TW202400082A - 基於心電圖訊號的指標數值之轉化方法及系統 - Google Patents

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Abstract

本發明係為一種基於心電圖訊號的指標數值之轉化方法及系統，其應用於一感測裝置無線連接一電子裝置，並感測一心電圖訊號，透過該電子裝置上傳該心電圖訊號至一伺服器，經該伺服器之拆解運算、特徵提取與幾何運算，因而產生對應之指標數值，藉此提供使用者直接經由指標數值直觀了解自身之心臟狀態。

Description

基於心電圖訊號的指標數值之轉化方法及系統
本發明係關於一種運算方法及系統，特別是一種基於心電圖訊號的指標數值之轉化方法及系統。
在世界衛生組織2018年發佈的統計資料中，2016年全球死亡案例總數5,690萬之中，缺血性心臟病與中風佔有1,765萬(31%)，且據統計，台灣民眾的十大死因之中有五項與心血管相關。僅以心血管疾病而論，其死亡率約10%，但若加上腦血管疾病、併發症的糖尿病等，則心血管疾病所導致之總死亡率甚至高達25%。因此，針對心血管疾病需要有一套專用的檢測方式，而明確地檢測出確實有心血管疾病的情況，特別是心電圖(ECG)檢測，需要有外力刺激下，方可有明顯刺激前後變化。
一般而言，「心血管檢查」主要分為非侵入式與侵入式兩種類型。現今較常見且方便的是採用非侵入式心血管檢查，例如:採用運動心電圖檢測(Exercise treadmill test)的方式，讓受測者在跑步機上跑步增加心臟耗氧量及身體體能的負荷，且專業檢測人員的指導下，使受測者依據測試狀態調整運動狀態，讓受測者的心臟因運動狀態而變化，導致心電圖上一併發生變化，藉以推斷受測者是否患有對應的疾病。
上述之運動心電圖是一種壓力試驗，是一種評估冠狀動脈疾病及嚴重程度的一種非侵襲性方法。測試時的運動使得運動負荷逐漸增加，讓受測者的心跳速率和收縮期血壓能安全的逐漸上升，而病人的血壓和心跳速率的乘積，稱作雙重乘積(double product)，是心肌氧氣消耗量很好的一個指標。如果心肌需氧量超過供給量，那麼心電圖就會出現心肌缺血的訊號變化。例如:罹患冠狀動脈疾病的病人休息時的心電圖可能是正常的，但在運動時因為氧氣需求量提高，且氧氣需求量大於氧氣供應量，可能使臨床上還未有症狀表現的冠狀動脈疾病反應在心電圖的訊號變化上。
一般來說，心電圖是以時間為單位記錄心臟的電生理活動，並通過接觸皮膚的電極捕捉且記錄下來的診療技術提供專業人員透過量測設備用來探測心臟的運作情形，但心電圖之量測為醫療體系之輔助量測項目，因此，就一般醫療檢測而言，民眾需要到至少區域性醫院規模之醫療場所進行掛號，方可讓對應之醫生進行看診，日常生活中民眾很少主動就醫檢測。
然而，依照標準的心電圖流程，無疑地，對受測者而言，一旦受測者為心臟病患者，則不容易承受標準流程。且一般人並未能輕易得知心電圖所代表的意義，因而需要前往專業檢測的醫療單位或檢測中心，方可進行心電圖的檢測並由專業檢測人員告知受測者之心電圖所代表的心血管情況。
雖然，3C產品於市面上不乏穿戴式裝置，且提供簡易的心率量測，但多屬於記錄性質或側重於心率相關的分析，如心率不整、自律神經失調、心房顫動等面向，而穿戴式裝置對於心臟本身的健康狀態的相關檢測，仍無法達到像醫院檢測的效果，也就是穿戴式裝置所提供之單一導聯ECG檢測要同時兼備方便量測又能解析出民眾可輕易了結的量測結果，存在著開發難度。
基於上述之問題，本發明提供一種基於心電圖訊號的指標數值之轉化方法及系統，其藉由一感測裝置感測一心電圖訊號，並交由一伺服器經拆解運算、特徵提取與幾何運算，因而產生對應之指標數值，藉由指標數值讓使用者可直接了解自身的健康狀況。
本發明之一目的，在於提供一種基於心電圖訊號的指標數值之轉化方法及系統，其藉由一伺服器經拆解運算、特徵提取與幾何運算一墊子裝置所上傳之心電圖訊號，因而產生對應之指標數值，進而提供使用者了解自身的身體狀況。
針對上述之目的，本發明提供一種基於心電圖訊號的指標數值之轉化方法，其應用於一感測裝置無線連接一電子裝置，並感測一第一心電圖訊號，該感測裝置透過該電子裝置上傳該第一心電圖訊號至一伺服器，該基於心電圖訊號的指標數值之轉化方法先由該伺服器對該第一心電圖訊號執行一拆解運算，而產生複數個第一分量，再由該伺服器依據該些個第一分量進行特徵提取，而產生複數個第一特徵值，接續由該伺服器依據該些個第一特徵值進行一幾何運算，而產生一指標數值，如此本發明即可讓該基於心電圖訊號的指標數值之轉化方法使心電圖訊號經轉換之多個運算提供較為直觀之指標數值，進而提供使用者可透過指標數值了解自身身體狀況。
本發明進一步提供一實施例，其在於該伺服器依據該些個第一特徵值進行一幾何運算，而產生一第一指標數值之步驟中，該伺服器設定該第一指標數值對應之複數個門檻值，該伺服器依據該些門檻值與該第一指標數值產生一第一狀態訊息。
本發明進一步提供一實施例，其在於依據該些個第一特徵值進行一幾何運算，而產生一第一指標數值之步驟後，更回傳該第一指標數值至該電子裝置並顯示該第一指標數值。
本發明進一步提供一實施例，其在於該電子裝置設定該第一指標數值對應之複數個門檻值，該電子裝置依據該些門檻值與該第一指標數值產生一第一狀態訊息並由該電子裝置顯示該第一指標數值與該第一狀態訊息。
本發明進一步提供一實施例，其在於該感測裝置更感測一第二心電圖訊號，該感測裝置經該電子裝置上傳該第二心電圖訊號至該伺服器，該轉化方法更進一步由該伺服器對該第二心電圖訊號執行該拆解運算，而產生複數個第二分量，接續依據該些個第二分量進行該特徵提取運算，而產生複數個第二特徵值，再依據該些個第二特徵值進行該幾何運算，而產生一第二指標數值，也就是每個心電圖訊號皆可轉化為各自對應之指標數值。
本發明進一步提供一實施例，其在於該伺服器依據該些個第二特徵值進行該幾何運算，而產生一第二指標數值之步驟中，該伺服器設定該第二指標數值對應之複數個門檻值，該伺服器更依據該些門檻值與該第二指標數值產生一第二狀態訊息。
本發明進一步提供一實施例，其在於更由該伺服器回傳該第二指標數值至該電子裝置並顯示該第二指標數值。
本發明進一步提供一實施例，其在於該電子裝置設定該第二指標數值對應之複數個門檻值，該電子裝置依據該些個門檻值與該第二指標數值產生一第二狀態訊息並由該電子裝置顯示該第二狀態訊息。
針對上述之目的，本發明提供一種基於心電圖訊號的指標數值之系統，其包含一感測裝置、一電子裝置與一伺服器，其中該感測裝置無線連接該電子裝置，該電子裝置連接該伺服器，該感測裝置感測一第一心電圖訊號，因而透過該電子裝置將該第一心電圖訊號上傳至該伺服器，該伺服器對該第一心電圖訊號執行一拆解運算，而產生複數個第一分量，該伺服器依據該些個第一分量進行特徵提取，而產生複數個第一特徵值，該伺服器依據該些個第一特徵值進行一幾何運算，而產生一第一指標數值。
本發明提供另一實施例，其在於該伺服器設定該指標數值對應之複數個門檻值，該伺服器依據該些門檻值與該指標數值產生一狀態訊息，該伺服器更回傳該第一狀態訊息與該第一指標訊息至該電子裝置。
本發明提供另一實施例，其在於該伺服器回傳該第一指標數值至該電子裝置。
本發明提供另一實施例，其在於該電子裝置設定該第一指標數值對應之複數個門檻值，該電子裝置依據該些門檻值與該第一指標數值產生一第一狀態訊息並由該電子裝置顯示該第一指標數值與該第一狀態訊息。
本發明提供另一實施例，其在於該感測單元更感測一第二心電圖訊號，並由該第一應用程式上傳至該伺服器，該伺服器更依據該第一心電圖訊號經該拆解運算產生複數個第二分量，更依據該些個第二分量經該特徵提取運算產生複數個第二特徵值，更依據該些個第二特徵值經該幾何運算產生一第二指標數值。
為使　貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：
在說明書及請求項當中使用了某些詞彙指稱特定的元件，然，所屬本發明技術領域中具有通常知識者應可理解，同一個元件可能會用不同的名詞稱呼，而且，本說明書及請求項並不以名稱的差異作為區分元件的方式，而是以元件在整體技術上的差異作為區分的準則。在通篇說明書及請求項當中所提及的「包含」為一開放式用語，故應解釋成「包含但不限定於」。再者，「耦接」一詞在此包含任何直接及間接的連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接一第二裝置，則代表第一裝置可直接連接第二裝置，或可透過其他裝置或其他連接手段間接地連接至第二裝置。
有鑑於上述先前技術中，心電圖之測試過於繁雜，且一般民眾不了解心電圖之波形代表的意思，以及心電圖檢測不方便，因此本發明提供一種基於心電圖訊號的指標數值之轉化方法及系統，其將心電圖訊號上傳至一伺服器，並經該伺服器之拆解運算、特徵提取與幾何運算，而產生對應之指標數值，因而提供指標數值讓一般民眾直觀地了解自身身體狀況。
在下文中，將藉由圖式來說明本發明之各種實施例來詳細描述本發明。然而本發明之概念可能以許多不同型式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。
首先，請參閱第1圖，其為本發明之一實施例之流程圖。如圖所示，本實施例之基於心電圖訊號的指標數值之轉換方法，其步驟包含
步驟S05: 感測第一心電圖訊號並上傳至伺服器；
步驟S10: 伺服器對第一心電圖訊號執行拆解運算，而產生第一分量；
步驟S20: 伺服器依據第一分量進行特徵提取，而產生第一特徵值；
步驟S30: 伺服器依據第一特徵值進行幾何運算，而產生指標數值；以及
步驟S35: 伺服器回傳資料至該電子裝置並顯示。
請一併參閱第2圖至第5B圖，其為揭示本發明之一實施例之基於心電圖訊號的指標數值之系統，本實施例之感測裝置為一穿戴式裝置10，因此本實施例之系統為包含該穿戴式裝置10、一電子裝置20與一伺服器30，該穿戴式裝置10包含一第一處理單元12、一感測單元14與一第一通訊單元16，該電子裝置20包含一第二處理單元22與一第二通訊單元24，該伺服器30包含一第三處理單元32、一第三通訊單元34與一儲存單元36。
其中本實施例之該穿戴式裝置10為指智慧型手表、智慧型手環或視覺穿戴裝置，例如:Apple Watch、小米手環或虛擬實境(VR)穿戴裝置，其中VR穿戴裝置為舉例，並非僅限於VR穿戴裝置，更可以是擴增實境(AR)穿戴裝置或混合實境(MR)穿戴裝置，而該電子裝置20為指一般消費性電子裝置，例如:智慧型手機、平板電腦或攜帶式影音裝置。而伺服器30為位於網路上之一大型計算機裝置，或為一雲端伺服器，或為一具備有雲端計算能力之遠端裝置。
本發明之基於心電圖訊號的指標數值之轉化方法為執行步驟S10至步驟S30，為進一步說明清楚本發明應用於該穿戴式裝置10，該穿戴式裝置10經該第一通訊單元16無線連接該電子裝置20之該第二通訊單元24，而無線連接該電子裝置20，且該電子裝置20經該第二通訊單元24連接該伺服器30之該三通訊單元34，而連接該伺服器30。因而於步驟S05中，如第2圖所示，該穿戴式裝置10之該第一處理單元12執行一第一應用程式APP1並透過該感測單元14感測一第一心電圖訊號ECG1，該應用程式APP透過該電子裝置20上傳該第一心電圖訊號ECG1至該伺服器30。
於步驟S10中，如第3圖所示，該伺服器30透過該第三處理單元32執行一拆解運算MD，將該第一心電圖訊號ECG1拆解為複數個第一分量CP1。該第三處理單元32為依據一總體型經驗模態分解法（Ensemble Empirical Mode Decomposition，EEMD）執行該拆解運算MD，因此針對類比訊號態樣之該第一心電圖訊號ECG1拆解成該些個第一分量CP1，其中針對該第一心電圖訊號ECG1於能量上進行拆解，即相當於將該第一心電圖訊號ECG1視為 ，因而拆解為複數個分量 、 …. 。
另外，該第三處理單元32在執行該拆解運算MD之後，更可進一步對該些個第一分量CP1進行分群分類，例如: 主波群QRS complex 以及副波群PQST，其為該第三處理單元32依據該第一心電圖訊號ECG之波形，即P波、PR段、QRS波群、ST段、T波、U波，其中QRS波群為心電圖中表示左右心室的快速去極化的表徵，且左右心室的肌肉是心臟較發達之肌肉組織，因此表現出來的波形也較為突出，進而在拆解運算上也可取得較佳之分量結果。
於步驟S20中，如第4圖所示，該伺服器30透過該第三處理單元32執行一特徵提取運算FE，對該些個第一分量CP1提取特徵值，而產生複數個第一特徵值F1。例如:該第三處理單元32依據一主成分分析演算法(PCA)執行該特徵提取運算FE，因而將該些個第一分量CP1分別提取出該些個第一特徵值F1，主要在於去除過度重複之分量，而留下差異較大之分量，尤其是本實施例以能量多寡呈現運算結果，更是需要去除重複之分量。此外，特徵提取運算FE更可由該第三處理單元32進一步依據該主波群QRS complex 以及該副波群PQST並從各單獨分量時頻能量及上述兩種波群彼此之間微妙的關聯變動進行特徵提取，因而提取出該些個第一特徵值F1。
於步驟S30中，如第5A圖所示，該伺服器30透過該第三處理單元32依據該些個第一特徵值F1進行一幾何運算CC，而產生一第一指標數值INDEX1，例如:針對該些個第一特徵值F1進行組合進行組合，並藉由該些個第一特徵值F1之間的向量關係以，求取出該第一指標數值INDEX1，即依據該些個第一特徵值F1經該幾何運算CC取得一唯一解，即為該第一指標數值INDEX1。其中，於步驟S30中，該第三處理單元32更可進一步正規化該第一指標數值INDEX1於0.0到10.0之間。
本實施例進一步包含步驟S35，如第5B圖所示，透過該伺服器32經該第三通訊單元34回傳該第一指標數值INDEX1至該電子裝置20，其中該第一指標數值INDEX1可藉由該電子裝置20顯示於其一第二顯示單元26之螢幕畫面上或者由該電子裝置20進一步傳送至該穿戴式裝置10，而顯示該第一指標數值INDEX1於該穿戴式裝置10之一第二顯示單元28之螢幕畫面上。藉此提供更為簡易之數值，讓使用者依據該穿戴式裝置10或該電子裝置20所顯示之該第一指標數值INDEX1的數值大小，判斷自身的身體狀態。
此外，本實施例進一步於步驟S30中，如第6A圖所示，更由該伺服器30之該第三處理單元32自一資料庫DB讀取複數個門檻值TH，並依據該些個門檻值TH與該第一指標數值INDEX1產生一第一狀態訊息M1，例如:門檻值分別為6、5、4、0，該第一指標數值INDEX1等於或大於6，該第一狀態訊息M1為良好(WELL)，該第一指標數值INDEX1等於5或在5與6之間，該第一狀態訊息M1為一般(ordinary)，該第一指標數值INDEX1等於4或在4與5之間，該第一狀態訊息M1為觀察(Beware)，該第一指標數值INDEX1小於4或在4與0之間，該第一狀態訊息M1為小心(Caution)，該第一指標數值INDEX1小於0，該第一狀態訊息M1為警報(Alert)。因此於步驟S35中，如第6B圖所示，本發明更可進一步讓該第一顯示單元16或該第二顯示單元28顯示該第一指標數值INDEX1所對應之第一狀態訊息M1。特別是小心(Caution)或警報(Alert)的訊息會進一步包含建議使用者盡速就醫之訊息，其中小心(Caution)的訊息建議使用者須找醫師進一步追蹤，警報(Alert)為建議使用者立即就醫。
除此之外，如第5C圖所示，更有一實施例為該電子裝置20執行一第二應用程式APP2依據該些個門檻值TH與該第一指標數值INDEX1產生該第一狀態訊息M1，藉此一併顯示於該顯示單元16上，換言之該些個門檻值TH儲存於該電子裝置20，並交由該電子裝置20之該第一處理單元12讀取該些個門檻值TH並依據該些個門檻值TH與該第一指標數值INDEX1產生該第一狀態訊息M1；或者，如第5D圖所示，另一實施例更由該穿戴式裝置10之該第一處理單元12所執行之第一應用程式APP1依據該些個門檻值TH與該第一指標數值INDEX1產生該第一狀態訊息M1，並控制該顯示單元26顯示該第一狀態訊息M1，換言之該些個門檻值TH儲存於該穿戴式裝置10，並由該第一應用程式APP1依據該些門檻值TH進行判斷，而產生對應之該第一狀態訊息M1。
請參閱第7圖，其為本發明之另一實施例之流程圖。其中，第1圖與第7圖之差異在於第7圖之步驟進一步包含感測一第二心電圖訊號進而取得一第二指標數值INDEX2，第7圖之實施例仍以穿戴式裝置10作為感測裝置之舉例說明。
本實施例之基於心電圖訊號的指標數值之轉換方法，其步驟包含
步驟S105:感測第一心電圖訊號並上傳至伺服器；
步驟S110: 伺服器對第一心電圖訊號執行拆解運算，而產生第一分量；
步驟S120: 伺服器依據第一分量進行特徵提取，而產生第一特徵值；
步驟S130: 伺服器讀取臨床資料並依據第一特徵值進行幾何運算，而產生第一指標數值；
步驟S135:伺服器 回傳第一指標數值至該電子裝置並顯示；
步驟S140:感測第二心電圖訊號並上傳至伺服器；
步驟S150: 伺服器對第二心電圖訊號執行拆解運算，而產生第二分量；
步驟S160: 伺服器依據第二分量進行特徵提取，而產生第二特徵值；
步驟S170: 伺服器依據第二特徵值進行幾何運算，而產生第二指標數值；以及
步驟S175:伺服器 回傳第二指標數值至該電子裝置並顯示。
其中步驟S105至步驟S135如同上述步驟S05至步驟S35，因此不再贅述。於步驟S140中，如第8A圖所示，該穿戴式裝置10之該感測單元14進一步感測該穿戴式裝置10之使用者的一第二心電圖訊號ECG2，並由該第一應用程式APP1透過該第一通訊單元16傳送至該第二通訊單元24，再由該第二通訊單元24傳送至該第三通訊單元34，其係用以傳送該第二心電圖訊號ECG2至該伺服器30。
於步驟S150中，如第8B圖所示，該伺服器30透過該第三處理單元32執行該拆解運算MD，而讓該第二心電圖訊號ECG2拆解為複數個第二分量CP2，並接續於步驟S160中，如第8B圖所示，該第三處理單元32執行該特徵提取運算FE，而自該些個第二分量CP2中提取出複數個第二特徵值F2，並接續於步驟S170中，如第8B圖所示，該第三處理單元32經該幾何運算CC組合該些個第二特徵值F2，因而取得一第二指標數值INDEX2。
進一步於步驟S175中，如第8C所示，該伺服器30經該第三通訊單元34回傳該第二指標數值INDEX2至該電子裝置20，因此該電子裝置20可直接顯示該第二指標數值INDEX2，或由該穿戴式裝置10顯示該第二指標數值INDEX2。
此外，另一實施例，更可如第9A圖所示，該電子裝置20執行一第二應用程式APP2依據該些個門檻值TH與該第二指標數值INDEX2產生該第二狀態訊息M2，藉此一併顯示於該第二顯示單元26上；或者如第9B圖所示，另一實施例更由該穿戴式裝置10之該第一處理單元12所執行之第一應用程式APP1依據該些個門檻值TH與該第二指標數值INDEX2產生該第二狀態訊息M2，並控制該第一顯示單元16顯示該第二狀態訊息M2。
更有另一實施例，進一步於步驟S170中，如第10A圖所示，該伺服器30之該第三處理單元32除了產生第二指標數值INDEX2，更自一資料庫DB讀取複數個門檻值TH，並依據該些個門檻值TH與該第二指標數值INDEX2產生一第二狀態訊息M2。因此於步驟S175中，如第10B圖所示，該伺服器30回傳該第二指標數值INDEX2與對應之第二狀態訊息M2至該電子裝置20，本發明更可進一步讓該第一顯示單元16或該第二顯示單元28顯示該第二指標數值INDEX2與對應之第二狀態訊息M2。
以上所述之實施例，本發明之基於心電圖訊號的指標數值之轉化方法及系統係為提供一使用者使用一iPhone手機(即電子裝置20)與一APPLE Watch(即穿戴式裝置10)，其中該APPLE Watch上執行一第一應用程式APP1，用以分次感測該使用者之該第一心電圖訊號ECG1與該第二心電圖訊號ECG2，並將該運動前心電圖訊號ECG1與該運動後心電圖訊號ECG2經由該iPhone手機上傳至該第一應用程式APP1關聯之該伺服器30，因此該伺服器30接續分批次針對該第一心電圖訊號ECG1與該第二心電圖訊號ECG2進行該拆解運算MD，因而分別取得對應該第一心電圖訊號ECG1與該第二心電圖訊號ECG2之該些個第一分量CP1與該些個第二分量CP2並分別對該些個第一分量CP1與該些個第二分量CP2進行分類分群，因而分別形成該主波群QRS complex 以及該副波群PQST，接續分別依據該些個第一分量CP1與該些個第二分量CP2及對應之該主波群QRS complex與該副波群PQST，而分別產生該些個第一特徵值F1與該些個第二特徵值F2，進一步由該第三處理單元32分批次依據該些個第一特徵值F1與該些個第二特徵值F2進行該幾何運算CC，而分別對應產生該第一指標數值INDEX1與該第二指標數值INDEX2，如此不需要分階段量測不同運動狀態下之心臟狀態，可減少生理負擔。
接續上述，更可進一步由該伺服器30之該第三處理單元32依據該些個門檻值TH分別對該第一指標數值INDEX1與該第二指標數值INDEX2產生對應之該第一狀態訊息M1與該第二狀態訊息M2，並依據該第一指標數值INDEX1與該第二指標數值INDEX2為5.2與5.4，因而判斷該指標數值INDEX對應之該第一狀態訊息M1與該第二狀態訊息M2皆為對應於一般(Ordinary)，藉此，提供該第一指標數值INDEX1與該第二指標數值INDEX2與對應之該第一狀態訊息M1與該第二狀態訊息M2傳送至對應之電子裝置20，或進一步傳送至該穿戴式裝置10，其係用以顯示該第一指標數值INDEX1與該第二指標數值INDEX2與對應之該第一狀態訊息M1與該第二狀態訊息M2。
此外，本發明更可交由該電子裝置20之該第二應用程式APP2於分別接收到該第一指標數值INDEX1與該第二指標數值INDEX2後，分別依據該些個門檻值TH對該第一指標數值INDEX1與該第二指標數值INDEX2產生對應之該第一狀態訊息M1與該第二狀態訊息M2，藉此進一步於該電子裝置20分別顯示該第一指標數值INDEX1與該第二指標數值INDEX2與對應之該第一狀態訊息M1與該第二狀態訊息M2；進一步更可由該穿戴式裝置10於分別接收到該第一指標數值INDEX1與該第二指標數值INDEX2後，進一步由該第二處理單元22依分別據該些個門檻值TH分別對該第一指標數值INDEX1與該第二指標數值INDEX2產生對應之該第一狀態訊息M1與該第二狀態訊息M2，藉此進一步於該穿戴式裝置10分別顯示該第一指標數值INDEX1與該第二指標數值INDEX2與對應之該第一狀態訊息M1與該第二狀態訊息M2。如此一般民眾可直接透過該第一狀態訊息M1與該第二狀態訊息M2了解自身健康狀況變化，而不需解讀複雜的心電圖，即可直接獲得其自身健康狀況變化，或者進一步應用於簡化之運動心電圖，而量測運動前、後之心電圖訊號。
舉例來說:
一併參考第1圖至第11圖，本舉例說明係以智慧手錶作為穿戴式裝置之舉例說明。以下為詳述。
一使用者配戴一APPLE 智慧手錶(即本發明所述之穿戴式裝置10)，該APPLE智慧手錶上的一處理單元(相當於本發明所述之穿戴式裝置10之一第一處理單元12)，透過該APPLE智慧手錶上的一感測單元14感測該使用者之一手臂，即透過單一導聯(SINGLE Lead)量測到該使用者之一第一心電圖訊號ECG1，該APPLE智慧手錶上所執行之第一應用程式APP1即會透過該電子裝置20，將該第一心電圖訊號ECG1傳送至該伺服器30，因而讓該伺服器30對該第一心電圖訊號ECG1進行拆解運算MD、特徵提取運算FE與幾何運算CC，而讓該第一心電圖訊號ECG1拆解為複數個第一分量CP1，再經提取出複數個第一特徵值F1，藉此獲得對應之第一指標數值INDEX1，如此即可提供該使用者透過該第一指標數值INDEX1進一步了解心臟狀態。
此外，該伺服器30更可回傳該第一指標數值INDEX1至該電子裝置20，因而讓該APPLE智慧手錶或該電子裝置20顯示該第一指標數值INDEX1，對此，該伺服器30更進一步依據該第一指標數值INDEX1比對至少一門檻值TH，而取得該第一狀態訊息M1，即該伺服器30提供該第一指標數值INDEX1與對應之該第一狀態訊息M1至該電子裝置20，而連線至該電子裝置20之該APPLE智慧手錶(即穿戴式裝置10)即可一併讀取該第一指標數值INDEX1與對應之該第一狀態訊息M1，並將顯示於該顯示單元18上。
除了可由該伺服器30提供對應之該第一狀態訊息M1之外，更可由該電子裝置20內所執行之第二應用程式APP2依據該第一指標數值INDEX1比對至少一門檻值TH，而取得該第一狀態訊息M1，因而顯示於該電子裝置20之該第二顯示單元26上，或者是由該穿戴式裝置10所執行之第一應用程式APP1依據該第一指標數值INDEX1比對至少一門檻值TH，而取得該第一狀態訊息M1，因而顯示於該第一顯示單元18上。
當該使用者於看到該第一指標數值INDEX1為6.8，與對應之該第一狀態訊息M1為良好時，該使用者不太擔心自身的心臟狀態，但是當該使用者於看到該第一指標數值INDEX1為3.8，與對應之該第一狀態訊息M1為小心(Caution)時，該使用者則是需要擔心是否要先就醫，並透過心臟外科醫師進一步了解自己的心臟狀態。如此，本發明透過該第一指標數值INDEX1與對應之該第一狀態訊息M1讓該使用者直觀了解自身的心臟狀況，而無須自己判讀該第一心電圖訊號之波形是否有任何徵兆，以及對應之心臟狀態。
另外，該使用者更可在分次量測心電圖訊號，因而讓該穿戴式裝置10在情緒起伏的前、後分別量測到不同心電圖訊號，例如:第一心電圖訊號ECG1與第二心電圖訊號ECG2，經由本發明之轉化方法，而取得不同指標數值INDEX1、INDEX2，藉此，該使用者即可在不同指標數值得知心臟狀態有所變化，當該些指標數值INDEX1、INDEX2之變化為增加數值，例如:5.2增加到5.8，對應的是心臟狀態沒問題，反倒是當該些指標數值INDEX1、INDEX2之變化為減少數值，例如:5.2減少到3.8，對應的是心臟狀態需要小心，因此使用者需要小心並考慮是否就醫。因此，該使用者可透過該些指標數值INDEX1、INDEX2直觀自身的心臟狀態。此外，本發明更可應用於運動前後的心電圖訊號量測、治療前後的心電圖訊號量測、睡眠前後的心電圖訊號量測、或者任何會影響心血管而導致心電圖訊號發生變化，都可藉由本發明獲得指標數值與對應之狀態訊息。
本發明之感測裝置不限於上述之穿戴式裝置10，更可應用於方向盤50之二握持感測器51、52，如第12圖所示，現今車載裝置流行的是支援藍牙(Bluetooth)，因此本實施例之該電子裝置20更可經由藍牙之無線傳輸介面連接握持感測器50，藉此，由二握持感測器51、52感測第一心電圖訊號ECG1，並經攔牙傳送至該電子裝置20，以傳送至該伺服器30，交由該伺服器30進行拆解運算MD、特徵提取運算FE與幾何運算CC，藉此獲得對應之第一指標數值INDEX1，而該電子裝置20更可進一步透過該伺服器30提供對應之該第一狀態訊息M1，更可由該電子裝置20自身儲存門檻值TH而產生對應之該第一狀態訊息M1。除了可以在該電子裝置20顯示該第一指標數值INDEX1與對應之該第一狀態訊息M1，更可由該穿戴式裝置10顯示該第一指標數值INDEX1與對應之該第一狀態訊息M1。
此外，本發明更可應用於跑步機，跑步機60之控制面板62更可無線連接該電子裝置20，因此，如第13圖所示，本實施例之感測裝置為應用於跑步機60之二握把63、64上的二握把感測器632、642，其餘連接關係以及該第一指標數值INDEX1及對應之該第一狀態訊息M1之產生方式同於上一實施例，因此不再贅述。
綜上所述，本發明提供一種基於心電圖訊號的指標數值之轉化方法及系統，其透過拆解運算、對心電圖訊號執行拆解運算、特徵提取與幾何運算，進而獲得對應之指標數值，藉此比對該指標數值與該些個門檻值因而產生對應之一狀態訊息，因此搭配該指標數值與該狀態訊息，即可讓使用者直接了解自身健康狀態，而無須解讀繁雜之心電圖訊號的波形。
故本發明實為一具有新穎性、進步性及可供產業上利用者，應符合我國專利法專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈  鈞局早日賜准專利，至感為禱。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
10:穿戴式裝置 12:第二處理單元 14:感測單元 16:第二通訊單元 18:第二顯示單元 20:電子裝置 22:第一處理單元 24:第一通訊單元 26:第一顯示單元 30:伺服器 32:第三處理單元 34:第三通訊單元 36:儲存單元 50:方向盤 51:握持感測器 52:握持感測器 60:跑步機 62:控制面板 63:握把 632:握把感測器 64:握把 642:握把感測器 CC:幾何運算 CP1:第一分量 CP2:第二分量 ECG1:第一心電圖訊號 ECG2:第二心電圖訊號 MD:拆解運算 FE:特徵提取運算 F1:第一特徵值 F2:第二特徵值 INDEX1:第一指標數值 INDEX2:第二指標數值 M1:第一狀態訊息 M2:第二狀態訊息 TH:門檻值 S05~S35:步驟 S105~S135:步驟
第1圖：其為本發明之一實施例之流程圖； 第2圖：其為本發明之一實施例之基於心電圖訊號的指標數值之系統之ECG傳輸示意圖； 第3圖：其為本發明之一實施例之基於心電圖訊號的指標數值之系統之拆解運算示意圖； 第4圖：其為本發明之一實施例之基於心電圖訊號的指標數值之系統之傳輸示意圖； 第5A圖：其為本發明之一實施例之基於心電圖訊號的指標數值之系統之產生第一指標數值示意圖； 第5B圖：其為本發明之一實施例之基於心電圖訊號的指標數值之系統之回傳第一指標數值之示意圖； 第5C圖：其為本發明之另一實施例之基於心電圖訊號的指標數值之系統之穿戴式裝置產生第一狀態訊息之示意圖； 第5D圖：其為本發明之另一實施例之基於心電圖訊號的指標數值之系統之電子裝置產生第一狀態訊息之示意圖； 第6A圖：其為本發明之另一實施例之基於心電圖訊號的指標數值之系統之產生第一指標數值與第一狀態訊息之示意圖； 第6B圖：其為本發明之另一實施例之基於心電圖訊號的指標數值之系統之回傳第一指標數值與第一狀態訊息之示意圖； 第7圖：其為本發明之另一實施例之流程圖； 第8A圖：其為本發明之另一實施例之基於心電圖訊號的指標數值之系統之傳輸示意圖； 第8B圖：其為本發明之一實施例之基於心電圖訊號的指標數值之系統之產生第一指標數值之示意圖 第8C圖：其為本發明之一實施例之基於心電圖訊號的指標數值之系統之回傳第一指標數值之示意圖； 第9A圖：其為本發明之另一實施例之基於心電圖訊號的指標數值之系統之穿戴式裝置產生第一狀態訊息之示意圖； 第9B圖：其為本發明之另一實施例之基於心電圖訊號的指標數值之系統之電子裝置產生第一狀態訊息之示意圖； 第10A圖：其為本發明之另一實施例之基於心電圖訊號的指標數值之系統之產生第二指標數值與第二狀態訊息之示意圖； 第10B圖：其為本發明之另一實施例之基於心電圖訊號的指標數值之系統之回傳第二指標數值與第二狀態訊息之示意圖； 第11圖：其為本發明之穿戴式裝置之舉例說明之示意圖； 第12圖：其為本發明之方向盤之舉例說明之示意圖；以及 第13圖：其為本發明之跑步機之舉例說明之示意圖。
S05~S35:步驟

Claims (13)

  1. 一種基於心電圖訊號的指標數值之轉化方法，其應用於一感測裝置無線連接一電子裝置，該感測裝置感測一第一心電圖訊號，該第一應用程式透過該電子裝置上傳該第一心電圖訊號至一伺服器，該基於心電圖訊號的指標數值之轉化方法之步驟包含： 該伺服器對該第一心電圖訊號執行一拆解運算，而產生複數個第一分量； 該伺服器依據該些個第一分量進行一特徵提取運算，而產生複數個第一特徵值；以及 該伺服器依據該些個第一特徵值進行一幾何運算，而產生一第一指標數值。
  2. 如請求項1所述的基於心電圖訊號的指標數值之轉化方法，其中於該伺服器依據該些個第一特徵值進行一幾何運算，而產生一第一指標數值之步驟中，該伺服器設定該第一指標數值對應之複數個門檻值，該伺服器依據該些門檻值與該第一指標數值產生一狀態訊息。
  3. 如請求項1所述的基於心電圖訊號的指標數值之轉化方法，其中於依據該些個第一特徵值進行一幾何運算，而產生一第一指標數值之步驟後，更包含: 該伺服器回傳該第一指標數值至該電子裝置並顯示該第一指標數值。
  4. 如請求項3所述的基於心電圖訊號的指標數值之轉化方法，其中該電子裝置設定該第一指標數值對應之複數個門檻值，該電子裝置依據該些個門檻值與該第一指標數值產生一第一狀態訊息並由一穿戴式裝置或該電子裝置顯示該第一指標數值與該第一狀態訊息。
  5. 如請求項1所述的基於心電圖訊號的指標數值之轉化方法，其中該感測裝置更感測一第二心電圖訊號，該感測裝置透過該電子裝置上傳該第二心電圖訊號至該伺服器，該基於心電圖訊號的指標數值之轉化方法之步驟更包含: 該伺服器對該第二心電圖訊號執行該拆解運算，而產生複數個第二分量； 該伺服器依據該些個第二分量進行該特徵提取運算，而產生複數個第二特徵值；以及 該伺服器依據該些個第二特徵值進行該幾何運算，而產生一第二指標數值。
  6. 如請求項5所述的基於心電圖訊號的指標數值之轉化方法，其中於該伺服器依據該些個第二特徵值進行該幾何運算，而產生一第二指標數值之步驟中，該伺服器設定該第二指標數值對應之複數個門檻值，該伺服器更依據該些門檻值與該第二指標數值產生一第二狀態訊息。
  7. 如請求項5所述的基於心電圖訊號的指標數值之轉化方法，更包含: 該伺服器回傳該第二指標數值至該電子裝置並顯示該第一指標數值。
  8. 如請求項7所述的基於心電圖訊號的指標數值之轉化方法，其中該電子裝置設定該第二指標數值對應之複數個門檻值，該電子裝置依據該些個門檻值與該第二指標數值產生一第二狀態訊息並由一穿戴式裝置或該電子裝置顯示該第二狀態訊息。
  9. 一種基於心電圖訊號的指標數值之系統，其包含: 一感測裝置，設有一感測單元，該感測單元感測一第一心電圖訊號； 一電子裝置，無線連接該穿戴式裝置，並接收該第一心電圖訊號；以及 一伺服器，連接該電子裝置，該電子裝置上傳該第一心電圖訊號至該伺服器，該伺服器對該第一心電圖訊號執行一拆解運算，而產生複數個第一分量，該伺服器依據該些個第一分量進行特徵提取，而產生複數個第一特徵值，該伺服器依據該些個第一特徵值進行一幾何運算，而產生一第一指標數值。
  10. 如請求項9所述的基於心電圖訊號的指標數值之系統，其中該伺服器設定該第一指標數值對應之複數個門檻值，該伺服器依據該些門檻值與該第一指標數值產生一第一狀態訊息，該伺服器更回傳該第一狀態訊息與該第一指標訊息至該電子裝置並由該電子裝置或一穿戴式裝置顯示該第一指標數值與該第一狀態訊息。
  11. 如請求項9所述的基於心電圖訊號的指標數值之系統，其中該伺服器回傳該第一指標數值至該電子裝置。
  12. 如請求項11所述的基於心電圖訊號的指標數值之系統，其中該電子裝置設定該第一指標數值對應之複數個門檻值，該電子裝置依據該些門檻值與該第一指標數值產生一第一狀態訊息並由該電子裝置或一穿戴式裝置顯示該第一指標數值與該第一狀態訊息。
  13. 如請求項7所述的基於心電圖訊號的指標數值之系統，該感測單元更感測一第二心電圖訊號，並由該電子裝置上傳至該伺服器，該伺服器更依據該第二心電圖訊號經該拆解運算產生複數個第二分量，更依據該些個第二分量經該特徵提取運算產生複數個第二特徵值，更依據該些個第二特徵值經該幾何運算產生一第二指標數值。
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