CN115868995A - 基于波形节律两段式模板的动态心电图分析方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于波形节律两段式模板的动态心电图分析方法，其可以全方位并快速分析动态心电图，同时方法简单、流程固定，易于掌握，尤其适用于海量动态心电图分析。本申请技术方案中，将对动态心电图的分析过程分为前后两个分析阶段：基于波形模板和基于节律模板的分析过程；通过聚类模板对应的波形叠加图把所有心拍的波形进行批量审核，杂波模板通过样本图的方式逐一浏览；通过节律模板的生成过程，将分析人员主要关注的漏波模板和室上早模板筛选出来，结合其他图形工具，对漏波模板和室上早模板中的数据进行全方位的审核。同时，本申请也公开了基于波形节律两段式模板的动态心电图分析系统。

Description

基于波形节律两段式模板的动态心电图分析方法及系统

技术领域

本发明涉及心电图技术领域，具体为基于波形节律两段式模板的动态心电图分析方法及系统。

背景技术

动态心电图是一种长时间连续记录并编集分析心脏在活动和安静状态下心电图变化的方法。目前随着移动互联网技术和家庭监护需求的发展动态心电图趋向于监测人体7天至30天或更长时间的海量心电数据，同时随着家用心电图采集设备的普及，对海量心电图数据的分析工作，在基层医疗单位中快速上升。

现有的动态心电图分析方法主要包含两种，即：传统模板编辑法和以散点图为代表的批处理法。传统的模板编辑法是借助计算机辅助算法将相同QRS波形态的心拍聚集到多个模板，临床医生只需要审核数量较少的模板而不用逐个观察心拍；模板编辑法操作流程固定，其涉及的界面主要以心电图波形呈现，培训简单容易被医生掌握。然而，每个模板只代表QRS波形态相同的心拍，它们的节律特点仍然是不同的，当需要检测节律相关的异常心拍时，医生仍然需要逐个心拍观察消耗大量时间。如果在面对海量的动态心电图数据进行分析时，采用传统模板编辑法，分析效率较低。

以散点图为代表的批处理法主张通过信息堆叠显示算法技术在一张图形中呈现海量心拍的波形或节律，并辅助设计对应的批量修改工具，实现对海量数据的批量修改。心电图分析人员通过观察特定的图形实现全心搏审核和错误心拍的快速批量修正。然而，以散点图为代表的批处理法虽然操作自由度高，但是需要医生根据自己对数据观察判断和对各种工具的掌握情况，自主根据病例情况选择操作流程。尤其在以散点图为代表的批处理法中，表征海量心拍信息的图形是通过抽象处理形成的，对技术人员的能力要求比较高，需要长时间实训，才能被完全掌握。对于很多基层技术人员来说，无法很快掌握这种方法，也无法在面对海量的心电图分析时使用这种方法。

发明内容

为了解决现有的动态心电图分析方法分析效率较低，或者技术难度较大无法快速掌握的问题，本发明提供一种基于波形节律两段式模板的动态心电图分析方法，其可以全方位并快速分析动态心电图，同时方法简单、流程固定，易于掌握，尤其适用于海量动态心电图分析。同时，本申请也公开了基于波形节律两段式模板的动态心电图分析系统。

本发明的技术方案是这样的：基于波形节律两段式模板的动态心电图分析方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S1：获取所有待分析心拍的心电波样本，记作：待分析心电波样本；

S2：将所述待分析心电波样本，按照波形进行分类，生成波形模板；

波形模板的模板类型包括：N、V和X；

N型表示：窦性心拍；V类型表示：室性心拍；X型表示其他心拍；

S3：基于所述波形模板生成其他分析用图形工具，将所有分析用图形工具显示在波形模板的批量审核界面；

波形模板批量审核界面包括：

波形模板：对每个所述模板类型的心拍样本作为一个集合分别显示，将每个模板类型以所有样本的叠加平均波形显示，杂波模板以问号显示；

波形审批用样本图：以罗列形式显示大量指定心拍样本波形，每个显示以R波为中心，按照指定宽度显示心拍心电波波形；

波形审批用波形叠加图：指定样本的波形叠加图；

波形审批用标准图：以指定时间为中心，显示指定通道的一定时间段的心电波；

S4：构建所述批量审核界面中各个图形之间的波形模板审批用联动逻辑；

S5：基于所述波形模板审批用联动逻辑，支持对所述待分析心电波样本在波形角度进行批量分析和修改；

将修改后的所述待分析心电波样本，记作：待处理心电波样本；

S6：根据样本的滞后率和提前量，将所有的所述待处理心电波样本分类，生成节律模板；

所述节律模板的模板类型包括：漏波模板和室上早模板；

S7：基于所述待处理心电波样本生成其他分析用图形工具，将所述节律模板和其他分析用图形工具都显示在节律模板的批量审核界面；

节律模板批量审核界面包括：

节律模板：对每个所述模板类型的心拍样本作为一个集合分别显示，漏波模板以+显示，室上早模板以时间最前的样本显示；

节律审批用样本图：以罗列形式显示大量指定心拍样本波形，每个显示以R波为中心按照指定宽度显示心拍心电波波形；

节律审批用tRR散点图：以每个心拍的时间为横坐标以RR间期为纵坐标绘制散点；散点图的时间区域默认值为1个小时；

节律审批用标准图：以指定时间为中心，显示指定通道的一定时间段的心电波；

S8：构建所述批量审核界面中各个图形工具之间的节律模板审批用联动逻辑；

S9：基于所述节律模板批量审核界面和所述节律模板审批用联动逻辑，实现对样本数据的批量审核和批量处理，完成对动态心电图的分析。

其进一步特征在于：

所述波形模板审批用联动逻辑包括：

单击所述波形模板的处理：以所述波形模板包含的所有样本绘制波形审批用波形叠加图和波形审批用样本图，以所述波形模板包含的时间最小的样本心拍QRS波位置为时间波形审批用标准图；

框选所述波形审批用波形叠加图：

将波形审批用波形叠加图被框选区域的心拍样本集合记作：待重绘集合；

以所述待重绘集合为输入数据，重新绘制波形审批用样本图；以所述待重绘集合的时间最小的样本心拍QRS波位置为时间中心绘制波形审批用标准图；

框选所述波形审批用样本图：以所述波形审批用样本图中被框选的第一个样本心拍QRS波位置为时间中心，绘制波形审批用标准图；

所述节律模板审批用联动逻辑包括：

单击所述节律模板的处理：以所述节律模板包含的所有样本绘制节律审批用样本图；以节律模板包含的时间最小的样本心拍QRS波的时间所处的小时区间绘制节律审批用tRR散点图；以节律模板包含的时间最小的样本心拍QRS波的时间为中心绘制节律审批用标准图；

框选所述节律审批用样本图：以框选的第一个样本心拍QRS波位置为时间中心绘制节律审批用标准图；以框选的第一个样本心拍QRS波时间所处的小时区间重新绘制节律审批用tRR散点图，在tRR散点图以竖直粗线表示该样本的时间位置，对该心拍样本形成散点以圆圈加粗表示，对该心拍的参考RR间期在竖线上以圆圈加粗表示，并显示其提前量信息或滞后率信息；

框选所述节律审批用tRR散点图：框选散点对应的心拍集合中，以时间最小的心拍QRS时间为中心重新绘制标准图。

基于波形节律两段式模板的动态心电图分析系统，其特征在于，其包括：数据导入模块、波形模板批量审核模块和节律模板批量审核模块；

所述数据导入模块支持批量导入待分析心电波样本，基于所述待分析心电波样本，生成波形模板，并将所述波形模板传递给所述波形模板批量审核界面；

所述波形模板批量审核模块中包括：波形模板批量审核界面和波形模板审批用联动逻辑；

所述波形模板批量审核界面中包括：波形模板、波形审批用样本图、波形审批用波形叠加图和波形审批用标准图；

所述波形模板批量审核模块将接收到的所述波形模板，显示在波形模板批量审核界面的波形模板区域；接收用户对波形模板区域的选择，根据所述波形模板审批用联动逻辑绘制波形审批用样本图、波形审批用波形叠加图和波形审批用标准图；

所述波形模板批量审核模块接收用户对所述波形模板批量审核界面中各个图形的操作，基于波形模板审批用联动逻辑实现各个图形之间的联动修改；所述波形模板批量审核模块支持的用户操作包括：单击所述节律模板、框选所述节律审批用样本图、框选所述节律审批用tRR散点图；

所述波形模板批量审核模块将用户修改后的所述待分析心电波样本，记作：待处理心电波样本，并将所述待处理心电波样本传递给所述节律模板批量审核模块；

所述节律模板批量审核模块包括：节律模板批量审核界面和节律模板审批用联动逻辑；

所述节律模板批量审核界面包括：节律模板、节律审批用样本图、节律审批用tRR散点图、节律审批用标准图；

所述节律模板批量审核模块接收到所述待处理心电波样本后，生成所述节律模板，并显示在所述节律模板批量审核界面的节律模板的显示区域；以每个所述待处理心电波样本的时间为横坐标以RR间期为纵坐标绘制所述节律审批用tRR散点图，并显示；所述节律模板批量审核模块接收用户对节律模板区域的选择，绘制所述节律审批用样本图和律审批用标准图；

所述波形模板批量审核模块接收用户对所述节律模板批量审核界面中各个图形的操作，基于波形模板审批用联动逻辑实现各个图形之间的联动修改；支持用户进行对样本数据的批量审核和批量处理；

所述批量审核包括：

基于所述节律审批用tRR散点图显示RR间期提前量：将指定起止点的时间区域对应的RR间期提前量以数字形式显示在所述批量审核界面中；

基于所述节律审批用tRR散点图切换区间：设置切换按钮实现，向前或向后切换显示节律审批用tRR散点图的小时区间；

所述批量处理包括：

基于所述节律审批用样本图批量修改心拍属性：批量修改框选心拍的属性为S或N；

基于所述节律审批用样本图批量插入心拍：在框选的心拍中，按照指定的高度阈值，寻找满足要求的极值点，在极值点之前插入指定类型的QRS波；

基于所述节律审批用tRR散点图批量修改心拍属性：批量修改框选心拍的属性为S或N；

基于所述节律审批用tRR散点图修改区域起止时间：节律审批用tRR散点图修改区域起止时间默认为1个小时，当用户需要缩小起止时间时，对区域起止时间进行修改。

其进一步特征在于：

所述节律模板的区域中，还包括人工修改模板区域，经过用户手动修改的模板单独存放在所述人工修改模板区域；

所述数据导入模块中生成所述波形模板，具体包括以下步骤：

a1：预设一个聚类停止条件；

初始化样本需要i=1；

将所有的所述待分析心电波样本记作：待计算样本；

a2：将所述待计算样本通过QRS波聚类算法进行计算，形成聚类模板i；

a3：i = i+1；

a4：在所述待计算样本中去掉聚类模板i中的样，获取剩余的待分析心电波样本，记作：待计算样本；

循环步骤a2~a3，直至满足所述聚类停止条件；

a5：在所述待分析心电波样本去掉所有的聚类模板中心电波样本，剩余的心电波样本记作：待分样本；

a6：逐一计算得到每个聚类模板中的所有样本波形的叠加平均值，并输入到QRS波分类算法中，根据QRS波分类算法中包括的所述模板类型，得到每个聚类模板对应的模板类型；

所述模板类型包括：N、V和X；

N型表示：窦性心拍；V类型表示：室性心拍；X型表示其他心拍；

a7：将所述待分样本逐一输入到QRS波分类算法中，得到每个样本对应的类型，根据每个样本对应的类型，找对应的所述模板类型，相同的类型的样本放置到一个模板中，记作：杂波模板；

a8：将所有聚类模板和杂波模板统一记作：波形模板；

所述聚类停止条件为：当满足下面任意一个条件时，停止计算；

条件1：i = 最大模板数量TmplNumLmt；

条件2：剩余样本数量TmplSplLmt≤待分析心电波样本1%；

其中，最大模板数量TmplNumLmt为模板分析时最大支持模板数据量；

所述剩余样本数量TmplSplLmt为心电波样本中包括的平均杂波数量；

生成所述节律模板，具体包括以下步骤：

b1：逐一获取每一个所述待处理心电波样本，记作：当前心拍；

b2：计算所述当前心拍的属性参数；

所述属性参数包括：杂波参数、滞后率和提前量：

杂波参数 = RR_sum/RR_dom

滞后率 =(RR - RR_dom)/ RR_dom

提前量 =( RR_dom - RR)/ RR_dom

其中，RR_sum为当前心拍RR间期和后一个心拍RR间期之和，RR_dom为当前心拍的主导RR间期；RR为所述当前心拍的RR间期；

b3：基于所述属性参数，将当前心拍归类到对应的节律模板中；

所述节律模板包括：漏波模板和室上早模板；

具体包括以下步骤：

如果所述当前心拍的属性为N，同时满足以下漏波模板判断条件，则：当前心拍归入所述漏波模板；

漏波模板判断条件1：当前心拍的前后相邻心拍的属性都不是X；

漏波模板判断条件2：滞后率>1.8；

漏波模板判断条件3：当前心拍的基线区域至少有一个极值点；

其中，

所述极值点为：以该点为中心200ms窗口内的最大最小幅度差超过V_thd*0.5；

所述基线区域：从当前心拍前方200ms起，到上一个心拍R波后方300ms区域；

V_thd为：当前心拍R波为中心200ms窗口内最大最小幅度差；

如果所述当前心拍的属性为N，同时满足以下室上早模板判断条件，则：当前心拍属性变为S，同时将当前心拍归入所述室上早模板；

室上早模板判断条件1：当前心拍的前后相邻心拍的属性都不是X；

室上早模板判断条件2：提前量>0.25；

如果所述当前心拍的属性为X，且杂波参数∈[0.8,1.2]，则删除当前心拍；

基于所述节律审批用tRR散点图对区域起止时间进行修改，具体包括以下步骤：

c1：设：当前tRR起止时间为：tStart、tEnd

指定重绘区域的时间中心点为tMid，则有：

K=（tEnd-tMid）/（tMid-tSart）

c2：设重绘区域的起止时间为：tStart’、 tEnd’；

指定重绘区域的时间起点tStart’，则有：

tEnd’=K*（tMid-tSart’）+tMid；

所述节律模板批量审核界面中还包括：

基于所述节律审批用tRR散点图显示RR间期提前量：将指定起止点的时间区域对应的RR间期提前量以数字形式显示在所述批量审核界面中；基于所述节律审批用tRR散点图切换区间：设置切换按钮实现向前或向后切换显示节律审批用tRR散点图的小时区间。

本发明提供的基于波形节律两段式模板的动态心电图分析方法，构建了先后显示的两个审核界面：波形模板批量审核界面和节律模板批量审核界面，通过两个审核界面，将对动态心电图的分析过程分为前后两个分析阶段：基于波形模板的分析过程和基于节律模板的分析过程，两个过程的设置不但符合医学心电图判图过程中先看波形再看节律以确定心拍类型的原理，本方法中将流程流程分段设置，也能降低技术人员因为个人经验不足导致遗漏等问题发生的概率。在波形模板生成过程中，通过聚类方法生成了聚类模板，通过分类算法生成了杂波模板，通过聚类模板对应的波形叠加图把所有心拍的波形进行批量审核，杂波模板通过样本图的方式逐一浏览，确保分析人员对所有的QRS波的波形进行全面审核；通过节律模板的生成过程，将分析人员主要关注的漏波模板和室上早模板筛选出来，结合节律审批用样本图、节律审批用tRR散点图、节律审批用标准图，对漏波模板和室上早模板中的数据进行全方位的审核，确保分析人员不会出现遗漏；即，基于波形模板和节律模板两个分析阶段，确保需要重点关注的所有心拍的从波形和节律两个角度，都能被分析人员确认到。而且通过审核界面展示不同的模板和分析用图形工具，将每个心拍的波形和节律从不同角度都展示给分析人员，与现有的仅仅使用散点图尽心分析的方法相比，本申请使用更加形象化的分析界面，确保技术人员能够快速地掌握本申请的分析方法；在本申请技术方案中，每个分析阶段都是先生成模板、后审核模板，其中模板的生成过程是基于待分析心电波样本按照预设的数据处理方法自动生成，审核阶段基于两个审核界面为技术人员提供审核工具以及批量分析和修改的工具，不但方便医生批量审核，加快编辑效率，同时通过两个审核界面对数据的展示，可以确保技术人员能够全方位地快速了解分析结果，尤其适用于海量心电数据分析过程。

附图说明

图1为本申请中波形节律两段式模板的动态心电图分析系统的模块示意图；

图2为波形模板批量审核界面的实施例；

图3为节律模板批量审核界面的实施例；

图4为节律模板生成流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括基于波形节律两段式模板的动态心电图分析系统，其包括：数据导入模块、波形模板批量审核模块和节律模板批量审核模块。

数据导入模块支持批量导入待分析心电波样本，基于待分析心电波样本，生成波形模板，并将波形模板传递给波形模板批量审核界面。

在数据导入模块中生成波形模板，具体包括以下步骤：

a1：预设一个聚类停止条件；

初始化样本需要i=1；

将所有的待分析心电波样本记作：待计算样本；

a2：将待计算样本通过QRS波聚类算法进行计算，形成聚类模板i；

a3：i = i+1；

a4：在待计算样本中去掉聚类模板i中的样，获取剩余的待分析心电波样本，记作：待计算样本；

循环步骤a2~a3，直至满足聚类停止条件；

a5：在待分析心电波样本去掉所有的聚类模板中心电波样本，剩余的心电波样本记作：待分样本；

a6：逐一计算得到每个聚类模板中的所有样本波形的叠加平均值，并输入到QRS波分类算法中，根据QRS波分类算法中包括的模板类型，得到每个聚类模板对应的模板类型；

模板类型包括：N、V和X；

N型表示：窦性心拍；V类型表示：室性心拍；X型表示其他心拍；

a7：将待分样本逐一输入到QRS波分类算法中，得到每个样本对应的类型，根据每个样本对应的类型，找对应的模板类型，相同的类型的样本放置到一个模板中，记作：杂波模板；

a8：将所有聚类模板和杂波模板统一记作：波形模板。

其中，聚类停止条件为：当满足下面任意一个条件时，停止计算；

条件1：i = 最大模板数量TmplNumLmt；

条件2：剩余样本数量TmplSplLmt≤待分析心电波样本1%；

其中，最大模板数量TmplNumLmt为模板分析时最大支持模板数据量；

剩余样本数量TmplSplLmt为心电波样本中包括的平均杂波数量。

从分析人员的浏览角度，形成过多的模板，会导致操作繁琐，进而导致分析效率下降以及错误率提高。本实施例中将分析人员可接受的最大模板数量设置为20（TmplNumLmt=20），既可以保证分析效率，又可以避免过多操作导致出错。通常特定人的心电波只有几种典型的形态，所以它们能够完美的聚类而不会生成杂波模板。杂波模板一般是干扰造成的波形抖动无法聚类现象，或者极其特殊的心脏疾病导致心电波复杂多变。本实施例中，假定一条心电记录中干扰的时间占比不超过1%，所以，条件2设置为：剩余样本数量TmplSplLmt≤待分析心电波样本1%。通过条件1和条件2的控制，确保生成的波形模板符合实际生产生活中的条件，也符合心电记录数据本身的特征。

数据导入模块的输入为所有的待分析心电波样本，输出为：波形模板，包含若干聚类子模板和N、V、X型的杂波子模板。

本申请中使用现有技术中的QRS波聚类算法和QRS波分类算法，对待分析心电波样本进行聚类和模板类型判断。其中，QRS波聚类算法通过计算不同心拍的样本间QRS波间相似性，将一些QRS波相似的样本聚集在一起形成一个集合，称为模板；QRS波分类算法按照输入心拍的样本波形进行分类判断，输出模板对应的模板类型，包括：N、V、X类型。

波形模板批量审核模块中包括：波形模板批量审核界面和波形模板审批用联动逻辑；

如图2所示，波形模板批量审核界面中包括：波形模板、波形审批用样本图（图中标记为样本图）、波形审批用波形叠加图（图中标记为波形叠加图）和波形审批用标准图（图中标记为标准图）；

波形模板批量审核模块将接收到的波形模板，显示在波形模板批量审核界面的波形模板区域；接收用户对波形模板区域的选择，根据波形模板审批用联动逻辑绘制波形审批用样本图、波形审批用波形叠加图和波形审批用标准图。

波形模板批量审核模块接收用户对波形模板批量审核界面中各个图形工具的操作，基于波形模板审批用联动逻辑实现各个图形工具之间的联动修改；波形模板批量审核模块支持的用户操作包括：单击节律模板、框选节律审批用样本图、框选节律审批用tRR散点图。

波形模板审批用联动逻辑包括：

单击波形模板的处理：以波形模板包含的所有样本绘制波形审批用波形叠加图和波形审批用样本图，以波形模板包含的时间最小的样本心拍QRS波位置为时间波形审批用标准图；

框选波形审批用波形叠加图：

将波形审批用波形叠加图被框选区域的心拍样本集合记作：待重绘集合；

以待重绘集合为输入数据，重新绘制波形审批用样本图；以待重绘集合的时间最小的样本心拍QRS波位置为时间中心绘制波形审批用标准图；

框选波形审批用样本图：以波形审批用样本图中被框选的第一个样本心拍QRS波位置为时间中心，绘制波形审批用标准图。

波形模板批量审核模块将用户修改后的待分析心电波样本，记作：待处理心电波样本，并将待处理心电波样本传递给节律模板批量审核模块。

具体实现时，波形审批用样本图支持鼠标框选并修改心拍属性操作，波形审批用标准图支持鼠标框选改变选定区域的心拍属性的操作，波形审批用波形叠加图支持鼠标框选进行模板剥离和心拍编辑属性操作。

基于波形模板批量审核模块提供的波形模板批量审核界面，分析人员可以通过波形模板、波形审批用样本图、波形审批用波形叠加图和波形审批用标准图，对待分析心电波样本的波形进行全面的审核，聚类模板通过波形审批用波形叠加图可以把所有心拍的波形进行审核，杂波模板通过样本图的方式逐一浏览，确保分析人员对QRS波的波形进行全面审核，降低发生遗漏的概率；本申请中，审核界面形象而全面，不但容易掌握，而且降低了分析人员对波形审核发生遗漏的概率。

基于波形模板批量审核模块的波形模板审批用联动逻辑，分析人员可以通过单击波形模板、框选波形审批用波形叠加图、框选波形审批用样本图等操作，完成对待分析心电波样本的批量修改。如：单击波形模板或杂波模板，结合波形审批用波形叠加图和波形审批用样本图，批量将部分样本修改为X或N或V，基于波形模板批量审核界面，对数据进行批量处理，极大地提高了分析效率，尤其适用于海量数据的批量审核和修改的场景。

节律模板批量审核模块包括：节律模板批量审核界面和节律模板审批用联动逻辑。

节律模板批量审核模块接收到待处理心电波样本后，生成节律模板，并显示在节律模板批量审核界面的节律模板的显示区域；以每个待处理心电波样本的时间为横坐标以RR间期为纵坐标绘制节律审批用tRR散点图，并显示；节律模板批量审核模块接收用户对节律模板区域的选择，绘制节律审批用样本图和律审批用标准图。

节律模板批量审核模块中，生成节律模板，如图4所示，具体包括以下步骤：

b1：逐一获取每一个待处理心电波样本，记作：当前心拍；

b2：计算当前心拍的属性参数；

属性参数包括：杂波参数、滞后率和提前量：

杂波参数 = RR_sum/RR_dom

滞后率 =(RR - RR_dom)/ RR_dom

提前量 =( RR_dom - RR)/ RR_dom

其中，RR_sum为当前心拍RR间期和后一个心拍RR间期之和，RR_dom为当前心拍的主导RR间期；RR为当前心拍的RR间期；

b3：基于属性参数，将当前心拍归类到对应的节律模板中；

节律模板包括：漏波模板和室上早模板；

具体包括以下步骤：

如果当前心拍的属性为N，同时满足以下漏波模板判断条件，则：当前心拍归入漏波模板；

漏波模板判断条件1：当前心拍的前后相邻心拍的属性都不是X；

漏波模板判断条件2：滞后率>1.8；

漏波模板判断条件3：当前心拍的基线区域至少有一个极值点；

其中，

极值点为：以该点为中心200ms窗口内的最大最小幅度差超过V_thd*0.5；

基线区域：从当前心拍前方200ms起，到上一个心拍R波后方300ms区域；

V_thd为：当前心拍R波为中心200ms窗口内最大最小幅度差；

如果当前心拍的属性为N，同时满足以下室上早模板判断条件，则：当前心拍属性变为S，同时将当前心拍归入室上早模板；

室上早模板判断条件1：当前心拍的前后相邻心拍的属性都不是X；

室上早模板判断条件2：提前量>0.25；

如果当前心拍的属性为X，且杂波参数∈[0.8,1.2]，则删除当前心拍。

通过节律模板的生成过程，本方法将分析人员主要关注的漏波模板和室上早模板筛选出来。具体实现时，节律模板批量审核模块中扫描所有X属性心拍，删除部分 X心拍，扫描所有N属性心拍，按图4的逻辑，生成漏波模板和室上早模板。其中，当前心拍的主导RR间期RR_dom的计算方式，参照专利文件：基于正反传播算法获得心拍的主导心率的方法，申请号：CN202110191004.2。

如图3所示，节律模板批量审核界面包括：节律模板、节律审批用样本图、节律审批用tRR散点图、节律审批用标准图。具体实现时，节律审批用样本图支持执行鼠标框选并修改心拍属性操作；节律审批用标准图支持通过鼠标框选改变一定区域的心拍属性。

在节律模板批量审核界面中，通过主导RR间期和tRR散点图的结合，模拟实际的工作中分析人员判图时通过参考记忆前方窦性主导节律，与当前心拍信息比对，快速浏览处理漏波和室上性心拍问题的过程，确保本申请技术方案能够符合实际的需求，同时容易被分析人员接受。

波形模板批量审核模块接收用户对节律模板批量审核界面中各个图形工具的操作，基于波形模板审批用联动逻辑实现各个图形工具之间的联动修改；支持的操作包括：单击节律模板、框选节律审批用样本图和框选节律审批用tRR散点图，这些操作对应的节律模板审批用联动逻辑包括：

单击节律模板的处理：以节律模板包含的所有样本绘制节律审批用样本图；以节律模板包含的时间最小的样本心拍QRS波的时间所处的小时区间绘制节律审批用tRR散点图；以节律模板包含的时间最小的样本心拍QRS波的时间为中心绘制节律审批用标准图。

框选节律审批用样本图：以框选的第一个样本心拍QRS波位置为时间中心绘制节律审批用标准图；以框选的第一个样本心拍QRS波时间所处的小时区间重新绘制节律审批用tRR散点图，在tRR散点图以竖直粗线表示该样本的时间位置，对该心拍样本形成散点以圆圈加粗表示，对该心拍的参考RR间期在竖线上以圆圈加粗表示，并显示其提前量信息（RR间期小于参考RR间期）或滞后率信息（RR间期大于参考RR间期）；

框选节律审批用tRR散点图：框选散点对应的心拍集合中，以时间最小的心拍QRS时间为中心重新绘制标准图。

同时，波形模板批量审核模块支持用户进行对样本数据的批量审核和批量处理；批量审核包括：

基于节律审批用tRR散点图显示RR间期提前量：将指定起止点的时间区域对应的RR间期提前量以数字形式显示在批量审核界面中；如图3所示的实施例中，以滚动条上方数字（RR间期提前量）为阈值重新判断该时间区域的室上早心拍。通常在窦性心律不齐较为严重的时刻需要加大室上早提前量，本申请中基于RR间期提前量的显示，结合其他批处理操作，确保实现分析人员能够分区域分别手动设置RR间期提前量。解决了实际工作中分析人员希望分时间段改变室上早提前量阈值的需求。

基于节律审批用tRR散点图切换区间：设置切换按钮实现，向前或向后切换显示节律审批用tRR散点图的小时区间；如图3所示的实施例中，左上侧箭头按钮：向前或向后切换显示tRR散点图的小时区间，确保分析人员能够很容易的选择观察时间区域。

批量处理包括：

基于节律审批用样本图批量修改心拍属性：批量修改框选心拍的属性为S或N；

基于节律审批用样本图批量插入心拍：在框选的心拍中，按照指定的高度阈值，寻找满足要求的极值点，在极值点之前插入指定类型的QRS波；

基于节律审批用tRR散点图批量修改心拍属性：批量修改框选心拍的属性为S或N；

基于节律审批用tRR散点图修改区域起止时间：节律审批用tRR散点图修改区域起止时间默认为1个小时，当用户需要缩小起止时间时，对区域起止时间进行修改。

具体实现时，节律模板的区域中，还包括人工修改模板区域，经过用户手动修改的模板单独存放在人工修改模板区域；确保分析人员能够快捷清晰地复查自己调整过的模板，提高了分析审核的效率。

基于节律审批用tRR散点图对区域起止时间进行修改，具体包括以下步骤：

c1：设：当前tRR起止时间为：tStart、tEnd

指定重绘区域的时间中心点为tMid，则有：

K=（tEnd-tMid）/（tMid-tSart）

c2：设重绘区域的起止时间为：tStart’、 tEnd’；

指定重绘区域的时间起点tStart’，则有：

tEnd’=K*（tMid-tSart’）+tMid；

本申请中，通过对节律审批用tRR散点图的区域起止时间进行修改，实现对具体的指定时间区域的数据的放大，确保分析人员能够更快速、准确地分析数据。

节律模板批量审核界面中还包括：

基于节律审批用tRR散点图显示RR间期提前量：将指定起止点的时间区域对应的RR间期提前量以数字形式显示在批量审核界面中；基于节律审批用tRR散点图切换区间：设置切换按钮实现向前或向后切换显示节律审批用tRR散点图的小时区间。

基于如图3所示的节律批量审核界面，确保分析人员能够实现对漏波和室上性心拍的批量处理。如：针对漏波模板的使用基于节律审批用样本图批量插入心拍功能：

d1：预设一个高度阈值（当前QRS波高度的百分比）；指定需要插入的QRS波类型；

d2：单击漏波模板，框选漏波模板中的样本，右键单击通过鼠标右键菜单运行批量插入心拍功能，

d3：对框选的所有心拍，逐一做如下处理，完成批量插入心拍的操作：

找到当前心拍与前一个心拍之间的极值点，确认极值点的高度与当前心拍高度的高度比，如果高度比低于预设的高度阈值，则插入指定类型的QRS波；

如果高度比不小于高度阈值，则无需插入。

如：基于RR间期提前量显示的功能和批量修改区域起止时间的功能，对室上早模板进行修改：

e1：单击室上早模板，通过查看不同样本所处的tRR散点图，观察该tRR散点图中S属性的情况；

e2：滚动右侧滚动条，以滚动条上方RR间期提前量的数字为阈值；

e3：基于RR间期提前量，重新判断该时间区域的室上早心拍。实现分析人员希望分时间段改变室上早提前量阈值的要求。

基于上述动态心电图分析系统实现的基于波形节律两段式模板的动态心电图分析方法，其包括以下步骤。

S1：基于数据导入模块，获取所有待分析心拍的心电波样本，记作：待分析心电波样本。

S2：将待分析心电波样本，按照波形进行分类，生成波形模板；

波形模板的模板类型包括：N、V和X；

N型表示：窦性心拍；V类型表示：室性心拍；X型表示其他心拍。

S3：将波形模板显示在波形模板的批量审核界面，基于所述波形模板生成其他分析用图形工具，将所有分析用图形工具显示在波形模板的批量审核界面；

波形模板批量审核界面包括：

如图2所示，波形模板：对每个模板类型的心拍样本作为一个集合分别显示，将每个模板类型以所有样本的叠加平均波形显示，杂波模板以“问号”显示；

波形审批用样本图：以罗列形式显示大量指定心拍样本波形，每个显示以R波为中心，按照指定宽度显示心拍心电波波形；本实施例中，因为对于波形模板，不需要观察上一个心拍情况，所以指定宽度设置为500ms；

波形审批用波形叠加图：指定样本的波形叠加图；

波形审批用标准图：以指定时间为中心，显示指定通道的一定时间段的心电波。

S4：构建批量审核界面中各个图形之间的波形模板审批用联动逻辑，

波形模板审批用联动逻辑实现了各个图形之间同步实现批量修改过程，确保分析人员能够批量修改数据的同时保持各个模板、图形之间的同步联动。

S5：基于波形模板审批用联动逻辑，支持分析人员能够在QRS波形的角度，对芯片数据实现批量分析和修改待分析心电波样本。

将修改后的待分析心电波样本，记作：待处理心电波样本。

S6：根据样本的滞后率和提前量，将所有的待处理心电波样本分类，生成节律模板；

节律模板的模板类型包括：漏波模板和室上早模板。

S7：基于待处理心电波样本生成其他分析用图形工具，将节律模板和其他分析用图形工具都显示在节律模板的批量审核界面；

如图3所示，节律模板批量审核界面包括：

节律模板：对每个模板类型的心拍样本作为一个集合分别显示，漏波模板以+显示，室上早模板以时间最前的样本显示；

节律审批用样本图：以罗列形式显示大量指定心拍样本波形，每个显示以R波为中心按照指定宽度显示心拍心电波波形；因为对于节律模板，需要观察前后心拍情况，所以指定宽度设置为2000ms；

节律审批用tRR散点图：以每个心拍的时间为横坐标以RR间期为纵坐标绘制散点；散点图的时间区域默认值为1个小时；

节律审批用标准图：以指定时间为中心，显示指定通道的一定时间段的心电波。

S8：构建批量审核界面中各个图形工具之间的节律模板审批用联动逻辑。

S9：基于节律模板批量审核界面和节律模板审批用联动逻辑，支持分析人员实现对样本数据的批量审核和批量处理，完成对动态心电图的分析。

本申请技术方案中，基于波形模板和节律模板，将动态心电图分析过程分为两段，不但符合医学心电图判图过程中先看波形再看节律以确定心拍类型的原理；同时基于动态心电图分析系统为每一段分析过程都分别设计特定的编辑工具，不但能够引导分析人员按照本方法进行分析，同时基于本申请的波形模板批量审核界面和节律模板批量审核界面中提供的批量审核和批量修改工具，极大地方便了分析人员批量审核，提高编辑效率。

Claims (9)

1.基于波形节律两段式模板的动态心电图分析方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S1：获取所有待分析心拍的心电波样本，记作：待分析心电波样本；

S2：将所述待分析心电波样本，按照波形进行分类，生成波形模板；

波形模板的模板类型包括：N、V和X；

N型表示：窦性心拍；V类型表示：室性心拍；X型表示其他心拍；

S3：基于所述波形模板生成其他分析用图形工具，将所有分析用图形工具显示在波形模板的批量审核界面；

波形模板批量审核界面包括：

波形模板：对每个所述模板类型的心拍样本作为一个集合分别显示，将每个模板类型以所有样本的叠加平均波形显示，杂波模板以？显示；

波形审批用样本图：以罗列形式显示大量指定心拍样本波形，每个显示以R波为中心，按照指定宽度显示心拍心电波波形；

波形审批用波形叠加图：指定样本的波形叠加图；

波形审批用标准图：以指定时间为中心，显示指定通道的一定时间段的心电波；

S4：构建所述批量审核界面中各个图形之间的波形模板审批用联动逻辑；

S5：基于所述波形模板审批用联动逻辑，支持对所述待分析心电波样本在波形角度进行批量分析和修改；

将修改后的所述待分析心电波样本，记作：待处理心电波样本；

S6：根据样本的滞后率和提前量，将所有的所述待处理心电波样本分类，生成节律模板；

所述节律模板的模板类型包括：漏波模板和室上早模板；

S7：基于所述待处理心电波样本生成其他分析用图形工具，将所述节律模板和其他分析用图形工具都显示在节律模板的批量审核界面；

节律模板批量审核界面包括：

节律模板：对每个所述模板类型的心拍样本作为一个集合分别显示，漏波模板以+显示，室上早模板以时间最前的样本显示；

节律审批用样本图：以罗列形式显示大量指定心拍样本波形，每个显示以R波为中心按照指定宽度显示心拍心电波波形；

节律审批用tRR散点图：以每个心拍的时间为横坐标以RR间期为纵坐标绘制散点；散点图的时间区域默认值为1个小时；

节律审批用标准图：以指定时间为中心，显示指定通道的一定时间段的心电波；

S8：构建所述批量审核界面中各个图形工具之间的节律模板审批用联动逻辑；

S9：基于所述节律模板批量审核界面和所述节律模板审批用联动逻辑，实现对样本数据的批量审核和批量处理，完成对动态心电图的分析。

2.根据权利要求1所述基于波形节律两段式模板的动态心电图分析方法，其特征在于：所述波形模板审批用联动逻辑包括：

单击所述波形模板的处理：以所述波形模板包含的所有样本绘制波形审批用波形叠加图和波形审批用样本图，以所述波形模板包含的时间最小的样本心拍QRS波位置为时间波形审批用标准图；

框选所述波形审批用波形叠加图：

将波形审批用波形叠加图被框选区域的心拍样本集合记作：待重绘集合；

以所述待重绘集合为输入数据，重新绘制波形审批用样本图；以所述待重绘集合的时间最小的样本心拍QRS波位置为时间中心绘制波形审批用标准图；

框选所述波形审批用样本图：以所述波形审批用样本图中被框选的第一个样本心拍QRS波位置为时间中心，绘制波形审批用标准图。

3.根据权利要求1所述基于波形节律两段式模板的动态心电图分析方法，其特征在于：所述节律模板审批用联动逻辑包括：

单击所述节律模板的处理：以所述节律模板包含的所有样本绘制节律审批用样本图；以节律模板包含的时间最小的样本心拍QRS波的时间所处的小时区间绘制节律审批用tRR散点图；以节律模板包含的时间最小的样本心拍QRS波的时间为中心绘制节律审批用标准图；

框选所述节律审批用样本图：以框选的第一个样本心拍QRS波位置为时间中心绘制节律审批用标准图；以框选的第一个样本心拍QRS波时间所处的小时区间重新绘制节律审批用tRR散点图，在tRR散点图以竖直粗线表示该样本的时间位置，对该心拍样本形成散点以圆圈加粗表示，对该心拍的参考RR间期在竖线上以圆圈加粗表示，并显示其提前量信息或滞后率信息；

框选所述节律审批用tRR散点图：框选散点对应的心拍集合中，以时间最小的心拍QRS时间为中心重新绘制标准图。

4.基于波形节律两段式模板的动态心电图分析系统，其特征在于，其包括：数据导入模块、波形模板批量审核模块和节律模板批量审核模块；

所述数据导入模块支持批量导入待分析心电波样本，基于所述待分析心电波样本，生成波形模板，并将所述波形模板传递给所述波形模板批量审核界面；

所述波形模板批量审核模块中包括：波形模板批量审核界面和波形模板审批用联动逻辑；

所述波形模板批量审核界面中包括：波形模板、波形审批用样本图、波形审批用波形叠加图和波形审批用标准图；

所述波形模板批量审核模块将接收到的所述波形模板，显示在波形模板批量审核界面的波形模板区域；接收用户对波形模板区域的选择，根据所述波形模板审批用联动逻辑绘制波形审批用样本图、波形审批用波形叠加图和波形审批用标准图；

所述波形模板批量审核模块接收用户对所述波形模板批量审核界面中各个图形的操作，基于波形模板审批用联动逻辑实现各个图形之间的联动修改；所述波形模板批量审核模块支持的用户操作包括：单击所述节律模板、框选所述节律审批用样本图、框选所述节律审批用tRR散点图；

所述波形模板批量审核模块将用户修改后的所述待分析心电波样本，记作：待处理心电波样本，并将所述待处理心电波样本传递给所述节律模板批量审核模块；

所述节律模板批量审核模块包括：节律模板批量审核界面和节律模板审批用联动逻辑；

所述节律模板批量审核界面包括：节律模板、节律审批用样本图、节律审批用tRR散点图、节律审批用标准图；

所述节律模板批量审核模块接收到所述待处理心电波样本后，生成所述节律模板，并显示在所述节律模板批量审核界面的节律模板的显示区域；以每个所述待处理心电波样本的时间为横坐标以RR间期为纵坐标绘制所述节律审批用tRR散点图，并显示；所述节律模板批量审核模块接收用户对节律模板区域的选择，绘制所述节律审批用样本图和律审批用标准图；

所述波形模板批量审核模块接收用户对所述节律模板批量审核界面中各个图形的操作，基于波形模板审批用联动逻辑实现各个图形之间的联动修改；支持用户进行对样本数据的批量审核和批量处理；

所述批量审核包括：

基于所述节律审批用tRR散点图显示RR间期提前量：将指定起止点的时间区域对应的RR间期提前量以数字形式显示在所述批量审核界面中；

基于所述节律审批用tRR散点图切换区间：设置切换按钮实现，向前或向后切换显示节律审批用tRR散点图的小时区间；

所述批量处理包括：

基于所述节律审批用样本图批量修改心拍属性：批量修改框选心拍的属性为S或N；

基于所述节律审批用样本图批量插入心拍：在框选的心拍中，按照指定的高度阈值，寻找满足要求的极值点，在极值点之前插入指定类型的QRS波；

基于所述节律审批用tRR散点图批量修改心拍属性：批量修改框选心拍的属性为S或N；

基于所述节律审批用tRR散点图修改区域起止时间：节律审批用tRR散点图修改区域起止时间默认为1个小时，当用户需要缩小起止时间时，对区域起止时间进行修改。

5.根据权利要求4所述基于波形节律两段式模板的动态心电图分析系统，其特征在于：所述节律模板的区域中，还包括人工修改模板区域，经过用户手动修改的模板单独存放在所述人工修改模板区域；

所述数据导入模块中生成所述波形模板，具体包括以下步骤：

a1：预设一个聚类停止条件；

初始化样本需要i=1；

将所有的所述待分析心电波样本记作：待计算样本；

a2：将所述待计算样本通过QRS波聚类算法进行计算，形成聚类模板i；

a3：i = i+1；

a4：在所述待计算样本中去掉聚类模板i中的样，获取剩余的待分析心电波样本，记作：待计算样本；

循环步骤a2~a3，直至满足所述聚类停止条件；

a5：在所述待分析心电波样本去掉所有的聚类模板中心电波样本，剩余的心电波样本记作：待分样本；

a6：逐一计算得到每个聚类模板中的所有样本波形的叠加平均值，并输入到QRS波分类算法中，根据QRS波分类算法中包括的所述模板类型，得到每个聚类模板对应的模板类型；

所述模板类型包括：N、V和X；

N型表示：窦性心拍；V类型表示：室性心拍；X型表示其他心拍；

a7：将所述待分样本逐一输入到QRS波分类算法中，得到每个样本对应的类型，根据每个样本对应的类型，找对应的所述模板类型，相同的类型的样本放置到一个模板中，记作：杂波模板；

a8：将所有聚类模板和杂波模板统一记作：波形模板。

6.根据权利要求4所述基于波形节律两段式模板的动态心电图分析系统，其特征在于：所述聚类停止条件为：当满足下面任意一个条件时，停止计算；

条件1：i = 最大模板数量TmplNumLmt；

条件2：剩余样本数量TmplSplLmt≤待分析心电波样本1%；

其中，最大模板数量TmplNumLmt为模板分析时最大支持模板数据量；

所述剩余样本数量TmplSplLmt为心电波样本中包括的平均杂波数量。

7.根据权利要求4所述基于波形节律两段式模板的动态心电图分析系统，其特征在于：生成所述节律模板，具体包括以下步骤：

b1：逐一获取每一个所述待处理心电波样本，记作：当前心拍；

b2：计算所述当前心拍的属性参数；

所述属性参数包括：杂波参数、滞后率和提前量：

杂波参数 = RR_sum/RR_dom

滞后率 =(RR - RR_dom)/ RR_dom

提前量 =( RR_dom - RR)/ RR_dom

其中，RR_sum为当前心拍RR间期和后一个心拍RR间期之和，RR_dom为当前心拍的主导RR间期；RR为所述当前心拍的RR间期；

b3：基于所述属性参数，将当前心拍归类到对应的节律模板中；

所述节律模板包括：漏波模板和室上早模板；

具体包括以下步骤：

如果所述当前心拍的属性为N，同时满足以下漏波模板判断条件，则：当前心拍归入所述漏波模板；

漏波模板判断条件1：当前心拍的前后相邻心拍的属性都不是X；

漏波模板判断条件2：滞后率>1.8；

漏波模板判断条件3：当前心拍的基线区域至少有一个极值点；

其中，

所述极值点为：以该点为中心200ms窗口内的最大最小幅度差超过V_thd*0.5；

所述基线区域：从当前心拍前方200ms起，到上一个心拍R波后方300ms区域；

V_thd为：当前心拍R波为中心200ms窗口内最大最小幅度差；

如果所述当前心拍的属性为N，同时满足以下室上早模板判断条件，则：当前心拍属性变为S，同时将当前心拍归入所述室上早模板；

室上早模板判断条件1：当前心拍的前后相邻心拍的属性都不是X；

室上早模板判断条件2：提前量>0.25；

如果所述当前心拍的属性为X，且杂波参数∈[0.8,1.2]，则删除当前心拍。

8.根据权利要求4所述基于波形节律两段式模板的动态心电图分析系统，其特征在于：基于所述节律审批用tRR散点图对区域起止时间进行修改，具体包括以下步骤：

c1：设：当前tRR起止时间为：tStart、tEnd

指定重绘区域的时间中心点为tMid，则有：

K=（tEnd-tMid）/（tMid-tSart）

c2：设重绘区域的起止时间为：tStart’、 tEnd’；

指定重绘区域的时间起点tStart’，则有：

tEnd’=K*（tMid-tSart’）+tMid。

9.根据权利要求4所述基于波形节律两段式模板的动态心电图分析系统，其特征在于：所述节律模板批量审核界面中还包括：

基于所述节律审批用tRR散点图显示RR间期提前量：将指定起止点的时间区域对应的RR间期提前量以数字形式显示在所述批量审核界面中；基于所述节律审批用tRR散点图切换区间：设置切换按钮实现向前或向后切换显示节律审批用tRR散点图的小时区间。

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