CN111543979B - 一种常规导联输出心电向量图的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种常规导联输出心电向量图的方法，包括步骤：基于Wilson导联在被测者体表的预设位置放置电极片，采集被测者的体表电信号；对所采集的体表电信号进行双向滤波处理，并绘制常规12导联心电波形；依据I、aVF、V2、V6导联分别绘制额面、矢状面与横面向量心电图；依据所获取的矢状面心电向量图，获取矢状面心电向量图各泪点在相应虚拟矢状面导联轴上的垂直投射距离，并结合泪点发生顺序推导出矢状面导联心电图。本发明利用常规心电图导联得到三个平面的心电向量图，简化心电向量图的操作，使其与常规心电图高度吻合，避免了由常规导联通过数学换算推导Frank导联而发生数据偏差的问题，同时还可弥补常规心电图无法观察矢状面心脏电活动变化的不足。
Description
技术领域
本发明涉及心电信号输出的技术领域，尤其涉及一种常规导联输出心电向量图的方法。
背景技术
心电图指的是心脏在每个心动周期中，心脏各部位相继兴奋，伴随着心电图生物电的变化，通过心电描记器从体表引出多种形式的电位变化的图形(简称ECG)，心电图是心脏生物电在心脏内发生、传播及恢复过程的客观指标。心电向量图主要是反映心脏电激动的方向和大小在每个瞬间的差异，是记录心脏各瞬间产生的电激动在立体的方向及大小的一种特殊检查。能较真实地记录出心脏动作电位的立体图像，可用来阐明心电图产生的原理、解释心电图波形以及诊断心脏疾病。
常规心电图与心电向量图同为心电信号活动的记录方法，但观察的角度不同，二者相互结合能够更准确全面地反映心脏电活动的变化。由于常规心电图与心电向量图在心电信号采集时使用的不是同一导联系统，致使二者不能同时采集，如此也使得二者难以相互结合应用。此外，也是由于不同的导联体系致使二者的吻合度不高，相互推导时时常出现偏差。
尽管目前有方法通过常规导联做心电向量图，但其方法都是立足于Frank导联基础之上，采用Frank导联正交校正导联体系中X,Y,Z三个正交导联来做心电向量图检查，它是将X轴、Y轴和Z轴的瞬间心电向量进行运算后获得空间的心电向量环；但由于其操作较为繁琐且不能与常规导联心电图高度吻合致使其应用受到局限。目前，其他通过常规导联做心电向量检查的方法也是以Frank为基础，将常规导联心电信号通过复杂的数学运算转换成Frank导联，其结果基本与Frank导联相符，但时常有换算过程中数据出现偏差的弊病。
通过繁琐的数学运算将常规导联采集的心电信号推演成Frank导联后得到的心电向量图，其本质依然属于Frank导联心电向量图而非常规导联心电向量图。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是公开一种实现常规导联输出心电向量图的方法，可同时采集常规心电图和心电向量图，应用常规心电图导联即可得到三个平面的心电向量图，从而有利于心电向量图的推广与应用，同时弥补了常规心电图无法观察矢状面心脏电活动变化的不足。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种常规导联输出心电向量图的方法，包括以下步骤：
S1、基于Wilson导联在被测者体表的预设位置放置电极片，采集被测者的体表电信号；
S2、对步骤S1所采集的体表电信号进行双向滤波处理，获得心电数据，并绘制常规12导联心电波形；
S3、依据步骤S2所得常规12导联心电波形的中I、aVF、V2、V6导联中相邻两导联的垂直关系分别绘制额面心电向量图、矢状面心电向量图与横面向量心电图；
S4、依据步骤S3所获取的矢状面心电向量图，获取矢状面心电向量图各泪点在相应虚拟矢状面导联轴上的垂直投射距离，并结合泪点发生顺序推导出矢状面导联心电图。
进一步地，在步骤S3中，绘制额面、矢状面与横面向量心电图具体包括以下步骤：
①依据步骤S2所得的常规12导联心电波形数据，对I、aVF、V2、V6导联进行窦性心搏筛选，将筛选所得心搏进行1s的叠加处理，获取其1s的叠加数据，获得符合要求的窦性心搏数；
②针对步骤①所得的窦性心搏数，并依据每个心电向量泪点所代表的时长，计算数据取样频数，进而确定所需的取样数据；
③针对步骤②所得取样数据，以I导联为横坐标、以aVF导联为纵坐标，绘制额面心电向量图；以V2导联为横坐标、以aVF导联为纵坐标，绘制矢状面心电向量图；以V6导联为横坐标、以V2导联为纵坐标，绘制橫面心电向量图。
通过上述技术方案，直接通过常规导联中的四个导联(I、aVF、V2、V6)输出三个平面的心电向量图，可以在采集12导联心电图的同时绘制心电向量图，进一步地避免使用Frank导联绘制心电向量图的繁琐，也避免了复杂的数学运算和因此可能产生的数据偏差；由于本发明所绘制的心电向量图与12导联心电图的数据采集是采用同样的导联体系，即心电数据同源，所以二者完全吻合，可以相互印证，互为参考。
进一步地，在步骤①中，叠加处理的方法为将每个心搏点前400ms和后600ms的心电数据相加。
进一步地，在步骤S2中，常规12导联心电波形是由常规12导联的心电数据绘制而成，所述常规12导联包括6个肢体导联和6个胸导联，所述肢体导联包括相互垂直的I导联和aVF导联，其中I导联反映心电向量的左右变化，aVF导联反映心电向量的上下变化，以得到额面心电向量图。
通过上述技术方案，常规12导联可以反映心电活动平面上的连续变化，心电向量图可以反映心电活动的立体变化，从而进一步丰富了用于判断心脏电活动变化的信息。
进一步地，所述胸导联包括相互垂直的V2导联与V6导联，其中V2导联反映心电向量的前后变化，V6导联反映心电向量的左右变化，以得到横面心电向量图。
进一步地，所述V2导联与所述aVF导联为垂直导联，V2导联反映心电向量的前后变化，aVF导联反映心电向量的上下变化，以得到矢状面心电向量图。
进一步地，步骤S4中，以V2为中线导联轴，同侧构建虚拟的矢状面导联，以V2下二肋间为SV1导联轴，以V2下一肋间为SV2导联轴，以V2为SV3导联轴，以V2上一肋间为SV4导联轴，以V2上二肋间为SV5导联轴，以垂直于V2为SV0导联轴，其中SV0导联轴即为aVF导联。
进一步地，SV1、SV2、SV3、SV4、SV5、SV0导联轴平面上相邻两导联轴夹角为30°，根据勾股定理计算虚拟矢状面各个导联相应泪点的心电数据，依据各个泪点的出现顺序输出各矢状面导联的心电图。
通过上述方案，已知矢状面心电向量图各泪点在V2(SV3)和aVF(SV0)导联上的心电数据，根据勾股定理可计算虚拟矢状面各个导联相应泪点的心电数据，依据各个泪点的出现顺序即可输出各矢状面导联的心电图，以此达到弥补常规12导联心电图不能观察矢状面导联心电图的不足。
与现有技术相比，本发明具有以下不同优点：
①由于常规导联心电向量图与常规心电图的采集使用同一导联体系，因此能够实现同步采集，所以可以使二者相互结合应用于临床诊断，也可以使二者相互印证的吻合度更高，在心电学的诊断与教学上都有重要价值；
②在常规导联中寻找出反映心脏电活动的3组垂直导联直接得到心电向量图，无需繁琐的数学运算，直接通过常规导联得到心电向量图，避免了更换导联操作上的繁琐；也不需要复杂的数学换算，也避免了由常规导联通过数学换算推导Frank导联而发生数据偏差的问题；
③弥补常规12导联心电图不能观察矢状面心电活动变化的不足。
附图说明
图1为本发明基于威尔逊导联输出12导联心电图、心电向量图以及矢状面导联心电图的流程图；
图2为本发明I、aVF、V2、V6导联心电数据叠加流程图；
图3为本发明心电向量图泪点数据获取流程图；
图4为本发明依据常规12导联中I、aVF、V2、V6导联心电数据绘制额面、矢状面与横面向量心电图的流程图；
图5为本发明实施例1的检测结果示意图；
图6为本发明实施例2的检测结果示意图；
图7为本发明实施例3的检测结果示意图；
图8为本发明实施例4的检测结果示意图；
图9为本发明实施例5的检测结果示意图；
图10为本发明实施例6的检测结果示意图；
图11为本发明虚拟矢状面导联电极位置；
图12为矢状面导联轴位置示意图；
图13为依据矢状面心电向量图推导出的虚拟矢状面导联心电图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
一种常规导联输出心电向量图的方法，如图1至图13所示，包括以下步骤：
S1、基于Wilson导联在被测者体表的预设位置放置电极片，采集被测者的体表电信号；
S2、对步骤S1所采集的体表电信号进行双向滤波处理，以去除干扰波，获得心电数据，并依据心电数据绘制常规12导联心电波形；
S3、依据步骤S2所得常规12导联心电波形的中I、aVF、V2、V6导联中相邻两导联的垂直关系分别绘制额面心电向量图、矢状面心电向量图与横面向量心电图；
S4、依据步骤S3所获取的矢状面心电向量图，获取矢状面心电向量图各泪点在相应虚拟矢状面导联轴上的垂直投射距离，并结合泪点发生顺序推导出矢状面导联心电图。
优选地，在步骤S3中，绘制额面、矢状面与横面向量心电图，如图2和图7所示，具体包括以下步骤：
①依据步骤S2所得的常规12导联心电波形数据，对I、aVF、V2、V6导联进行窦性心搏筛选(由计算机自动识别辅以人工校正)，其中V2、V6导联数据为用于表征所述被测者的胸前导联数据，I导联为用于表征所述被测者的标准肢体导联数据，aVF为表征所述被测者的单极加压肢体导联数据。将筛选所得心搏进行1s的叠加处理，获取其1s的叠加数据，叠加方法为将每个心搏点前400ms和后600ms的心电数据相加，获得符合要求的窦性心搏数。
②针对步骤①所得的窦性心搏数的取样数据，并依据每个心电向量泪点所代表的时长(每个心电向量泪点所代表的时长可通过软件设计确定)，计算数据取样频数，进而确定所需的取样数据。例如采样频率为1000Hz的心电数据，该数据有1000个数据点，当每个泪点大小为2ms时，则数据取样频数为1000/2＝500个，即需要每隔一点取一个心电数据用于心电向量泪点的绘制。
③针对步骤②所得取样数据，以I导联为横坐标、以aVF导联为纵坐标，绘制额面心电向量图；以V2导联为横坐标、以aVF导联为纵坐标，绘制矢状面心电向量图；以V6导联为横坐标、以V2导联为纵坐标，绘制橫面心电向量图。
具体地，在步骤S3中，所述常规12导联心电波形是由常规12导联的心电数据绘制而成，所述常规12导联包括6个肢体导联和6个胸导联，所述肢体导联包括相互垂直的I导联和aVF导联，其中I导联反映心电向量的左右变化，aVF导联反映心电向量的上下变化，以得到额面心电向量图。
在上述方案的基础上，由于胸导联包括相互垂直的V2导联与V6导联，其中V2导联反映心电向量的前后变化，V6导联反映心电向量的左右变化，以得到横面心电向量图；I导联与所述aVF导联为垂直导联，I导联反映心电向量的左右变化，aVF导联反映心电向量的上下变化，以得到额面心电向量图；V2导联与所述aVF导联为垂直导联，V2导联反映心电向量的前后变化，aVF导联反映心电向量的上下变化，以得到矢状面心电向量图；
常规12导联心电图缺少矢状面导联体系，即反映心电活动前后变化的导联系统，因此，本发明以矢状面心电向量图为基础，以V2导联为中心提出虚拟矢状面导联。步骤S4中，以V2为中线导联轴，同侧构建虚拟的矢状面导联，以V2下二肋间为SV1导联轴，以V2下一肋间为SV2导联轴，以V2为SV3导联轴，以V2上一肋间为SV4导联轴，以V2上二肋间为SV5导联轴，以垂直于V2为SV0导联轴，其中SV0导联轴即为aVF导联。由此得到的6个虚拟矢状面导联轴及其对称导联6个(即反向导联)，即SV0、SV1、SV2、SV3、SV4、SV5、-SV0、-SV1、-SV2、-SV3、-SV4、-SV5，6个虚拟矢状面导联的导联轴之间的相互夹角为30°。
为观察本发明的实用价值，列举了六个典型实例，分别为正常、急性下壁心肌梗塞、右室肥厚、左室肥厚、完全性左束支阻滞、完全性右束支阻滞，无论从心电向量图的形态还是各项观察指标上看均有明显的差异，也有别于Frank导联心电向量图，表明本发明有用于临床诊断的实用价值。当然具体到临床应用还需要不断地积累病例和总结经验。
本发明的核心基础是在常规心电图导联中找到反映心脏电活动立体变化的相互垂直的三组导联，即I与aVF(额面)、V2与V6(横面)、aVF与V2(矢状面)。应用其他相互垂直的常规心电图导联绘制心电向量图应属于本发明的保护范围。
本发明提出虚拟矢状面导联，并由矢状面常规导联心电向量图推导矢状面导联心电图，弥补了常规心电图不能观察矢状面心电图的不足，虚拟矢状面导联与矢状面导联心电图属于本发明的保护范围。
实施例1
S1、基于Wilson导联在被测者的体表的预设位置处放置10个电极片，利用每个所述电极片采集被测者的心电信号；
S2、对步骤S1采集被测者的心电信号进行滤波处理，获得心电数据，并绘制常规12导联心电波形；
S3、依据步骤S2所得常规12导联心电波形中I、aVF、V2、V6导联心电数据绘制额面、矢状面与横面向量心电图；
S4、依据步骤S3所获取的矢状面心电向量图，获取矢状面心电向量图各泪点在相应导联轴上的投射距离，并结合投射发生顺序推导出矢状面心电图。
其中被测者为男，56岁，体检，心电图诊断：正常心电图。依据上述步骤测得常规12导联心电图、常规导联心电向量图、矢状面心电图。矢状面心电图能够显示QRS波群的R波与S波的移行规律，同时反向矢状面心电图能够显示后壁的心脏电活动。为便于比较同时加做Frank导联心电向量图，见图5，下表1为被测患者Frank导联与常规导联心电向量观察指标与测量值，具体见下表1：
表1
实施例2
S1、基于Wilson导联在被测者的体表的预设位置处放置10个电极片，利用每个所述电极片采集被测者的心电信号；
S2、对步骤S1所采集的体表电信号进行双向滤波处理，获得心电数据，并绘制常规12导联心电波形；
S3、依据步骤S2所得常规12导联心电波形的中I、aVF、V2、V6导联中相邻两导联的垂直关系分别绘制额面心电向量图、矢状面心电向量图与横面向量心电图；
S4、依据步骤S3所获取的矢状面心电向量图，获取矢状面心电向量图各泪点在相应虚拟矢状面导联轴上的垂直投射距离，并结合泪点发生顺序推导出矢状面导联心电图。
其中被测者为男，64岁，心电图诊断：急性下壁心肌梗死，临床诊断：急性下壁心肌梗死。依据上述步骤测得常规12导联心电图、常规导联心电向量图、矢状面心电图。矢状面心电图显示了ST段对应性改变，以及QRS波群移行规律的改变，可能对冠脉病变的定位诊断有价值。为便于比较同时加做Frank导联心电向量图，见图6，下表2为被测患者的Frank导联与常规导联心电向量观察指标与测量值，具体见下表2：
表2
实施例3
S1、基于Wilson导联在被测者的体表的预设位置处放置10个电极片，利用每个所述电极片采集被测者的心电信号；
S2、对步骤S1所采集的体表电信号进行双向滤波处理，获得心电数据，并绘制常规12导联心电波形；
S3、依据步骤S2所得常规12导联心电波形的中I、aVF、V2、V6导联中相邻两导联的垂直关系分别绘制额面心电向量图、矢状面心电向量图与横面向量心电图；
S4、依据步骤S3所获取的矢状面心电向量图，获取矢状面心电向量图各泪点在相应虚拟矢状面导联轴上的垂直投射距离，并结合泪点发生顺序推导出矢状面导联心电图。
其中被测者为女，21岁，心电图诊断：右室肥厚，临床诊断先天性心脏病。依据上述步骤测得常规12导联心电图、常规导联心电向量图、矢状面心电图。矢状面心电图出现QRS移行规律和电压的改变，对心电图诊断右室肥厚有参考价值。为便于比较同时加做Frank导联心电向量图，见图7，下表3为被测患者的Frank导联与常规导联心电向量观察指标与测量值，具体见下表3：
表3
实施例4
S1、基于Wilson导联在被测者的体表的预设位置处放置10个电极片，利用每个所述电极片采集被测者的心电信号；
S2、对步骤S1所采集的体表电信号进行双向滤波处理，获得心电数据，并绘制常规12导联心电波形；
S3、依据步骤S2所得常规12导联心电波形的中I、aVF、V2、V6导联中相邻两导联的垂直关系分别绘制额面心电向量图、矢状面心电向量图与横面向量心电图；
S4、依据步骤S3所获取的矢状面心电向量图，获取矢状面心电向量图各泪点在相应虚拟矢状面导联轴上的垂直投射距离，并结合泪点发生顺序推导出矢状面导联心电图。
其中被测者为女，58岁，心电图诊断：左室肥厚，临床诊断高血压心脏病。依据上述步骤测得常规12导联心电图、常规导联心电向量图、矢状面心电图。矢状面心电图出现QRS移行规律和电压的改变，对心电图诊断左室肥厚有参考价值。为便于比较同时加做Frank导联心电向量图，见图8，下表4为被测患者的Frank导联与常规导联心电向量观察指标与测量值，具体见下表4：
表4
实施例5
S1、基于Wilson导联在被测者的体表的预设位置处放置10个电极片，利用每个所述电极片采集被测者的心电信号；
S2、对步骤S1所采集的体表电信号进行双向滤波处理，获得心电数据，并绘制常规12导联心电波形；
S3、依据步骤S2所得常规12导联心电波形的中I、aVF、V2、V6导联中相邻两导联的垂直关系分别绘制额面心电向量图、矢状面心电向量图与横面向量心电图；
S4、依据步骤S3所获取的矢状面心电向量图，获取矢状面心电向量图各泪点在相应虚拟矢状面导联轴上的垂直投射距离，并结合泪点发生顺序推导出矢状面导联心电图。
其中被测者为男，78岁，心电图诊断：完全性左束支阻滞，临床诊断冠心病。依据上述步骤测得常规12导联心电图、常规导联心电向量图、矢状面心电图。矢状面心电图出现QRS移行规律的改变，对心电图判断左束支阻滞以及左束支阻滞伴心肌缺血、心肌梗死有参考价值。为便于比较同时加做Frank导联心电向量图，见图9，下表5为被测患者的Frank导联与常规导联心电向量观察指标与测量值，具体见下表5：
表5
实施例6
S1、基于Wilson导联在被测者的体表的预设位置处放置10个电极片，利用每个所述电极片采集被测者的心电信号；
S2、对步骤S1所采集的体表电信号进行双向滤波处理，获得心电数据，并绘制常规12导联心电波形；
S3、依据步骤S2所得常规12导联心电波形的中I、aVF、V2、V6导联中相邻两导联的垂直关系分别绘制额面心电向量图、矢状面心电向量图与横面向量心电图；
S4、依据步骤S3所获取的矢状面心电向量图，获取矢状面心电向量图各泪点在相应虚拟矢状面导联轴上的垂直投射距离，并结合泪点发生顺序推导出矢状面导联心电图。
其中被测者为男，55岁，心电图诊断：完全性右束支阻滞，临床诊断冠心病。依据上述步骤测得常规12导联心电图、常规导联心电向量图、矢状面心电图。矢状面心电图出现QRS移行规律和电压的改变，对心电图诊断右束支阻滞伴右室肥厚、心肌缺血等有参考价值。为便于比较同时加做Frank导联心电向量图，见图10，下表6为被测患者的Frank导联与常规导联心电向量观察指标与测量值，具体见下表6：
表6
以上所述实施方式仅表达了本发明的一种或多种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种常规导联输出心电向量图的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、基于Wilson导联在被测者体表的预设位置放置电极片，采集被测者的体表电信号；
S2、对步骤S1所采集的体表电信号进行双向滤波处理，获得心电数据，并绘制常规12导联心电波形；
S3、依据步骤S2所得常规12导联心电波形的中I、aVF、V2、V6导联中相邻两导联的垂直关系分别绘制额面心电向量图、矢状面心电向量图与横面向量心电图；
S4、依据步骤S3所获取的矢状面心电向量图，获取矢状面心电向量图各泪点在相应虚拟矢状面导联轴上的垂直投射距离，并结合泪点发生顺序推导出矢状面导联心电图；
在步骤S3中，绘制额面、矢状面与横面向量心电图具体包括以下步骤：
①依据步骤S2所得的常规12导联心电波形数据，对I、aVF、V2、V6导联进行窦性心搏筛选，将筛选所得心搏进行1s的叠加处理，获取其1s的叠加数据,获得符合要求的窦性心搏数；叠加处理的方法为将每个心搏点前400ms和后600ms的心电数据相加；
②针对步骤①所得的窦性心搏数，并依据每个心电向量泪点所代表的时长，计算数据取样频数，进而确定所需的取样数据；
③针对步骤②所得取样数据，以I导联为横坐标、以aVF导联为纵坐标，绘制额面心电向量图；以V2导联为横坐标、以aVF导联为纵坐标，绘制矢状面心电向量图；以V6导联为横坐标、以V2导联为纵坐标，绘制橫面心电向量图。
2.根据权利要求1所述的常规导联输出心电向量图的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述常规12导联心电波形是由常规12导联的心电数据绘制而成，所述常规12导联包括6个肢体导联和6个胸导联，所述肢体导联包括相互垂直的I导联和aVF导联，其中I导联反映心电向量的左右变化，aVF导联反映心电向量的上下变化，以得到额面心电向量图。
3.根据权利要求2所述的常规导联输出心电向量图的方法，其特征在于，所述胸导联包括相互垂直的V2导联与V6导联，其中V2导联反映心电向量的前后变化，V6导联反映心电向量的左右变化，以得到横面心电向量图。
4.根据权利要求1所述的常规导联输出心电向量图的方法，其特征在于，所述V2导联与所述aVF导联为垂直导联，V2导联反映心电向量的前后变化，aVF导联反映心电向量的上下变化，以得到矢状面心电向量图。
5.根据权利要求1所述的常规导联输出心电向量图的方法，其特征在于，步骤S4中，以V2为中线导联轴，同侧构建虚拟的矢状面导联，以V2下二肋间为SV1导联轴，以V2下一肋间为SV2导联轴，以V2为SV3导联轴，以V2上一肋间为SV4导联轴，以V2上二肋间为SV5导联轴，以垂直于V2为SV0导联轴，其中SV0导联轴即为aVF导联。
6.根据权利要求5所述的导联输出心电向量图的方法，其特征在于，所述SV1、SV2、SV3、SV4、SV5、SV0导联轴平面上相邻两导联轴夹角为30°，根据勾股定理计算虚拟矢状面各个导联相应泪点的心电数据，依据各个泪点的出现顺序输出各矢状面导联的心电图。
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