CN111407235A - 结合心音解决t波过感知的方法及医疗设备 - Google Patents

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Abstract

结合心音解决T波过感知的方法及医疗设备。该方法包括检测实时心跳心电信号，并确定实时心电信号中的R波；以R波波峰为时间起点采集所述第一心音数据；检测实时心跳的第一心音；在检测到所述第一心音后提高R波感知阈值至高于T波值；将R波阈值保持至检测到第二心音,将所述R波阈值恢复至初始值。应用心音为标志调整R波灵敏度能够很好地避免T波过感知的问题。

Description

结合心音解决T波过感知的方法及医疗设备
技术领域
本申请属于植入式医疗设备领域，特别涉及一种对植入式医疗设备对心电信号感知改进的方法。
背景技术
对于心脏类植入式医疗设备而言T波过感知造成对患者的心率感知错误，以植入式心脏监测设备ICM为例，ICM的感知算法以及诊断算法的依据是以心率为依据如果出现T波过感知的情况，有可能造成ICM误诊断导致其错误的预警等出现,特别是可能会造成对房颤或心率过速的错误诊断。
ICD也存在同样的问题对T波过感知是ICD错误发放电击的主要原因之一。降低感知灵敏度或增加室速室颤的识别个数是目前常用的处理方法，但是会影响ICD对室速室颤的判断，延误治疗。
在心脏泵血循环过程中，心电活动首先进行，心电的传导引起心肌的收缩和血液的流动，心音是心肌收缩，瓣膜关闭和血液撞击等产生的声音，也就是说每一次心电活动，都会伴随着一系列的心音，因此利用心音与心电活动的对应关系解决T波过感知的问题是一种可行的方式。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种利用心音解决心电信号T波过感知问题的方法，根据第一心音和第二心音出现时机调整R波感知阈值从而避免感知到T波造成T波过感知的现象。
所述方法包括：
检测实时心跳的第一心音；
在检测到所述第一心音后提高R波感知阈值至高于T波值；
将R波阈值保持至检测到第二心音；
将所述R波阈值恢复至初始值。
在检测到第一心音后心脏的R波的波峰已经经过，此时R波已经被超过原有的R波感知阈值，也就是说该次心跳已经被感知。在第一心音将所述R波阈提高至高于T波，检测到第二心音后也就是T波已经经过，再将所述R波检测阈值复原至原始值，T波的波幅始终低于R波检测阈值，由此避免T波被当作R波感知到从而造成T波过感知的现象。
在较佳的实施方案中，所述检测实时心跳的第一心音的方法包括：检测实时心跳的R波，以R波波峰为时间起点采集所述第一心音数据。
在较佳的实施方案中，所述第一心音数据采集时间为0.1秒-0.12秒。
在较佳的实施方案中，所述第一阈值为R波波峰的50％至90％。
在较佳的实施方案中，在所述第一心音结束后提高所述R波感知阈值，在所述第二心音结束后恢复初始值。
本发明目的之二在于提供一种植入式医疗设备，其包括：
感知心电信号的电极；
与所述心电信号连接的感知模块；
用于录制心音信号的心音模块
与所述感知模块和所述心音模块耦合的控制模块；
所述控制模块处理感知心电信号和心音信号；
所述控制模块被进一步配置为：
检测实时心跳心电信号，并确定实时心电信号中的R波；
以R波波峰为时间起点采集所述第一心音数据；
检测实时心跳的第一心音；
在检测到所述第一心音后提高R波感知阈值至第一阈值；
将R波阈值保持至检测到第二心音；
将所述R波阈值恢复至初始值。
在较佳的方案中，还包括计算实时心率，在所述实时心率出现异常增加后才开始，以R波波峰为时间起点采集所述第一心音数据。
在较佳的方案中，所述植入式医疗设备包括：植入式心脏除颤器或植入式心脏监视器。
在较佳的方案中，判断实时心率是否发生心室过速、房颤以确定是否出现心率异常增加。
附图说明
图1是植入式医疗设备示意图。
图2是结合心音解决T波过感知流程图。
图3是植入医疗设备正常采集的心电信号和心音信号示意图。
图4是植入式医疗设备结合心音解决T波过感知流程图。
具体实施方式
以下结合附图说明本发明具体实施方案，本发明以ICD和ICM为例说明应用心音解决T波过感知的方法。其仅作为本领域技术人员理解本发明所做出的优选技术方案，并不限制本发明的保护范围，显然本发明技术方案还可以应用于植入心脏起搏器，或动态心电记录仪(Holter)。
图1虚线框所示为示意性表示人体内环境100，为了简明其中省略了人体的与本发明无关生理结构，其中分别绘制了ICD通过导线与心脏的连接关系，以及植入在人体胸部皮下的ICM，ICD和ICM可以根据患者情况择其一植入也可同时植入。为了方便观察图中各个植入式医疗设备的大小结构和比例进行了调整，不代表其实际结构。
ICM包括ICM壳体130、感知模块132、控制模块134、心音模块136、通信模块138。所述模块感知模块132与ICM两端的电极140和142电性连接，通信模块用于与程控仪通信完成传输数据、设置参数等功能。
ICD包括：ICD主体部分102和与ICD连接的导线105，所述ICD主体包括用于连接导线的连接器106和包裹在壳体内部的混合电路108。与ICM相同，ICD也包括感知模块119、心音模块128、控制模块114、通信模块126，下面对ICD中这些与ICM相同模块功能的介绍都适用于ICM，因此不再对ICM的这些模块做单独介绍。但ICD相对ICM的不同之处在于，ICD还包括用于治疗的治疗模块，感知模块的电极124设置在心脏内，并通过设置在冠状静脉中的导线105与ICD连接。
上述导线105用于与心脏组织和ICD的连接器106连接，所述导线包括与连接器连接的近端120，与心脏组织116连接的远端118。在所述导线的远端上包括至少一个感知电极124和治疗线圈122，所述感知电极124与心肌组织116连接用于感知心电信号，感知电极通过导线105和连接器与ICD内部的感知模块110连接ICD感知心脏事件。所述治疗线圈122通过导线105和连接器106与ICD内部的感知治疗模块110连接，所述导线105、电极124与ICD机壳形成治疗回路，该治疗回路形成的治疗电击向量能够覆盖大部分心肌组织116，所述治疗模块110产生的治疗电刺激通过导线和线圈以及ICD机壳形成回路。
所述治疗线圈122通过导线105与混合电路108的治疗模块112连接，所述治疗单元112产生的治疗脉冲能够通过通过导线上的治疗线圈122对心脏组织116放电。按照放电能量大小可将治疗分为：除颤、抗心动过速起搏、起搏等。
所述混合电路108包括心电信号感知模块110，用于产生治疗脉冲的治疗模块112，用于与ICD程控仪通信模块126，用于录制心音数据的心音模块128。以及与所述心电信号感知模块110，治疗电刺激脉冲产生模块112，ICD通信模块126，心音模块128电耦合的用于控制ICD功能逻辑的控制模块114。
所述心电信号感知模块110包括与所述电极连接和信号输入通道，心电信号感知模块110还包括用于处理信号的放大模块，滤波模块，以及模数转换模块ADC，所述心电信号最终转换为可被控制模块114处理的数字信号，该数字心电信号作为控制模块114处理心电数据的基础。
所述治疗模块112包括用于电容充电的高压电路、用于对心脏组织放电的可充电电容，以及用于控制所述电容放电的开关电路。所述治疗模块112可在所述控制模块114的控制下充电放电，所述控制模块114根据心率信号诊断是否患者是否发病并在适当的时机放电。
所述心音模块128包括用于感知声波信号的麦克风，所述麦克风将心音信号转换为电信号，所述心音模块128还包括信号放大模块，信号放大模块用于放大所述电信号，所述心音模块128还包括数模转换模块，数模转换模块用于将所述电信号转换为控制模块114能够处理的数字信号。
所述控制模块514可以为具有存储单元的MCU单元，可选地，所述MCU存储单元内存储用于控制ICD的ICD控制程序。所述控制模块114还可以为ASIC专用应用集成电路。所述控制模块114与上述心电信号感知模块110，治疗模块112，通信模块、心音模块电耦合。控制模块114处理感知心电信号和心音信号，并根据心电信号和心音信号数据分析所述处的状态，并根据心脏的综合诊断结果判断心脏是否发病，在心脏发病时给予适时的治疗。
所述控制模块114根据心音数据，调整心电R波的感知阈值，使得R波的感知阈值能够保持高于T波，使得T波能够避免被感知。
参照图2为了达到上述目的所述控制模块114被配置为：
在流程202中检测实时心跳的第一心音；
在流程204中在检测到所述第一心音后提高R波感知阈值至超过T波；
在流程206中将R波阈值保持至检测到第二心音，将所述R波阈值恢复至初始值。
图3中包含心电图Electrocardiogram和心音图Phonocardiogram，其中竖线表示心电事件和心音事件在时间上对齐，其中1st、2nd、3rd表示第一心音、第二心音和第三心音，其中第一心音为心缩期Systole产生，第二心音和第三心音为舒张期Diastole产生。其中包含两次心跳并且两次心跳的波峰分别为R1和R2。
参照图2和图3，在流程202中检测第一心音信号,此时所述心音模块128将心音转换为可被控制模块114处理的数字信号。第一心音信号1st标志着心室收缩期的开始，音调较低40-60Hz，持续0.1-0.12秒，时间上紧随心电图的R波之后。心音信号的波幅逐渐减小，在检测过程中可设置心音阈值，在心音超过所述心音阈值后确认检测到第一心音1st，心音数据的采集时间优选的为0.1-0.12秒。
在流程204中，检测到第一心音1st后，说明R1波已经出现过，此时提高所述R1波检测阈值，可将所述R1波检测阈值设置为R波波峰的70％-90％。这样在R波检测阈值提高以后，随后发生的T波可被忽略。
在流程206中，第二心音信号2nd标志着心室舒张期的开始，音调较高60-100Hz，持续0.08秒，时间上在T波之后。第二心音2nd可通过如下方式之一来确认：其一在检测掉第一心音1st后之后建立一个标志位，表明第一心音已经检测到了，随后再次检测到超过心音阈值的心音即判断为第二心音2nd，同时将标志位复原以备下次检测第一心音1st使用。其二由于第二心音1st的波幅小于第一心音的波幅，可分别设置第一阈值和小于第一阈值的第二阈值，心音波幅超过第一阈值则认为其是第一心音，心音波幅大于第二阈值小于第一阈值则认为其是第二心音2end。其三根据心音出现的时机确定，第一心音紧随R波波峰之后，第二心音2nd出现的时机与患者的QT期间接近，比QT期间略小。
检测到第二心音2nd后标志T波基本结束意味着需要将所述R波动态感知阈值降低至R波升高前的初始值，即图3中R波最低感知阈值，以使得感知模块能够正常感知到下次心跳的R波波峰。通过上述手段R波检测阈值将在检测R波前恢复正常值从而形成R波动态感知阈值，在检测到R1波之后R波阈值提升至高于T波。即避免了感知模块将所述T波当做R波感知到的可能性。
参照图4，是在流程图2的基础上进一步改进而来。在图4的所述控制模块114被配置为：
在流程402中，检测实时心跳心电信号，并确定实时心电信号中的R波；
在流程404中，以R波波峰为时间起点采集所述第一心音数据；
在流程406中，检测实时心跳的第一心音；
在流程408中，在检测到所述第一心音后提高R波感知阈值至超过T波；
在流程410中，将R波阈值保持至检测到第二心音,将所述R波阈值恢复至初始值。
其中流程402确定实时心跳中的R(例如图3中的R1)波用于确定心音数据的采集的时间起点，使用R1或R2代表所述R波位置。在上述流程402中，心脏组织116通过感知信号的电极124与心电信号感知模块形110成回路，心电信号通过该回路被心电信号感知模块检测到并并将感测到的模拟信号转换为数字信号，该心电数字信号传递给控制模块114，控制模块114通过算法找到心电数字信号中的R1波的波峰。确定R1波波峰的位置的方法有多种，其中一种典型的方法是：首先确定超过R波检测阈值的控制模块认为其为R波，随后控制模块寻找R波的波峰，一种典型的寻找波峰的方法是遍历表示R波的采样数据，当某一个采样点的数据大于左右两侧的数据时将其确定为R波的波峰。
在流程404中，R波波峰为第一心音1st起始时刻，此时第一心音能够较大程度的避免采集噪声，防止因噪声误识别第一心音或第二心音，在优选的方案中还可先判断流程402中的实时心率是否为心动过速、房颤、室颤等心率异常增加，只有当心率异常增加时才开启采集第一心音1st并动态调整R波感测阈值，并利用调整R波感知阈值的方法避免T波过感知，使得心率恢复正常。
典型的T波过感可能会造成诊断算法将正常心率识别为心室过速、心室颤动、室上性心动过速。这三种类型的心动过速的检测方法方法包含多种，下面分别对如何进行室性心动过速、心室颤动和室上性心动过速各举一例说明如何识别异常心率：
心室过速的判断方法，计算当前实时心率即根据心脏当前一跳与前一跳之间的R-R期间确定当前心跳时间t，当前心率值为60秒/t。随后进行三个步骤：步骤1所述实时心率值与室速门限值进行比较，当实时心率值小于室速门限值时，室速计数值归零并重新开始计数；步骤2当所述实时心率值大于或等于室速门限值且小于快速室速门限值时，室速计数值加1；步骤3当所述实时心率值大于或等于快速室速门限值时，室速计数器不计数。最后当所述室速计数器的计数值达到室速阈值时，则判定为发生心室过速。上述内容为心室过速判断的关键步骤该方法源于申请号为CN201911296536.1的申请，在此引入其全部内容用于充分公开心室过速的判断方法。
心室颤动的判断方法，获取当前实时心率；根据所述实时心率更新实时心率数据序列；根据所述心率数据序列计算室颤计数值，所述室颤计数值为实时心率数据序列中大于快室速门限的个数。如果所述室颤计数值达到第一阈值则进行室颤诊断,判断心率回溯窗口中是否存在室颤区的值；如果存在室颤区的值则为室颤，如果不存在则为快室速。上述内容为判断室颤的关键步骤该方法源于申请号为CN201911296536.1的申请，在此引入其全部内容用于充分公开心室颤动的判断方法。
室上性心动过速判断的方法。根据所述实时心率判断心率的突发性；如果为突发心率则进行室速计数，并且室速计数值达到采样门限则开始QRS波形采样；室速计数值达到匹配门限时，则将采样的实时心率QRS波形与窦性心率QRS波形模板匹配；室速计数值达到诊断门限时，如果采样的QRS波形与QRS波形模板无法匹配的数量达到室速门限则诊断为室速；如果能够达到低于室速门限则判断为室上性心动过速。上述内容为判断的关室上性心动过速的关键步骤该方法源于申请号为CN201911295446.0的专利申请，在此引入其全部内容用于充分公开心室颤动的判断方法。
除了上述判断异常心率增加的方法，本领域还有诸如概率计数法等方法。优选的，只有在步骤404中感知到心率异常增加时才开启心音检测，并设置R波动态感知阈值，如果心率没有发生异常增加则R波阈值保持为静态阈值。
在流程406中其检测原理与流程202相同，不在赘述。
在流程408中，所述R1波感知阈值提高到高于T波峰值，一般而言R波感知阈值达到R波峰高度的50％-90％即可超过T波的峰值。
在流程410中，所述R1波感知阈值被调整为原始值得实际可在检测到所述第二心音一开始即立即调整至原值，也可在第二心音出现一定时间后延时将所述R1波感知阈值调整回原始值。
综上所述本发明根据根据第一心音1st和第二心音2end出现的时机，在第一心音和第二心音之间提供R波感知阈值，避免T波过感知；进一步结合心电信号异常心率增加，使用上述方法调整R波感知阈值避免T波过感知，从而使得心率恢复正常。

Claims (9)

1.结合心音解决T波过感知的方法，其特征在于,包括：
检测实时心跳的第一心音；
在检测到所述第一心音后提高R波感知阈值至高于T波值；
将R波阈值保持至检测到第二心音,将所述R波阈值恢复至初始值。
2.如权利要求1所述的一种结合心音解决T波过感知的方法，其特征在于，所述检测实时心跳的第一心音的方法包括：检测实时心跳的R波，以R波波峰为时间起点采集所述第一心音数据。
3.如权利要求2所述的一种结合心音解决T波过感知的方法，所述第一心音数据采集时间为0.1秒-0.12秒。
4.如权利要求1所述的一种结合心音解决T波过感知的方法，检测到所述第一心音后提高R波感知阈值为R波波峰的50％至90％。
5.如权利要求1所述的一种结合心音解决T波过感知的方法，在所述第一心音结束后提高所述R波感知阈值，在所述第二心音结束后恢复初始值。
6.一种植入式医疗设备，其特征在于，包括
感知心电信号的电极；
与所述心电信号连接的感知模块；
用于录制心音信号的心音模块
与所述感知模块和所述心音模块耦合的控制模块；
所述控制模块处理感知心电信号和心音信号；
所述控制模块被配置为：
检测实时心跳心电信号，并确定实时心电信号中的R波；
以R波波峰为时间起点采集所述第一心音数据；
检测实时心跳的第一心音；
在检测到所述第一心音后提高R波感知阈值至高于T波值；
将R波阈值保持至检测到第二心音,将所述R波阈值恢复至初始值。
7.如权6所述一种植入式医疗设备，其特征在于，还包括计算实时心率，在所述实时心率出现异常增加后才开始，以R波波峰为时间起点采集所述第一心音数据。
8.如权7所述一种植入式医疗设备，其特征在于，所述植入式医疗设备包括：植入式心脏除颤器或植入式心脏监视器。
9.如权7所述一种植入式医疗设备，其特征在于，判断实时心率是否发生心室过速、房颤以确定是否出现心率异常增加。
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