放置位与所述预设放置位之间的偏差。

10.根据权利要求7所述的心电图训练系统，其特征在于，所述交互反馈模块还用于：

在所述以确定所述导联是否正确放置之后，若所述导联的放置正确，则显示心电采集信号；

相应的，所述交互反馈模块还用于：

在所述获取放置有导联的人体模型的训练图像之前，展示心电图检测操作前的准备工作以供操作者学习；

在所述显示心电采集信号之后，接收操作者对心电图的判图结果。

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