TWI805375B

TWI805375B - 一種分析靜態心電圖的方法

Info

Publication number: TWI805375B
Application number: TW111118712A
Authority: TW
Inventors: 王駿麟; 魏秋建; 張秉庠; 林宥絍
Original assignee: 王駿麟; 魏秋建; 張秉庠
Priority date: 2022-05-19
Filing date: 2022-05-19
Publication date: 2023-06-11
Also published as: TW202345748A

Abstract

一種分析靜態心電圖的方法，包含：建立資料庫；資料庫分組；決定分組閥值；處理待判定的靜態心電圖。

Description

一種分析靜態心電圖的方法

本發明為關於一種分析心電圖的方法，尤其是關於一種分析靜態心電圖的方法。

一般而言，靜態心電圖可查出心跳率是否過慢或過快、是否有持續性心律不整。但是有些人即使冠狀動脈阻塞程度已經超過70%，在休息狀態時不會有胸痛、胸悶等症狀，只有在運動狀態時候才有胸痛、胸悶等不適症狀，靜態心電圖不見得能檢查出這種陣發性心臟疾病，此時就必須利用運動心電圖對心臟進行壓力測試檢查。

正常情況下，運動後的心跳會變快、血壓會上升，如果受檢者心跳血壓反而變慢或下降，顯示心臟可能嚴重缺氧。運動心電圖檢查雖無侵入性，但對於有潛在心臟血管病變者則具危險性，一旦冠狀動脈血管已有阻塞，運動會增加心臟負荷及耗氧量，恐易誘發急性心肌梗塞發作。

此外，有些身體情況並不適合做運動心電圖檢查，例如因不穩定心肌梗塞所引起的胸痛、有骨質疏鬆問題、年紀太大跑不動，或平時很少運動，連快走或跑步5、6分鐘都很勉強的人。

運動心電圖雖可了解心臟缺氧、血管是否阻塞，但無法得知冠狀動脈血管阻塞的輕重程度，這部份需靠心臟電腦斷層掃描(CT)檢查，測得血管阻塞的百分比。

本發明提供一種分析靜態靜電圖的方法，包含：建立一資料庫，包含複數筆靜態心電圖資料，每一筆該些靜態心電圖資料至少包含一靜態心電圖波形及相對應之複數個分量，其中該些分量之一總分量數為i，且至少包含時序上最早產生之前三個本質模態函數，依序為C1、C2、C3，其中｜Ci｜=√(∫(Ci．Ci)dt)，且Ctotal=√(Σ｜Ci｜．｜Ci｜)；將該些靜態心電圖資料分組，其中該些缺乏一相對應之心臟電腦斷層掃描結果之該些靜態心電圖資料，形成一對照組，其中包含一相對應之心臟電腦斷層掃描結果，且該結果包含一冠狀動脈阻塞程度大於一阻塞閥值之該些靜態心電圖資料，形成一第一優先組，其中包含另一相對應之心臟電腦斷層掃描結果，且該結果包含另一冠狀動脈阻塞程度小於一阻塞閥值之該些靜態心電圖資料，形成一第二優先組；該些資料庫中每一筆靜態心電圖資料，分別計算對應之一活動指標=(W1．｜C1｜+W2．｜C2｜+W3．｜C3｜)/｜Ctotal｜，其中W1、W2、W3分別為賦予C1、C2、C3之一權重參數，接著對分組之後的同一組中所有的活動指標加總之後取平均，分別得到一對照組分組閘值VM1，一第一優先組分組閘值VM2，一第二優先組分組閘值VM3，其中W1、W2、W3的挑選，根據以下原則：(1)(W1+W2+W3)小於1；(2)W1≧W2≧W3；(3)要能使得VM2、VM3分別和VM1統計上有顯著差異；取得一待判定靜態心電圖，計算出待判定之一活動指標；以及將待判定之該活動指標與VM1、VM2、VM3做比較。

10:靜態心電圖

11~18:第1~8分量

19:餘量

21:建立資料庫

22:資料庫分組

23:決定分組閥值

24:處理待判定的靜態心電圖

圖1為靜態心電圖及其分解後之各分量。

圖2為根據本發明之分析靜態心電圖之方法的流程圖。

圖3為根據本發明之一實施例，顯示分組閘值之間相對關係之示意圖。

圖4為根據本發明之另一實施例，顯示分組閘值之間相對關係之示意圖。

利用電腦進行資料處理，於一實施例，Hilbert-Huang Transformation(HHT)可利用經驗模態分解法(empirical mode decomposition,EMD)將原來訊號分解成多個本質模態函數(intrinsic mode function,IMF)，再把本質模態函數當作展開的基底。其他常用的時頻分析還包含短時傅立葉變換(STFT)、小波變換(WT)等、魏格納威利分佈(WVD)、CWD分佈(Choi-Williams distribution)。

參考圖1，一般而言，利用心電圖量測儀取得的靜態心電圖，去除雜訊後，靜態心電圖x(t)10可以用EMD分解成第1分量(C1)11，第2分量(C2)12，第3分量(C3)13…第8分量(C8)18，以及餘量(r)19。分解的時序上，第1分量(C1)11最早產生，其次是第2分量(C2)12，其他分量以此類推。在做訊號處理時，可以取前8個分量11~18來代表原本的靜態心電圖10，也可能只取前6個分量。

於一實施例，定義各分量的能量指標｜Ci｜=√(∫(Ci．Ci)dt)，積分的範圍，例如在訊號穩定之後取4秒，甚或更長一點取10秒。而靜態心電圖的能量指標Ctotal=√(Σ｜Ci｜．｜Ci｜)。

參考圖2，為本發明之一實施例，一種分析靜態心電圖的方法，可以藉此判定有無冠狀動脈阻塞，以及阻塞的輕重程度。此方法包含：步驟21，建立資料庫；步驟22，資料庫分組；步驟23，決定分組閥值；步驟24，處理待判定的靜態心電圖。

於步驟21和22，收集靜態狀態心電圖資料來建立資料庫並分組。有些人進一步做了動態心電圖檢查，可能因為醫生認為沒有症狀顯示需要做更進一步檢查，或是受檢者因為費用負擔過重，或是時間無法配合所以沒有做心臟電腦斷層掃描(CT)。此類的靜態狀態心電圖資料，歸類為對照組，假設其冠狀動脈沒有阻塞，或者是阻塞狀況極為輕微，可以視為冠狀動脈處於不需要特別醫療處置的狀態。

有伴隨CT結果的心電圖，可以知道冠狀動脈的阻塞的數據。於一實施例，阻塞程度以50%為界。此類靜態心電圖，歸類為第一優先組。小於50%的，歸類為第二優先組。如此，資料庫共包含三組資料，一組是對照組，一組是第一優先組，一組是第二優先組。

於一實施例，資料庫中，沒有伴隨CT結果的心電圖歸類為對照組；另外有伴隨CT結果的心電圖歸類為優先組。

於一實施例，資料庫中每個靜態心電圖都要利用EMD分解出第1到第8分量，並計算出相對應的能量指標｜C1｜、｜C2｜、｜C3｜…｜C8｜，以及Ctotal。於是資料庫中每一筆靜態心電圖資料，除了原始的靜態心電圖之外，至少還會再加上計算出來的能量指標。而第一優先組和第二優先組的每一筆靜態心電圖資料，另外還會有冠狀動脈阻塞的數據。

於一實施例，資料庫中每一筆靜態心電圖資料，除了原本的靜態心電圖之外，至少還會再加上計算出來的能量指標。而優先組的每一筆靜態心電圖資料，另外還會有冠狀動脈阻塞的數據。

於步驟23，決定分組閥值。每一筆靜態心電圖資料計算出所相對應的活動指標為(W1．｜C1｜+W2．｜C2｜+W3．｜C3｜)/｜Ctotal｜，其中W1、W2、W3分別是賦予｜C1｜、｜C2｜、｜C3｜的權重參數。分別對同一組中，所有靜態心電圖資料的活動指標加總之後再取平均，得到對照組的分組閘值VM1，第一優先組的分組閘值VM2，第二優先組的分組閘值VM3。

於一實施例，對照組的分組閘值VM1，優先組的分組閘值VM2。

權重參數W1、W2、W3的挑選，根據以下原則：(1)(W1+W2+W3)小於1；(2)W1≧W2≧W3；(3)要能使得VM2、VM3分別和VM1統計上有顯著差異，亦即統計上的相關性要小於0.05。於一實施例，W1為0.3~0.4，W2為0.3~0.4，W3為0.1~0.2。參考圖4，於一實施例，VM1為22.30%，VM2為30.75%，VM3為26.72%，VM3和VM1之間的統計上的相關性小於0.001，VM2和VM1之間的統計上的相關性小於0.008。

參考圖3，於一實施例，對照組的分組閘值VM1為22.30%，優先組的分組閘值VM2為27.96%，VM2和VM1之間的統計上的相關性小於0.001。

決定了各個分組閘值和各個權重參數之後，資料庫中，每一筆包含冠狀動脈阻塞數據的靜態心電圖資料，也都有了相對應的活動指標，如此可以建立活動指標和冠狀動脈阻塞數據之間的對應關係。

步驟24，處理待判定的靜態心電圖。於一實施例，資料庫之外，取得一待判定的靜態心電圖，就以EMD分解出8個分量，然後利用這8個分量計算出待判定的活動指標。

步驟25，判斷冠狀動脈阻塞程度。將待判定的活動指標和資料庫各分組的分組閘值做比較。於一實施例，小於22.30%屬於第一組，介於22.30%和26.72%之間為第二組，大於26.72%為第三組。

於一實施例，小於22.30%屬於第一組，大於22.30%為第二組。

21:建立資料庫

22:資料庫分組

23:決定分組閥值

24:處理待判定的靜態心電圖

Claims

一種分析靜態心電圖的方法，包含：建立一資料庫，包含收集複數筆靜態心電圖資料，每一筆該些靜態心電圖資料至少包含一靜態心電圖波形及相對應之複數個分量，其中該些分量之一總分量數為i，且至少包含時序上最早產生之前三個本質模態函數，依序為C1、C2、C3，其中｜Ci｜=√(∫(Ci．Ci)dt)，且Ctotal=√(Σ｜Ci｜．｜Ci｜)；將該些靜態心電圖資料分組，其中缺乏一相對應之心臟電腦斷層掃描結果之每一筆該些靜態心電圖資料，集合形成一對照組，其中包含一相對應之心臟電腦斷層掃描結果，且該結果包含一相對應之冠狀動脈阻塞數據大於一阻塞閥值之每一筆該些靜態心電圖資料，集合形成一第一優先組，其中包含另一相對應之心臟電腦斷層掃描結果，且該結果包含另一相對應冠狀動脈阻塞數據小於一阻塞閥值之每一筆該些靜態心電圖資料，集合形成一第二優先組；該資料庫中每一筆靜態心電圖資料，分別計算一相對應活動指標=(W1．｜C1｜+W2．｜C2｜+W3．｜C3｜)/｜Ctotal｜，其中W1、W2、W3分別為賦予C1、C2、C3之一權重參數，接著對分組之後的同一組中所有的活動指標加總之後取平均，分別得到一對照組分組閘值VM1，一第一優先組分組閘值VM2，一第二優先組分組閘值VM3，其中W1、W2、W3的挑選，根據以下原則：(1)(W1+W2+W3)小於1；(2)W1≧W2≧W3；(3)要能使得VM2、VM3分別和VM1統計上有顯著差異；取得一待判定靜態心電圖，計算出待判定之一活動指標；以及將待判定之該活動指標與VM1、VM2、VM3做比較。
如請求項1所述之方法，其中該冠狀動脈之該阻塞閥值為50%。
如請求項1所述之方法，其中該些本質模態函數是利用一經驗模態分解法來產生。
如請求項1所述之方法，其中該第一優先組及該第二優先組中的每一筆該些靜態心電圖資料，所包含之該相對應冠狀動脈阻塞數據以百分比來表示。
如請求項4所述之方法，其中該第一優先組及該第二優先組中，建立一活動指標和冠狀動脈阻塞數據的對應關係。
一種分析靜態心電圖的方法，包含：建立一資料庫，包含收集複數筆靜態心電圖資料，每一筆該些靜態心電圖資料至少包含一靜態心電圖波形及相對應之複數個分量，其中該些分量之一總分量數為i，且至少包含時序上最早產生之前三個本質模態函數，依序為C1、C2、C3，其中｜Ci｜=√(∫(Ci．Ci)dt)，且Ctotal=√(Σ｜Ci｜．｜Ci｜)；將該些靜態心電圖資料分組，其中缺乏一相對應之心臟電腦斷層掃描結果之每一筆該些靜態心電圖資料，集合形成一對照組，其中包含一相對應之心臟電腦斷層掃描結果，且該結果包含一冠狀動脈阻塞數據之每一筆該些靜態心電圖資料，集合形成一優先組；該資料庫中每一筆該些靜態心電圖資料，分別計算一相對應活動指標=(W1．｜C1｜+W2．｜C2｜+W3．｜C3｜)/｜Ctotal｜，其中W1、W2、W3分別為賦予C1、C2、C3之一權重參數，接著對分組之後的同一組中所有的活動指標加總之後取平均，分別得到一對照組分組閘值VM1，一優先組分組閘值VM2，其中W1、W2、W3的挑選，根據以下原則：(1)(W1+W2+W3)小於1；(2)W1≧W2≧W3；(3)要能使得VM2和VM1統計上有顯著差異；取得一待判定靜態心電圖，計算出待判定之一活動指標；以及將待判定之該活動指標與VM1、VM2做比較。
如請求項6所述之方法，其中該些本質模態函數是利用一經驗模態分解法來產生。
如請求項6所述之方法，其中該對照組及該優先組中的每一筆該些靜態心電圖資料，所包含之該相對應冠狀動脈阻塞數據以百分比來表示。