專利名稱：一種紙質(zhì)心電圖數(shù)字化方法
一種紙質(zhì)心電圖數(shù)字化方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于醫(yī)療設(shè)備和數(shù)字圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種紙質(zhì)心電圖數(shù)字化 方法。
背景技術(shù)：
心電圖是反映心臟興奮的電活動過程，它對心臟基本功能及其病理研究方面，具 有重要的參考價值。心電圖可以分析與鑒別各種心律失常；也可以反映心肌受損的程度、發(fā) 展過程和心房、心室的功能結(jié)構(gòu)情況，在指導(dǎo)心臟手術(shù)進(jìn)行及指示必要的藥物處理上有參 考價值。臨床心電圖的診斷內(nèi)容分為以下幾個方面I.冠心病心律失常心電圖是診斷各型心律失常的最有效方法，對心肌梗塞、心衰 及心臟直視手術(shù)患者連續(xù)進(jìn)行心電圖觀察，有助于及時發(fā)現(xiàn)并處理重要的心律失常，避免 造成嚴(yán)重的后果。
II.冠狀動脈供血不足心電圖對于冠狀動脈供血不足具有較高的診斷價值。當(dāng) 發(fā)作時，心電圖可以出現(xiàn)缺血性ST-T改變。對于心絞痛不典型、且靜息心電圖無明顯原發(fā) 缺血性ST-T改變的可疑冠心病患者，可以作心電圖負(fù)荷試驗(yàn)誘發(fā)心肌缺血，以明確診斷。
III.冠心病心肌梗塞在心肌梗塞的診斷上，心電圖是必不可少的項(xiàng)目。臨床上 根據(jù)肯定性心電圖改變一項(xiàng)，即可診斷為明確的心肌梗塞，病史可典型可不典型。以心電圖 為依據(jù)可以判斷更賽的部位、范圍、程度和時期，推測有病變的冠狀動脈分支及預(yù)后，為治 療提供重要的參考依據(jù)。
IV.評價某些藥物的治療效果及毒副作用等。
目前的心電圖資料分為兩種形式計算機(jī)實(shí)時采集和紙質(zhì)記錄心電圖，其中以紙 質(zhì)心電圖為主要資料。
對于計算機(jī)實(shí)時采集獲得的數(shù)字形式的數(shù)據(jù)可以利用計算機(jī)直接進(jìn)行處理并計 算出統(tǒng)計特征和繪制分布圖；然而紙質(zhì)記錄心電圖只能采用人工方法處理，在對大量紙質(zhì) 心電圖做統(tǒng)計分析時費(fèi)時費(fèi)力，且精度不高，工作量大。紙質(zhì)記錄心電圖打印在專用的心電 圖紙上，紙張資料容易破損、退變，不易保存，且被破壞或丟失后不能恢復(fù)，不利于臨床分析 與學(xué)術(shù)研究。
數(shù)字圖像處理又稱為計算機(jī)圖像處理，它是指將圖像信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并利用 計算機(jī)對其進(jìn)行處理的過程。
一般來說，對圖像進(jìn)行處理的主要目的分為三個方面 I. 提高圖像的視感質(zhì)量。
II.提取圖像中所包含的某些特征或特殊信息，這些被提取的特征或信息往往為 計算機(jī)分析圖像提供便利。
III.圖像數(shù)據(jù)的變換、編碼和壓縮，以便于圖像的存儲和傳輸。
本發(fā)明即是運(yùn)用數(shù)字圖像處理技術(shù)將不同傾斜角度紙質(zhì)心電圖的圖像中的波形 曲線提取出來，數(shù)字化并對其進(jìn)行分析處理。
從已查到的相關(guān)專利來看(US7,似4，137:Methodand System for Converting Paper ECG Printouts to Digital ECG Files)專利中提出了一種紙質(zhì)心電圖數(shù)字化的流 程，但是忽略了紙質(zhì)心電圖的傾斜問題以及傾斜校正問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種針對不同傾斜角度紙 質(zhì)心電圖的數(shù)字化方法，能夠?qū)⑴R床上產(chǎn)生的大量紙質(zhì)心電圖轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的離散時間一電 壓值，能用產(chǎn)生的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行心電波形的分類以及診斷分析。
本發(fā)明所述的紙質(zhì)心電圖數(shù)字化方法主要包括第1、將紙質(zhì)心電圖掃描，并對獲得的心電圖灰度圖像進(jìn)行傾斜校正處理； 第2、對心電圖像進(jìn)行處理，提取出心電曲線； 第3、獲得心電曲線上各離散點(diǎn)的時間-電壓值； 第4、重建心電波形以及導(dǎo)聯(lián)信息； 第5、驗(yàn)證重建波形的準(zhǔn)確度；第6、將各離散點(diǎn)的時間電壓值以及重建的波形圖存儲到數(shù)據(jù)庫。
所述第1步的具體操作過程如下第1.1、采用閾值法獲得圖像中心電圖紙的上下邊緣點(diǎn)； 第1. 2、根據(jù)得到的上下邊緣點(diǎn)擬合上下邊緣中的任意一條； 第1. 3、根據(jù)擬合直線的斜率求得傾斜角度； 第1.4、采用雙線性插值法進(jìn)行傾斜圖像的旋轉(zhuǎn)。
所述第2步的具體操作過程如下 第2. 1、根據(jù)閾值法，提取出心電圖部分；第2. 2、獲得背景網(wǎng)格和前景波形曲線的灰度值范圍； 第2. 3、根據(jù)閾值法，將波形曲線從背景網(wǎng)格中提取出來； 第2. 4、對提取曲線后遺留的干擾點(diǎn)進(jìn)行去噪處理； 第2. 5、求出曲線上各離散點(diǎn)的坐標(biāo)值。
所述第3步的具體操作過程如下第3.1、根據(jù)掃描儀的分辨率求出每毫米所包含的像素點(diǎn)個數(shù)，即Number of pixels/ mm= DPI/25. 4 ；第3. 2、根據(jù)每毫米所包含的像素點(diǎn)的個數(shù)以及紙速25mm/s和電壓代表值lOmm/mv分 別求出每個像素點(diǎn)代表的時間值time-scale/pixel和電壓值voltage-scale/pixel，其 中times - cale / pixel =--,------r25 · (βΡΙ / 25. 4)1- ! tage - scale / pisel =----；10 · KlPI / 25. 4)第3. 3、根據(jù)第2. 5步求得的各離散點(diǎn)的坐標(biāo)值以及time-scale/pixel和 voltage-scale/pixel求得各離散點(diǎn)的時間-電壓值。
本發(fā)明所述方法第4步中，重建心電波形指的是在前面已得到每個點(diǎn)對應(yīng)的時4間-電壓值的基礎(chǔ)上重繪心電波形。
本發(fā)明所述方法第5步中，驗(yàn)證重建波形的準(zhǔn)確度指的是將實(shí)時采集的心電圖打 印下來進(jìn)行數(shù)字化后與采集到的數(shù)據(jù)分別對每個點(diǎn)的電壓幅值對比，以及波形的QT間期 對比、QRS間期對比。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果本發(fā)明提出的紙質(zhì)心電圖數(shù)字化方法解決了紙質(zhì)心電圖易破損、不易保存、不易恢復(fù) 的難題；使紙質(zhì)心電圖信息能夠永久保存，為將臨床采集紙質(zhì)心電圖的病癥信息添加到數(shù) 字心電信息管理系統(tǒng)提供了可能，豐富了病例庫。且使用本方法可利用產(chǎn)生的數(shù)字信息進(jìn) 行波形分析、波形分類、及病癥分析，提高了工作效率；使用本數(shù)字化方法為臨床分析和科 學(xué)研究提供了方便。


圖1為本發(fā)明中整個紙質(zhì)心電圖數(shù)字化方法的處理流程。
圖2為本發(fā)明所涉紙質(zhì)心電圖的灰度圖像。
圖3為紙質(zhì)心電像傾斜校正之后的圖像。
圖4為提取出心電圖部分的圖像。
圖5為所提取出圖像中的心電曲線。
圖6為重建后的心電波形。
具體實(shí)施方式
先將心電圖紙掃描成灰度圖像，通過分析圖像的灰度直方圖檢測圖像的上下黑色 邊緣點(diǎn)，確定心電像區(qū)域。因?yàn)閽呙璧男碾妶D往往會有一定的傾斜角度，為了得到準(zhǔn)確 的心電圖信息，本發(fā)明先通過最小二乘法對上下黑色邊緣進(jìn)行擬合，得到直線的斜率進(jìn)而 獲得傾斜角度，并采用雙線性差值進(jìn)行旋轉(zhuǎn)校正處理，之后提取心電曲線并將其離散化。數(shù) 字化的波形過濾掉干擾點(diǎn)后，進(jìn)行像素與時間一電壓值的變換，處理為可永久保存的數(shù)字 化 ECG。
本發(fā)明所述的紙質(zhì)心電圖數(shù)字化方法主要包括第1、將紙質(zhì)心電圖掃描，并對圖2獲得的心電圖灰度圖像進(jìn)行傾斜校正處理；第1. 1、根據(jù)心電圖紙邊緣外側(cè)像素值與心電圖紙內(nèi)部像素值的差異，采用閾值法 獲得心電圖紙的上下邊緣點(diǎn)，如圖3箭頭所指向的分界線；第1. 2、采用最小二乘法，分別將得到的上下邊緣點(diǎn)擬合上下邊緣中的任意一條； 第1. 3、根據(jù)所得擬合直線的斜率運(yùn)用反正切公式求得傾斜角度； 第1. 4、根據(jù)求得的傾斜角度采用雙線性插值法進(jìn)行傾斜圖像的旋轉(zhuǎn)。
第2、對如圖3傾斜校正后的心電圖像進(jìn)行處理，提取出心電曲線如圖5所示； 第2. 1、根據(jù)已得到的上下邊緣直線進(jìn)行圖像截取，只提取出心電圖部分，如圖4 ； 第2. 2、根據(jù)灰度直方圖獲得背景網(wǎng)格和前景波形曲線的灰度值范圍；第2. 3、根據(jù)心電曲線像素值與背景網(wǎng)格像素值的差異，采用閾值法，將波形曲線從背景網(wǎng)格中提取出來；第2. 4、采用鄰域判斷法將提取曲線后遺留的孤立干擾點(diǎn)去掉； 第2. 5、對純凈的心電曲線離散化，求出曲線上各離散點(diǎn)的坐標(biāo)值。
第3、獲得心電曲線上各離散點(diǎn)的時間-電壓值；第3.1、根據(jù)掃描儀的分辨率求出每毫米所包含的像素點(diǎn)個數(shù)，即Number of pixels/ mm= DPI/25. 4 ；第3. 2、根據(jù)每毫米所包含的像素點(diǎn)的個數(shù)以及紙速25mm/s和電壓代表值lOmm/mv分 別求出每個離散像素點(diǎn)代表的時間值time-scale/pixel和電壓值voltage-scale/pixel， 其中
權(quán)利要求
1.一種紙質(zhì)心電圖數(shù)字化方法，其特征在于主要包括以下步驟第1、將紙質(zhì)心電圖掃描，并對獲得的心電圖灰度圖像進(jìn)行傾斜校正處理； 第2、對心電圖像進(jìn)行處理，提取出心電曲線； 第3、獲得心電曲線上各離散點(diǎn)的時間-電壓值； 第4、重建心電波形以及導(dǎo)聯(lián)信息； 第5、驗(yàn)證重建波形的準(zhǔn)確度；第6、將各離散點(diǎn)的時間電壓值以及重建的波形圖存儲到數(shù)據(jù)庫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述第1步的具體操作過程如下 第1. 1、采用閾值法獲得圖像中心電圖紙的上下邊緣點(diǎn)；第1. 2、根據(jù)得到的上下邊緣點(diǎn)擬合上下邊緣中的任意一條； 第1. 3、根據(jù)擬合直線的斜率求得傾斜角度； 第1.4、采用雙線性插值法進(jìn)行傾斜圖像的旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述第2步的具體操作過程如下 第2. 1、根據(jù)閾值法，提取出心電圖部分；第2. 2、獲得背景網(wǎng)格和前景波形曲線的灰度值范圍； 第2. 3、根據(jù)閾值法，將波形曲線從背景網(wǎng)格中提取出來； 第2. 4、對提取曲線后遺留的干擾點(diǎn)進(jìn)行去噪處理； 第2. 5、求出曲線上各離散點(diǎn)的坐標(biāo)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述第3步的具體操作過程如下第3.1、根據(jù)掃描儀的分辨率求出每毫米所包含的像素點(diǎn)個數(shù)，即Number of pixels/ mm= DPI/25. 4 ；第3. 2、根據(jù)每毫米所包含的像素點(diǎn)的個數(shù)以及紙速25mm/s和電壓代表值lOmm/mv分 別求出每個像素點(diǎn)代表的時間值time-scale/pixel和電壓值voltage-scale/pixel，其 中
全文摘要
一種紙質(zhì)心電圖數(shù)字化方法，本發(fā)明結(jié)合數(shù)字圖像處理技術(shù)，對臨床上的大量紙質(zhì)心電圖進(jìn)行重建存儲操作。包括將紙質(zhì)心電圖掃描并對獲得的心電圖灰度圖像進(jìn)行傾斜校正處理、提取紙質(zhì)心電圖中的心電曲線、獲得曲線上各離散點(diǎn)的時間-電壓值、重建心電曲線及導(dǎo)聯(lián)信息、存儲各離散點(diǎn)的時間-電壓值到數(shù)據(jù)庫、存儲重建后波形圖到數(shù)據(jù)庫。本方案為將臨床采集紙質(zhì)心電圖的病癥信息添加到數(shù)字心電信息管理系統(tǒng)提供了可能，豐富了病例庫；解決了紙質(zhì)心電圖易破損、易丟失(破損或丟失后不能恢復(fù))、不易保存、以及管理瑣碎易出錯的難題；為臨床分析和科學(xué)研究提供了方便，減少了搜索查找時間，提高了效率；可用于網(wǎng)絡(luò)就醫(yī)、多專家會診，提高了診斷質(zhì)量。
文檔編號A61B5/0402GK102038498SQ201110022669
公開日2011年5月4日 申請日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月20日
發(fā)明者史國潔, 戴敏, 鄭剛 申請人:天津理工大學(xué)