一種抑制心肺復(fù)蘇引起的心電干擾的方法、系統(tǒng)及體外除顫儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抑制心肺復(fù)蘇引起的心電干擾的方法、系統(tǒng)及體外除顫儀，涉及心電檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，該方法包括以下步驟：采集心電信號(hào)以及參考信號(hào)的電壓信號(hào)；對(duì)采集的心電信號(hào)和電壓信號(hào)進(jìn)行處理分析；將處理后的信號(hào)與設(shè)定值進(jìn)行比較；信號(hào)大于設(shè)定值，進(jìn)行自適應(yīng)濾波；信號(hào)小于設(shè)定值，進(jìn)行節(jié)律分析；自適應(yīng)濾波后的信號(hào)再次進(jìn)行處理分析，返回繼續(xù)執(zhí)行步驟三。本發(fā)明的有益效果：對(duì)獲取的心電信號(hào)和參考信號(hào)進(jìn)行頻域分析，計(jì)算心電信號(hào)中干擾的能量以及干擾能量占信號(hào)總能量的比例。利用干擾能量的比例控制循環(huán)濾波的次數(shù)以及自適應(yīng)濾波的步長(zhǎng)因子，以實(shí)現(xiàn)濾波強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)調(diào)整，最大限度的抑制心電信號(hào)中的按壓干擾成分，突出心電信號(hào)的特征。
【專利說明】-種抑制心肺復(fù)蘇引起的心電干擾的方法、系統(tǒng)及體外除 顫儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種心電圖檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種抑制心肺復(fù)蘇引起的心電干 擾的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，心肺復(fù)蘇（CPR)是對(duì)心臟驟停的急癥危重病人進(jìn)行搶救的關(guān)鍵措施，其中 胸外按壓質(zhì)量的好壞直接影響患者的存活。因此2010國(guó)際心肺復(fù)蘇指南中要求按壓頻率 至少為每分鐘1〇〇次，成人按壓深度至少為5厘米，但深度的胸外按壓會(huì)對(duì)患者的心電信 號(hào)的檢測(cè)造成極大的干擾。由于強(qiáng)干擾的存在淹沒了患者的原有心電信號(hào)，使得急救人員 無法準(zhǔn)確的判斷患者的心電節(jié)律，而自動(dòng)體外除顫儀也無法有效的進(jìn)行心電節(jié)律的檢測(cè)。 因此在心肺復(fù)蘇過程中需要中斷胸外按壓來確認(rèn)患者的心電節(jié)律，以判斷是否有室顫的發(fā) 生，是否需要進(jìn)行電擊除顫。研究表明，這種中斷嚴(yán)重的影響患者的自主循環(huán)恢復(fù)，會(huì)大大 降低患者的存活率。因此，需要一種能夠消除心電信號(hào)中胸外按壓干擾的方法，從而實(shí)現(xiàn)按 壓過程中對(duì)心電節(jié)律的準(zhǔn)確分析，減少甚至是消除心肺復(fù)蘇過程中的中斷。
[0003] 現(xiàn)在已有許多抑制心肺復(fù)蘇過程中心電干擾的方法，包括不需要附加參考信號(hào)的 獨(dú)立分量分析和相干線性移除法，以及需要額外參考信號(hào)的自適應(yīng)濾波、Gabor乘子算法和 多通道自適應(yīng)匹配回歸等方法。這些算法能夠有效的消除室顫信號(hào)中的干擾，提高節(jié)律分 析時(shí)對(duì)室顫信號(hào)檢測(cè)的靈敏度。但是在患者基礎(chǔ)節(jié)律不是室顫（例如無脈性電活動(dòng)，心臟 停搏）時(shí)，算法的特異性并不能達(dá)到要求，這會(huì)導(dǎo)致大量的誤判出現(xiàn)，把原本不是室顫的情 況錯(cuò)誤的判斷為室顫，以至于造成不必要的心肺復(fù)蘇中斷。
[0004] 因此，需要進(jìn)一步的改進(jìn)和優(yōu)化心電復(fù)蘇干擾抑制的方法，以實(shí)現(xiàn)有效的干擾消 除，從而實(shí)現(xiàn)按壓過程中對(duì)心電節(jié)律的準(zhǔn)確分析。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種抑制心肺復(fù)蘇引起的心電干擾 的方法，能有效消除按壓干擾，從而實(shí)現(xiàn)按壓過程中對(duì)心電節(jié)律的準(zhǔn)確分析，減少心肺復(fù)蘇 過程中的中斷。
[0006] 本發(fā)明通過以下技術(shù)手段解決上述技術(shù)問題：
[0007] 本發(fā)明提供了一種抑制心肺復(fù)蘇引起的心電干擾的方法，具體包括以下步驟：
[0008] 步驟一，采集心電信號(hào)以及參考信號(hào)的電壓信號(hào)；
[0009] 步驟二，對(duì)所述采集的心電信號(hào)及參考信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理；
[0010] 步驟三，將所述預(yù)處理后的心電信號(hào)和參考信號(hào)進(jìn)行頻域分析，計(jì)算干擾信號(hào)能 量占心電信號(hào)總能量比例pro;
[0011] 步驟四，將所述干擾信號(hào)能量比例pro與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較；
[0012] 步驟五，所述干擾信號(hào)能量比例pro大于預(yù)設(shè)閾值，進(jìn)行自適應(yīng)濾波；所述干擾信 號(hào)能量比例pro小于設(shè)定閾值，進(jìn)行節(jié)律分析；
[0013] 步驟六，所述自適應(yīng)濾波后的電壓信號(hào)返回繼續(xù)執(zhí)行步驟三。
[0014] 進(jìn)一步，根據(jù)預(yù)處理后的心電信號(hào)和參考信號(hào)分別計(jì)算出所述心電信號(hào)和參考信 號(hào)的功率譜密度psd，分析出參考信號(hào)的功率譜分布，獲取按壓干擾的頻率分布信息；
[0015] 根據(jù)所述按壓干擾的頻率分布信息計(jì)算出心電信號(hào)中干擾能量占心電信號(hào)總能 量的比例
【權(quán)利要求】
1. 一種抑制心肺復(fù)蘇引起的心電干擾的方法，其特征在于：具體包括以下步驟： 步驟一，采集心電信號(hào)以及參考信號(hào)的電壓信號(hào)； 步驟二，對(duì)所述采集的心電信號(hào)及參考信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理； 步驟三，將所述預(yù)處理后的心電信號(hào)和參考信號(hào)進(jìn)行頻域分析，計(jì)算干擾信號(hào)能量占 心電信號(hào)總能量比例pro; 步驟四，將所述干擾信號(hào)能量比例pro與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較； 步驟五，所述干擾信號(hào)能量比例pro大于預(yù)設(shè)閾值，進(jìn)行自適應(yīng)濾波；所述干擾信號(hào)能 量比例pro小于設(shè)定閾值，進(jìn)行節(jié)律分析； 步驟六，所述自適應(yīng)濾波后的電壓信號(hào)返回繼續(xù)執(zhí)行步驟三。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟三包括： 根據(jù)預(yù)處理后的心電信號(hào)和參考信號(hào)分別計(jì)算出所述心電信號(hào)和參考信號(hào)的功率譜 密度psd，分析出參考信號(hào)的功率譜分布，獲取按壓干擾的頻率分布信息； 根據(jù)所述按壓干擾的頻率分布信息計(jì)算出心電信號(hào)中干擾信號(hào)能量占心電信號(hào)總能
，其中，F(xiàn)為采樣率，N為干擾頻率的諧波個(gè)數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟二中的預(yù)處理采用帶通濾波器對(duì) 所述心電信號(hào)和參考信號(hào)進(jìn)行濾波，所述帶通濾波器的高通截止頻率范圍OHz?5Hz，濾出 參考信號(hào)；低通截止頻率范圍為40Hz?50Hz，獲得心電信號(hào)。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述自適應(yīng)濾波利用所述心電信號(hào)與參考 信號(hào)共同計(jì)算得到干擾能量比例pro動(dòng)態(tài)調(diào)整算法的步長(zhǎng)因子U，濾波系數(shù)W(n+1)公式 如下：
其中，W(n)為時(shí)刻n的濾波系數(shù)，W(n+1)為 時(shí)刻n+1的濾波系數(shù)，R(n)為時(shí)刻n的參考信號(hào)觀測(cè)值矢量矩陣，pro為干擾信號(hào)能量比 例，e(n)為時(shí)刻n的輸出誤差，e(n) =x(n)-RT(n)*W(n)，Rt(n)為R(n)的旋轉(zhuǎn)矩陣。
5. -種抑制心肺復(fù)蘇引起的心電干擾的系統(tǒng)，其特征在于：包括 信號(hào)預(yù)處理模塊，用于對(duì)采集到的心電信號(hào)和參考信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理； 信號(hào)頻域分析模塊，用于對(duì)所述預(yù)處理后的心電信號(hào)和參考信號(hào)進(jìn)行頻域分析，得到 干擾信號(hào)能量占心電信號(hào)總能量的比例pro ; 信號(hào)比較模塊，用于將所述干擾信號(hào)能量占心電信號(hào)總能量比例pro與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行 比較； 自適應(yīng)濾波模塊，用于將干擾信號(hào)能量占心電信號(hào)總能力比例pro大于預(yù)設(shè)閾值的心 電信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波； 輸出模塊，用于輸出小于預(yù)設(shè)閾值的心電信號(hào)，以供節(jié)律分析。
6. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述信號(hào)預(yù)處理模塊通過帶通濾波器對(duì)所 述心電信號(hào)和參考信號(hào)進(jìn)行濾波，所述帶通濾波器的高通截止頻率范圍OHz?5Hz，濾出參 考信號(hào)；低通截止頻率范圍為40?50Hz，獲得心電信號(hào)。
7. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述信號(hào)頻域分析模塊用于對(duì)所述預(yù)處理 后的心電信號(hào)和參考信號(hào)進(jìn)行頻域分析，具體步驟包括： 根據(jù)預(yù)處理后的心電信號(hào)和參考信號(hào)，計(jì)算出所述心電信號(hào)和參考信號(hào)的功率譜密度 psd，分析出參考信號(hào)的功率譜分布，獲取按壓干擾的頻率分布信息； 根據(jù)所述按壓干擾的頻率分布信息計(jì)算出心電信號(hào)中干擾信號(hào)能量占心電信號(hào)總能 量的比例pro，
，其中，F(xiàn)為采樣率，N為干擾頻率的諧波個(gè)數(shù)。
8. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述自適應(yīng)濾波模塊利用比較后的所述心 電信號(hào)與參考信號(hào)共同計(jì)算得到干擾能量比例pro動(dòng)態(tài)調(diào)整算法的步長(zhǎng)因子U，濾波系數(shù) W(n+1)公式如下
其中，W(n)為時(shí)刻n的濾波系數(shù)， W(n+1)為時(shí)刻n+1的濾波系數(shù)，R(n)為時(shí)刻n的參考信號(hào)觀測(cè)值矢量矩陣，pro為干擾信 號(hào)能量比例，e(n)為時(shí)刻n的輸出誤差，e(n) =x(n)-RT(n)*W(n)，RT(n)為R(n)的旋轉(zhuǎn)矩 陣。
9. 一種體外除顫儀，其特征在于：包括 信號(hào)采集模塊，用于采集患者心電信號(hào)和參考信號(hào)； 信號(hào)處理模塊，用于對(duì)所述采集的信號(hào)進(jìn)行處理，包括信號(hào)預(yù)處理、頻域分析、信號(hào)比 較和自適應(yīng)濾波； 信號(hào)控制模塊，用于完成心電節(jié)律分析以及除顫控制，完成對(duì)患者除顫； 所述信號(hào)采集模塊、信號(hào)處理模塊、信號(hào)控制模塊和除顫模塊順次連接， 所述信號(hào)處理模塊包括信號(hào)預(yù)處理子模塊，用于對(duì)所述采集的信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理； 信號(hào)頻域分析子模塊，用于對(duì)所預(yù)處理后的信號(hào)進(jìn)行頻域分析，得到干擾信號(hào)能量占 心電信號(hào)總能量的比例pro; 信號(hào)比較子模塊，用于將將所述干擾信號(hào)能量占心電信號(hào)總能量比例pro與預(yù)設(shè)閾值 進(jìn)行比較； 自適應(yīng)濾波子模塊，用于將干擾信號(hào)能量占心電信號(hào)總能力比例pro大于預(yù)設(shè)閾值的 心電信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波； 輸出模塊，用于將小于預(yù)設(shè)閾值的心電信號(hào)輸出，以供節(jié)律分析， 所述信號(hào)預(yù)處理子模塊、信號(hào)頻域分析子模塊、信號(hào)比較子模塊、自適應(yīng)濾波子模塊和 輸出模塊順次連接。
10. 如權(quán)利要求9所述的體外除顫儀，其特征在于：所述信號(hào)頻域分析子模塊的具體工 作步驟包括： 根據(jù)預(yù)處理后的心電信號(hào)和參考信號(hào)，計(jì)算出所述心電信號(hào)和參考信號(hào)的功率譜密度 psd，分析出參考信號(hào)的功率譜分布，獲取按壓干擾的頻率分布信息； 根據(jù)所述按壓干擾的頻率分布信息計(jì)算出心電信號(hào)中干擾信號(hào)能量占心電信號(hào)總能 量的比例pro，
，其中，F(xiàn)為采樣率，N為干擾頻率的諧波個(gè)數(shù)。
【文檔編號(hào)】A61B5/0402GK104323769SQ201410482380
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】李永勤, 龔渝順, 陳碧華, 楊克檉, 王建杰, 何密 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)