CN115316995A - 一种心电图监测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种心电图监测方法及系统，涉及智能健康监测技术领域。心电图监测方法包括：将放大和滤波处理后的心电信号，转换为数字心电信号；对数字心电信号进行分段，计算出心率数据；利用基于心率变化特征的决策树模型得出离线判读结果。系统包括：服务器，智能手机，以及能实现心电图监测方的便携式智能心电图监测与判读设备，服务器能基于轻量级视觉注意力神经网络的智能心电判读模型得出详细判读结果，智能心电判读模型由若干真实的心电图判读数据训练得到。本发明既能实现心电监测，也能根据监测数据得出心电离线判读结果，运行速度快、内存消耗小，准确率高等优点，便于烧录程序，大大降低设备成本。
Description
技术领域
本发明涉及智能健康监测技术领域，具体而言，涉及一种心电图监测方法及系统。
背景技术
心电图作为一种非侵入性的心血管疾病检测方法，广泛应用于医院健康体检等领域。心电图可分为常规心电图和长程心电图。常规心电检测时间较短，更适合体检，但有些症状需要长时间检测才能发现问题。此时一般使用长程心电图机等仪器，在家中或医院需进行长时间检测。目前长程的心电设备较为笨重，且只有采集心电图功能，不具备智能判读功能，要经过专业医师的判读才能知道由什么症状。有少许新型智能设备能实现可穿戴和智能判读，但此类设备仍只是采集心电图，未能实现在微处理器上实时离线判读，必须联网依赖服务器进行判读，同时，其内部组成结构较复杂，成本高，不利于后期固件升级。
发明内容
本发明在于提供一种心电图监测方法及系统，其能够缓解上述问题。
为了缓解上述的问题，本发明采取的技术方案如下：
第一方面，本发明提供了一种心电图监测方法，包括以下步骤：
S1、从目标用户皮肤获取心电信号；
S2、对心电信号进行放大和滤波处理；
S3、将放大和滤波处理后的心电信号，转换为数字心电信号；
S4、对数字心电信号进行分段，计算出心率数据；
S5、根据心率数据，利用基于心率变化特征的决策树模型得出离线判读结果。
在本发明的一较佳实施方式中，所述离线判读结果为心律不齐，或心动过速，或心动过缓。
第二方面，本发明提供了一种心电图监测系统，包括服务器，智能手机，以及便携式智能心电图监测与判读设备，所述智能手机同时与所述服务器，以及便携式智能心电图监测与判读设备无线通信连接；
所述服务器能通过所述智能手机，接收来自于所述便携式智能心电图监测与判读设备的电量数据，数字心电信号数据，心率数据，离线判读结果数据，和设备佩戴是否到位数据，所述服务器能根据数字心电信号，利用基于轻量级视觉注意力神经网络的智能心电判读模型得出相对第一方面所述心电图监测方法得到的离线判读结果更详细的判读结果；所述智能心电判读模型由若干真实的心电图判读数据训练得到；
所述便携式智能心电图监测与判读设备用于执行第一方面所述的心电图监测方法；
所述智能手机搭载有手机app，该手机app可接收来自所述便携式智能心电图监测与判读设备的电量数据，心率数据，判读结果数据，数字心电信号数据，以及设备佩戴是否到位数据。
在本发明的一较佳实施方式中，所述智能手机和便携式智能心电图监测与判读设备通过低功耗蓝牙模块无线通信连接；所述智能手机和服务器通过5g或者4g网无线通信连接。
在本发明的一较佳实施方式中，在所述智能手机，能查看所述便携式智能心电图监测与判读设备的电量数据，心率数据，判读结果数据，数字心电信号数据，和设备佩戴是否到位数据。
在本发明的一较佳实施方式中，所述手机app能对所述判读结果数据划分风险等级，并根据风险等级，自动向其它设定的智能终端发起消息推送，提醒监测到异常情况的发生。
在本发明的一较佳实施方式中，所述便携式智能心电图监测与判读设备包括：
电极片，用于从目标用户皮肤获取心电信号；
内置可编程信号放大器和高分辨率模数转换器的模拟前端芯片，通过所述可编程信号放大器用于对心电信号进行放大处理，所述高分辨率模数转换器用于将放大和滤波处理后的心电信号，转换为数字心电信号；
微处理器芯片，烧录有程序，在运行该程序时，能对数字心电信号进行分段，计算出心率数据，并基于心率变化特征的得出判读结果；
所述低功耗蓝牙模块，用于将电量数据，心率数据，判读结果数据，数字心电信号数据，和设备佩戴是否到位数据发送至所述智能手机，以及接收来自所述智能手机的修复及更新程序，所述修复及更新程序用于对所述微处理器芯片内的程序进行修复和更新。
在本发明的一较佳实施方式中，所述便携式智能心电图监测与判读设备具有由光引发材料聚合而成的外壳。
在本发明的一较佳实施方式中，所述便携式智能心电图监测与判读设备设置有充电指示灯和工作指示灯，当启动所述便携式智能心电图监测与判读设备后，所述工作指示灯点亮，当所述智能手机和便携式智能心电图监测与判读设备建立蓝牙连接后，所述工作指示灯自动熄灭。
在本发明的一较佳实施方式中，所述便携式智能心电图监测与判读设备的重量为11 克，外轮廓长69.8 毫米，宽 18.4 毫米，厚 6.5 毫米。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1）由若干真实的心电图判读数据训练得到基于轻量级视觉注意力神经网络的智能心电判读模型，在进行数据处理和分析时，具备速度快、内存消耗小，准确率高等优点，大大降低服务器成本；
2）微处理器凭借其固件内的算法可以判读一些简单的症状，当无法连接到服务器，甚至没有网络时，也能正常使用基本的判读功能，因为不需要储存心电图，所以微处理器的成本可以控制在较低的水平，且固件可以通过蓝牙更新；
3）通过可编程信号放大器和高分辨率模数转换器采集心电信号，信号质量高，通过实验对比，正确使用时，与专业医用心电图机的误差小于3%；
4）外壳由光引发材料聚合而成，不需要螺丝或卡扣，整体性更好，可以减轻重量和体积。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是本发明所述心电图监测方法的流程图；
图2是本发明所述心电图监测系统的结构示意框图；
图3是本发明所述便携式智能心电图监测与判读设备的电路板的正面结构示意图；
图4是本发明所述便携式智能心电图监测与判读设备的电路板的反面结构示意图；
图5是本发明所述便携式智能心电图监测与判读设备与充电线的装配示意图；
1-母扣焊盘；2-主副板焊点；3-电源线焊点；4-充电插针与触点；5-充电指示灯；6-工作指示灯；7-模拟前端芯片；8-微处理器芯片；9-电源开关；10-副板；11-充电板；12-主板；13-烧录器焊点；14-低功耗蓝牙模块；15-蓝牙天线；16-便携式智能心电图监测与判读设备；17-充电线；18-USB接口。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1，本发明提供了一种心电图监测方法，包括以下步骤：
S1、从目标用户皮肤获取心电信号；
S2、对心电信号进行放大和滤波处理；
S3、将放大和滤波处理后的心电信号，转换为数字心电信号；
S4、对数字心电信号进行分段，计算出心率数据；
S5、根据心率数据，利用基于心率变化特征的决策树模型得出离线判读结果。
在本发明的一个可选实施例中，离线判读结果为心律不齐，或心动过速，或心动过缓。
请参照图2，本发明还提供了一种心电图监测系统，包括服务器，智能手机，以及便携式智能心电图监测与判读设备，智能手机同时与服务器，以及便携式智能心电图监测与判读设备无线通信连接。
服务器能通过智能手机，接收来自于便携式智能心电图监测与判读设备的电量数据，数字心电信号数据，心率数据，离线判读结果数据，和设备佩戴是否到位数据；
服务器搭载有程序，运行该程序时，能根据数字心电信号，利用基于轻量级视觉注意力神经网络的智能心电判读模型得出相对前述心电图监测方法得到的离线判读结果更详细的判读结果；
在本发明中，智能心电判读模型由58 万份真实的心电图判读数据训练得到，可以实时进行 30多种异常情况的详细判读，总体准确率高达 97% 。
便携式智能心电图监测与判读设备搭载有程序，运行该程序时，能执行上述心电图监测方法的步骤S1至S5。且便携式智能心电图监测与判读设备本身具有离线判读能力，不需要网络也能监测到以上异常情况。
智能手机搭载有手机app，该手机app可接收来自便携式智能心电图监测与判读设备的电量数据，心率数据，判读结果数据，数字心电信号数据，以及设备佩戴是否到位数据。
在本发明的一个可选实施例中，智能手机和便携式智能心电图监测与判读设备通过低功耗蓝牙模块14无线通信连接；智能手机和服务器通过5g或者4g网无线通信连接。
在本发明的一个可选实施例中，在智能手机，能查看便携式智能心电图监测与判读设备的电量数据，心率数据，判读结果数据，数字心电信号数据，和设备佩戴是否到位数据。
在本发明的一个可选实施例中，判读结果可实时发回到用户的智能手机，并在用户手机上存储和可视化，该结果和对应的心电图数据也可以导出，以便就医时提供参考。
在本发明的一个可选实施例中，手机app能对判读结果数据划分风险等级，并根据风险等级，自动向其它设定的智能终端发起消息推送，提醒监测到异常情况的发生。
在本发明的一个可选实施例中，为了实现更复杂的智能判读功能，手机app可进行心电图数据的存储和分析，并将缓存的心电图数据上传到服务器。
在本发明的一个可选实施例中，结合图3、图4和图5所示，便携式智能心电图监测与判读设备16包括：
电极片，用于从目标用户皮肤获取心电信号；
内置可编程信号放大器和高分辨率模数转换器的模拟前端芯片7，通过可编程信号放大器用于对心电信号进行放大处理，高分辨率模数转换器用于将放大和滤波处理后的心电信号，转换为数字心电信号；
微处理器芯片8，烧录有程序，在运行该程序时，能对数字心电信号进行分段，计算出心率数据，并基于心率变化特征的得出判读结果；
低功耗蓝牙模块14，用于将电量数据，心率数据，判读结果数据，数字心电信号数据，和设备佩戴是否到位数据发送至智能手机，以及接收来自智能手机的修复及更新程序，修复及更新程序用于对微处理器芯片8内的程序进行修复和更新。低功耗蓝牙模块14电性连接有蓝牙天线15。
在本实施例中，电极片为氯化银电极贴，心脏搏动的神经信号会在皮肤表面形成微弱的电势差，便携式智能心电图监测与判读设备16可以从佩戴者的皮肤上获取到微弱的心电信号。由于该电势差非常微小，且会被其它的信号干扰，因此它需要经过放大和滤波，才能被使用。
在本实施例中，基于写入的基于心率变化特征的决策树模型，心律不齐，心动过速，心动过缓等异常情况可以被微处理器芯片8内置的高效率算法实时判读。因此，便携式智能心电图监测与判读设备16本身具有离线判读能力，不需要网络也能监测到以上异常情况。
在本实施例中，便携式智能心电图监测与判读设备16具有由光引发材料聚合而成的外壳。
在本实施例中，便携式智能心电图监测与判读设备16的重量为11 克，外轮廓长69.8 毫米，宽 18.4 毫米，厚 6.5 毫米。
在本实施例中，在组装电路板时沿邮票孔裁成 3 片，分成副板10、充电板11和主板12。电路板上未标注的元器件大部分为实现功能所必须的电容、电阻和稳压器等。便携式智能心电图监测与判读设备16在需要充电时，则可装上充电线17，充电线17的一端为 USB接口18，用于插入充电器，另一端连接图3充电板11的电源线焊点3，用于实现电压转换和充电安全保护功能。在充电时，用户将充电线17与便携式智能心电图监测与判读设备16扣好，如图5所示，充电板11上的插针41与主板12上的触点42相接触，从而实现电流传输。当便携式智能心电图监测与判读设备16处于充电状态时，充电板11上的充电指示灯5点亮，充电结束后，充电指示灯5熄灭。
为减小体积、提高佩戴舒适度，在电路板和便携式智能心电图监测与判读设备16外壳的两端做了圆弧处理。
在便携式智能心电图监测与判读设备16内有主板12、电池、副板10和电极母扣。主板焊点21和副板焊点22通过信号线连接，主板12和副板10中间的位置用于放置电池，以减少厚度。在主板12和副板10上，分别有一个母扣焊盘1用于焊接电极母扣。该电极母扣用于安装电极片，电极片为通用型号，用户可自行安装和更换。
模拟前端芯片7内部包含有可编程信号放大器与高分辨率模数转换器，用于采集心电图信号并输入到微处理器芯片8。微处理器芯片8内烧录了编写的程序，可以实现简单的离线判读功能。打开电源开关9时，便携式智能心电图监测与判读设备16开始工作，同时工作指示灯6会亮起。当便携式智能心电图监测与判读设备16与用户的智能手机建立蓝牙连接后，工作指示灯6会自动熄灭以节省电量。如图4所示，主板12背面有 3 个预留的烧录器焊点13，用于烧录初始固件，与用户功能无关。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)
1.一种心电图监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、从目标用户皮肤获取心电信号；
S2、对心电信号进行放大和滤波处理；
S3、将放大和滤波处理后的心电信号，转换为数字心电信号；
S4、对数字心电信号进行分段，计算出心率数据；
S5、根据心率数据，利用基于心率变化特征的决策树模型得出离线判读结果。
2.根据权利要求1所述的心电图监测方法，其特征在于，所述离线判读结果为心律不齐，或心动过速，或心动过缓。
3.一种心电图监测系统，其特征在于，包括服务器，智能手机，以及便携式智能心电图监测与判读设备，所述智能手机同时与所述服务器，以及便携式智能心电图监测与判读设备无线通信连接；
所述服务器能通过所述智能手机，接收来自于所述便携式智能心电图监测与判读设备的电量数据，数字心电信号数据，心率数据，离线判读结果数据，和设备佩戴是否到位数据，所述服务器能根据数字心电信号，利用基于轻量级视觉注意力神经网络的智能心电判读模型得出相对权利要求1或2任一项所述心电图监测方法得到的离线判读结果更详细的判读结果；
所述智能心电判读模型由若干真实的心电图判读数据训练得到；
所述便携式智能心电图监测与判读设备用于执行权利要求1或2任一项所述的心电图监测方法；
所述智能手机搭载有手机app，该手机app可接收来自所述便携式智能心电图监测与判读设备的电量数据，心率数据，判读结果数据，数字心电信号数据，以及设备佩戴是否到位数据。
4.根据权利要求3所述的心电图监测系统，其特征在于，所述智能手机和便携式智能心电图监测与判读设备通过低功耗蓝牙模块无线通信连接；所述智能手机和服务器通过5g或者4g网无线通信连接。
5.根据权利要求4所述的心电图监测系统，其特征在于，在所述智能手机，能查看所述便携式智能心电图监测与判读设备的电量数据，心率数据，判读结果数据，数字心电信号数据，和设备佩戴是否到位数据。
6.根据权利要求5所述的心电图监测系统，其特征在于，所述手机app能对所述判读结果数据划分风险等级，并根据风险等级，自动向其它设定的智能终端发起消息推送，提醒监测到异常情况的发生。
7.根据权利要求6所述的心电图监测系统，其特征在于，所述便携式智能心电图监测与判读设备包括：
电极片，用于从目标用户皮肤获取心电信号；
内置可编程信号放大器和高分辨率模数转换器的模拟前端芯片，通过所述可编程信号放大器用于对心电信号进行放大处理，所述高分辨率模数转换器用于将放大和滤波处理后的心电信号，转换为数字心电信号；
微处理器芯片，烧录有程序，在运行该程序时，能对数字心电信号进行分段，计算出心率数据，并基于心率变化特征的得出离线判读结果；
所述低功耗蓝牙模块，用于将电量数据，心率数据，判读结果数据，数字心电信号数据，和设备佩戴是否到位数据发送至所述智能手机，以及接收来自所述智能手机的修复及更新程序，所述修复及更新程序用于对所述微处理器芯片内的程序进行修复和更新。
8.根据权利要求7所述的心电图监测系统，其特征在于，所述便携式智能心电图监测与判读设备具有由光引发材料聚合而成的外壳。
9.根据权利要求8所述的心电图监测系统，其特征在于，所述便携式智能心电图监测与判读设备设置有充电指示灯和工作指示灯，当启动所述便携式智能心电图监测与判读设备后，所述工作指示灯点亮，当所述智能手机和便携式智能心电图监测与判读设备建立蓝牙连接后，所述工作指示灯自动熄灭。
10.根据权利要求9所述的心电图监测系统，其特征在于，所述便携式智能心电图监测与判读设备的重量为11 克，外轮廓长69.8 毫米，宽 18.4 毫米，厚 6.5 毫米。
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| CN202210814047.6A CN115316995A (zh) | 2022-07-12 | 2022-07-12 | 一种心电图监测方法及系统 |
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|---|---|---|---|---|
| CN105816168A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-08-03 | 上海夏先机电科技发展有限公司 | 一种心电检测装置 |
| CN105832328A (zh) * | 2016-03-15 | 2016-08-10 | 安徽华米信息科技有限公司 | 心电数据的处理方法、装置及衣服 |
| CN107714028A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-02-23 | 深圳市美的连医疗电子股份有限公司 | 心电图分析系统及其数据分析算法的学习更新方法 |
| CN111011946A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-17 | 大唐半导体科技有限公司 | 一种柔软贴身的智能心电监护服装及其监护方法 |
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2022
- 2022-07-12 CN CN202210814047.6A patent/CN115316995A/zh active Pending
Patent Citations (4)
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