專利名稱：一種運(yùn)動負(fù)荷心電波形疊加分析方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及運(yùn)動負(fù)荷心電圖分析領(lǐng)域，具體涉及一種可選擇任意時間段的波形疊加分析技術(shù)設(shè)計(jì)方法及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
心電圖運(yùn)動試驗(yàn)是心電圖負(fù)荷試驗(yàn)中最常用的一種，故又稱運(yùn)動負(fù)荷試驗(yàn)，它是目前診斷冠心病最常用的一種輔助手段。許多冠心病患者，盡管冠狀動脈擴(kuò)張的最大儲備能力已下降，通常靜息時冠狀動脈血流量尚可維持正常，而無心肌缺血現(xiàn)象，心電圖可以完全正常。為揭示已減少或相對固定的冠狀動脈血流量，可通過運(yùn)動或其它方法給心臟以負(fù)荷，增加心肌耗氧量，誘發(fā)心肌缺血，輔助臨床對心肌缺血作出診斷。這種通過運(yùn)動增加心臟負(fù)荷而誘發(fā)心肌缺血，從而出現(xiàn)缺血性心電圖改變的試驗(yàn)方法，叫心電圖運(yùn)動試驗(yàn)。運(yùn)動負(fù)荷試驗(yàn)采用的有二階梯運(yùn)動試驗(yàn)、運(yùn)動平板試驗(yàn)和踏車運(yùn)動試驗(yàn)。其中， 運(yùn)動平板試驗(yàn)是目前世界上最常用的運(yùn)動心電圖試驗(yàn)，也是引起心肌耗氧量最高的運(yùn)動方式。因其參與做功的肌群多，包括雙下肢、軀干部和雙臂，是最接近理想的生理運(yùn)動形式，等長運(yùn)動的成分可降至最小。運(yùn)動試驗(yàn)過程中或運(yùn)動結(jié)束后的幾分鐘內(nèi)心電圖上常發(fā)生P波、QRS波群、T波、 ST段、P-R間期、Q-T間期或U波的變化。在上述各波段的變化中，有的心電圖改變可以為臨床診斷和治療疾病提供重要的依據(jù)，有的心電圖改變不具有臨床重要意義，有的屬于運(yùn)動生理反映。運(yùn)動引起心電圖異常改變主要包括ST段移位，巨大高聳T波，U波倒置，束支傳導(dǎo)阻滯，室性心動過速或心室顫動，心臟停搏等。運(yùn)動負(fù)荷試驗(yàn)適用范圍廣泛，主要包括
1.協(xié)助確診冠心病，并對無癥狀者篩選有無隱性冠心病；
2.估計(jì)冠狀動脈狹窄的嚴(yán)重程度，篩選高危病人以便進(jìn)行手術(shù)治療；
3.測定冠心病病人心臟功能和運(yùn)動耐量，以便客觀地安排病人的活動范圍和勞動強(qiáng)度，為康復(fù)鍛煉提供可靠的依據(jù)；
4.觀察冠心病患者治療(藥物或手術(shù))的效果。由于運(yùn)動負(fù)荷試驗(yàn)需要讓患者通過較為劇烈的運(yùn)動來增加心臟的負(fù)荷，因此對于某些嚴(yán)禁劇烈運(yùn)動的病癥則不適用于這種試驗(yàn)。其禁忌癥主要包括
1.急性心肌梗死的急性期(1個月內(nèi))；
2.不穩(wěn)定型心絞痛；
3.急性心肌炎；
4.急性心內(nèi)膜炎；
5.心力衰竭；
6.冠狀動脈主干狹窄；
7.快速房性或室性心律失常；8.嚴(yán)重房室傳導(dǎo)阻滯；
9.嚴(yán)重主動脈瓣狹窄；
10.急性肺動脈栓塞或肺梗死；
11.嚴(yán)重高血壓未經(jīng)控制；
12.嚴(yán)重肢體殘疾。目前在運(yùn)動負(fù)荷試驗(yàn)中，通常采用心電圖監(jiān)測與血壓監(jiān)測相結(jié)合的方法，實(shí)時監(jiān)測患者在運(yùn)動時的血壓變化，當(dāng)患者血壓超過安全范圍時可立刻終止試驗(yàn)，大大提高了試驗(yàn)的安全性。同時，以血壓數(shù)據(jù)作為參考，使心電圖的分析更加準(zhǔn)確，并能夠擴(kuò)大試驗(yàn)的適用范圍，提升診斷的價(jià)值。運(yùn)動負(fù)荷心電分析系統(tǒng)是一種專門針對運(yùn)動負(fù)荷試驗(yàn)設(shè)計(jì)的具有設(shè)備控制、信號采集和數(shù)據(jù)分析的綜合性分析系統(tǒng)，其中使用的波形識別能夠?qū)⑦\(yùn)動負(fù)荷試驗(yàn)中采集到的心電波形進(jìn)行精確的識別，將每個心搏的P波、QRS波群、T波、ST段、P-R間期、Q-T間期等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，為醫(yī)生提供可靠的數(shù)據(jù)支持?？垢蓴_技術(shù)能夠減輕各種干擾對心電圖的影響，提高分析的準(zhǔn)確性。在運(yùn)動狀態(tài)下，摩擦產(chǎn)生的靜電、肌肉的顫動、呼吸時胸腔的擴(kuò)張與收縮都會加劇，這將不可避免的對心電圖產(chǎn)生劇烈干擾。雖然目前已經(jīng)有多種技術(shù)能夠減輕這些干擾對心電圖造成的影響，但仍無法將其根除。由于運(yùn)動負(fù)荷試驗(yàn)期間，患者的心率在短時間內(nèi)會呈現(xiàn)大范圍的變化，因此使用固定的標(biāo)準(zhǔn)對測試全程的心電圖進(jìn)行波形形態(tài)的辨識困難極大。目前的波形識別技術(shù)只能分辨出運(yùn)動心電圖中的QRS波群和T波，對于P波形態(tài)的識別極其困難，尚處于研究階段。 對于P波異常導(dǎo)致的各類心臟疾病更是缺少有力的診斷依據(jù)，這大大限制了運(yùn)動負(fù)荷試驗(yàn)的使用范圍，同時也影響了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，現(xiàn)有技術(shù)存在一定缺陷，需要進(jìn)一步的改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種心電波形的分析識別技術(shù)，使用概率法將發(fā)生概率較高的心電信號與發(fā)生概率較低的干擾信號分離，最終達(dá)到濾除干擾的目的，使試驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案
本發(fā)明提供了一種對任意時段心電數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析的方法，其中包括 在心電圖上選取任意一段具有代表性的波形； 讀取該時間段內(nèi)的心電數(shù)據(jù)和波形信息；
對該時段內(nèi)各個心搏的波形進(jìn)行疊加，分析出疊加波形的波形類型、P波正向電壓、P 波負(fù)向電壓、Q波電壓、R波電壓、S波電壓、ST段平均電壓、T波正向電壓、T波負(fù)向電壓、P 波時限、Q波時限、R波時限、S波時限、T波時限和QT間期等數(shù)據(jù)；
提供人機(jī)交互接口，顯示疊加后的分析結(jié)果，并讓用戶能夠?qū)Ψ治鼋Y(jié)果進(jìn)行人工干預(yù)?；谏鲜龇椒?，本發(fā)明提供了一種運(yùn)動負(fù)荷心電分析系統(tǒng)，包括設(shè)備控制單元， 用于控制運(yùn)動設(shè)備和血壓數(shù)據(jù)采集設(shè)備，使運(yùn)動設(shè)備按照既定的方案或者手動輸入的參數(shù)運(yùn)行，使血壓設(shè)備定時或手動采集血壓數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采集單元，用于采集患者的心電數(shù)據(jù)，并將其保存到計(jì)算機(jī)上，以備進(jìn)一步分析和回顧時使用；圖形繪制單元，用于在試驗(yàn)過程中實(shí)時顯示采集到的心電波形和回顧病歷時顯示靜態(tài)的心電波形；多功能分析單元，用于試驗(yàn)過程中對心電數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時分析獲得即時心率，在試驗(yàn)過程結(jié)束后對全程的心電數(shù)據(jù)進(jìn)行多種形式的分析，為醫(yī)師診斷提供數(shù)據(jù)；綜合打印單元，用于打印心電圖及多功能分析單元中生成的各種分析報(bào)告。多功能分析單元主要包括實(shí)時分析模塊和靜態(tài)分析模塊。實(shí)時分析模塊用于在試驗(yàn)過程中計(jì)算瞬時心率，以10秒鐘為單位對心電數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析，計(jì)算ST段數(shù)據(jù)；靜態(tài)分析模塊用于在試驗(yàn)結(jié)束后對全程的心電數(shù)據(jù)進(jìn)行再分析，通過斜率閾值法識別QRS波群，記錄每個心搏的波形信息。提供人機(jī)交互接口，使醫(yī)師能夠人工干預(yù)分析結(jié)果并給出診斷結(jié)論。本發(fā)明提出了一種新的心電波形分析方法，與現(xiàn)有技術(shù)不同，其在現(xiàn)有波形識別技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用采集到的心電數(shù)據(jù)，結(jié)合心搏的波形信息，對給定的任意時間段內(nèi)的心電波形進(jìn)行再分析，通過波形疊加的方式濾除小概率的干擾波，得到清晰的平均復(fù)合波，從而準(zhǔn)確的判定出P波、QRS波群、ST段和T波的所在位置，為醫(yī)師診斷提供更為精確的波形數(shù)據(jù)。本發(fā)明還提供了一個人機(jī)交互的接口，使醫(yī)師能夠?qū)波、QRS波群和T波的起止位置進(jìn)行人工干預(yù)，進(jìn)一步排除偽差，使結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。


圖1為運(yùn)動負(fù)荷心電分析系統(tǒng)框圖2為本發(fā)明可選擇任意時間段的波形疊加分析技術(shù)算法流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明在原有的運(yùn)動負(fù)荷心電分析系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，給出了一種新的可選擇任意時間段的波形疊加分析方法，其包括以下步驟
在心電圖上任意選取一段具有代表性的波形； 讀取該時間段內(nèi)的心電數(shù)據(jù)和波形信息；
對該時段內(nèi)各個心搏的波形進(jìn)行疊加，分析出疊加波形的波形類型、P波正向電壓、P 波負(fù)向電壓、Q波電壓、R波電壓、S波電壓、ST段平均電壓、T波正向電壓、T波負(fù)向電壓、P 波時限、Q波時限、R波時限、S波時限、T波時限和QT間期等數(shù)據(jù)；
提供人機(jī)交互接口，顯示疊加后的分析結(jié)果，并讓用戶能夠?qū)Ψ治鼋Y(jié)果進(jìn)行人工干預(yù)。以下將結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的最佳實(shí)現(xiàn)方式
本發(fā)明采用圖1所示的系統(tǒng)采集運(yùn)動心電圖數(shù)據(jù)，并分析出心電圖上每一個心搏的波形信息，再使用本發(fā)明的選擇任意時間段的波形疊加分析方法獲得最終分析結(jié)果。以下是該方法的具體處理過程，如圖2所示
步驟200，選擇時間段，提供一個人機(jī)交互接口，使用戶可以在靜態(tài)心電圖上選取任意一段波形。在此過程中，找到心電圖上的代表性波形段起始位置，使用鼠標(biāo)右鍵調(diào)用人機(jī)交互接口界面，在界面出現(xiàn)后輸入以秒為單位的時間長度；
步驟201，讀取心搏信息數(shù)據(jù)，根據(jù)步驟200選擇的時間段，從波形信息文件中讀取該時間段內(nèi)的心電波形信息。讀取完成后還要對波形進(jìn)行篩選，將被列為干擾屬性的心搏剔除；
步驟202，讀取心電數(shù)據(jù)，根據(jù)步驟201獲得的心搏信息讀取每一個心搏的心電數(shù)據(jù)； 步驟203，數(shù)據(jù)疊加，將步驟202中讀取的每個心搏的數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加計(jì)算，獲得一個標(biāo)準(zhǔn)的疊加復(fù)合波形；
步驟204，波形識別，對步驟203中獲得的標(biāo)準(zhǔn)疊加復(fù)合波進(jìn)行分析，確定各個導(dǎo)聯(lián)的P 波、QRS波群、T波的起止位置，計(jì)算波形類型、P波正向電壓、P波負(fù)向電壓、Q波電壓、R波電壓、S波電壓、ST段平均電壓、T波正向電壓、T波負(fù)向電壓、P波時限、Q波時限、R波時限、S波時限、T波時限和QT間期等參數(shù)；
步驟205，疊加波形顯示，在人機(jī)交互界面中顯示出由步驟203獲得的疊加復(fù)合波，并在波形上標(biāo)記出由步驟204獲得的P波、QRS波群、T波的起止位置；
步驟206，結(jié)果顯示，在人機(jī)交互界面中以列表方式顯示出有步驟204獲得的波形的各種參數(shù)；
步驟207，人工干預(yù)過程，判定步驟206中顯示的分析結(jié)果是否準(zhǔn)確，如果不準(zhǔn)確則需要用戶手動調(diào)整疊加波形顯示中的P波、QRS波群、T波的起止位置；
步驟208，分析結(jié)果修正，根據(jù)步驟207中調(diào)整的P波、QRS波群、T波的起止位置，對疊加復(fù)合波重新分析，計(jì)算波形類型、P波正向電壓、P波負(fù)向電壓、Q波電壓、R波電壓、S波電壓、ST段平均電壓、T波正向電壓、T波負(fù)向電壓、P波時限、Q波時限、R波時限、S波時限、 T波時限和QT間期等參數(shù)。然后顯示調(diào)整后的分析結(jié)果；
步驟209，打印報(bào)告，生成此項(xiàng)分析的分析報(bào)告單，將其打印成診斷報(bào)告。以上各部分技術(shù)細(xì)節(jié)如下所述
步驟200 利用消息機(jī)制，在用戶點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵時對鼠標(biāo)右鍵消息做出反應(yīng)，獲取鼠標(biāo)在心電圖上的位置并將這個位置推算成時間。根據(jù)推算出的時間值讀取病例文件中關(guān)于運(yùn)動階段存儲的相關(guān)信息，獲得階段編號、階段名稱和階段時間。然后根據(jù)心電數(shù)據(jù)文件的長度推算出病例采集的總時常，從而獲得起始點(diǎn)后心電圖的時間長度，用戶在設(shè)置時間長度時不得超出這個范圍。采用可視化窗口技術(shù)將開始時間、階段編號、階段名稱和階段時間顯示在窗口中，并為用戶提供鍵盤輸入或使用窗口控件數(shù)據(jù)疊加時長的方法。步驟201 首先讀取心搏信息數(shù)據(jù)，將每一個心搏數(shù)據(jù)中的心搏特征點(diǎn)位置與步驟200中獲得的起始時間相比較，從第一個大于這個起始時間的心搏開始記錄，直到最后一個特征點(diǎn)位置小于結(jié)束時間心搏為止，將這些心搏的信息順序保存在內(nèi)存中。保存的過程對心搏的屬性進(jìn)行判斷，如果是干擾波則不保存。步驟202 根據(jù)步驟201保存下的心搏信息，從心電數(shù)據(jù)文件中讀取每個心搏特征點(diǎn)前、后一段時間的心電數(shù)據(jù)，將其保存在內(nèi)存中。步驟203 利用步驟202中的波形數(shù)據(jù)，將讀取的所有心搏的特征點(diǎn)前、后相同位置的心電數(shù)據(jù)求和，再除以讀取的心搏總數(shù)，獲得平均值。通過上述的過程，小概率的干擾信號將被削減為原來的1/η (η為讀取的心搏總數(shù))，當(dāng)η較大時，干擾信號可被完全忽略， 而獲得的平均值即是疊加波形的波形數(shù)據(jù)，這一過程就是波形疊加過程。步驟204 使用斜率閾值法對步驟203中獲得的平均值進(jìn)行分析，順序找到P波、Q 波、R波、S波、T波，根據(jù)各波形的數(shù)據(jù)，確定波形的起止位置，分析出波形類型、P波正向電壓、P波負(fù)向電壓、Q波電壓、R波電壓、S波電壓、ST段平均電壓、T波正向電壓、T波負(fù)向電壓、P波時限、Q波時限、R波時限、S波時限、T波時限和QT間期等數(shù)據(jù)保存到內(nèi)存中。步驟205和步驟206使用可視化窗口技術(shù)首先將步驟203中獲得的平均復(fù)合波數(shù)據(jù)繪制成心電圖，顯示在窗口中，并在P波、QRS波群和T波的起止位置用豎線進(jìn)行標(biāo)記(以后稱為標(biāo)志線)，然后將步驟204獲得的數(shù)據(jù)以列表方式顯示在窗口中。步驟207 利用消息機(jī)制，當(dāng)鼠標(biāo)在疊加波形的任意一條標(biāo)志線上橫向拖拽時發(fā)出標(biāo)志線調(diào)整消息，即時修改標(biāo)志線的位置。步驟208 利用手動設(shè)置的位置重新分析疊加復(fù)合波的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并同步修改列表中顯示的結(jié)果。步驟209 生成該分析功能的打印報(bào)告，使用windows打印機(jī)制，將打印報(bào)告?zhèn)鬏斀o打印機(jī)進(jìn)行打印。在進(jìn)行運(yùn)動負(fù)荷試驗(yàn)時，患者的心臟會在短時間內(nèi)承受加載的負(fù)荷，心率出現(xiàn)大范圍的改變，因此其不同時刻的心電波形會出現(xiàn)較大差異，再加上各種無規(guī)律的干擾信號， 使負(fù)荷心電圖分析的準(zhǔn)確度受到極大影響。同時，由于波形形態(tài)的差異較大，對心電波形各部位電壓和時限的分析受到了限制，傳統(tǒng)的運(yùn)動負(fù)荷心電分析系統(tǒng)在波形形態(tài)、各部位電壓和時限的分析方面均屬空白。本發(fā)明采用手動選取時間段的方式，根據(jù)醫(yī)師的目測選取心電波形進(jìn)行分析，即使試驗(yàn)全程的心電圖上波形的差異較大，但在短時間范圍內(nèi)仍具有相似性。對這些心率、形態(tài)相近的心電圖再進(jìn)行疊加處理所得到的疊加波形不但能夠剔除干擾，而且波形特點(diǎn)更加突出，由疊加波形分析出的波形類型、P波正向電壓、P波負(fù)向電壓、Q波電壓、R波電壓、S 波電壓、ST段平均電壓、T波正向電壓、T波負(fù)向電壓、P波時限、Q波時限、R波時限、S波時限、T波時限和QT間期等數(shù)據(jù)具有極高的參考價(jià)值。計(jì)算機(jī)對心電波形的分析依靠的是分析算法，而每一種分析算法都有其局限性， 分析結(jié)果不可能做到絕對準(zhǔn)確。本發(fā)明提供的人工干預(yù)的方法則很好的解決了這個問題， 醫(yī)師可以根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)手動調(diào)節(jié)分析使用的基本參數(shù)，這種方法結(jié)合醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)來彌補(bǔ)算法上的不足，得出的分析結(jié)果更加精準(zhǔn)。綜上所述，本發(fā)明是在傳統(tǒng)運(yùn)動負(fù)荷心電分析系統(tǒng)基礎(chǔ)上開發(fā)出的一種新型的心電圖分析方式，它擴(kuò)展了運(yùn)動負(fù)荷試驗(yàn)的適用范圍，提高了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，使診斷報(bào)告更具參考價(jià)值。上述各步驟的說明較為具體，并不能因此而認(rèn)為是對本發(fā)明的專利保護(hù)范圍的限制，本發(fā)明還可以拓展到動態(tài)心電圖試驗(yàn)等其他心電類試驗(yàn)的分析領(lǐng)域。本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種可選擇任意時間段的波形疊加分析方法，其特征在于，包括在心電圖上選取任意一段具有代表性的波形；讀取該時間段內(nèi)的心電數(shù)據(jù)和波形信息；對該時段內(nèi)各個心搏的波形進(jìn)行疊加，分析出疊加波形的波形類型、P波正向電壓、P 波負(fù)向電壓、Q波電壓、R波電壓、S波電壓、ST段平均電壓、T波正向電壓、T波負(fù)向電壓、P 波時限、Q波時限、R波時限、S波時限、T波時限和QT間期等數(shù)據(jù)；提供人機(jī)交互接口，顯示疊加后的分析結(jié)果，并讓用戶能夠?qū)Ψ治鼋Y(jié)果進(jìn)行人工干預(yù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中，采用可視化技術(shù)制作人機(jī)交互接口，實(shí)現(xiàn)疊加波形時間段選擇的功能，及人工調(diào)整分析參數(shù)，修正分析結(jié)果功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中，采用波形數(shù)據(jù)疊加技術(shù)，剔除干擾數(shù)據(jù)，獲得疊加波形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中，采用心電波形識別技術(shù)分析出疊加波形的波形類型、P波正向電壓、P波負(fù)向電壓、Q波電壓、R波電壓、S波電壓、ST段平均電壓、T波正向電壓、T波負(fù)向電壓、P波時限、Q波時限、R波時限、S波時限、T波時限和QT間期等數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對任意時段心電數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析的方法，其包括在心電圖上選取任意一段具有代表性的波形；讀取該時間段內(nèi)的心電數(shù)據(jù)和波形信息；對該時段內(nèi)各個心搏的波形進(jìn)行疊加，分析出疊加波形的波形類型、P波正向電壓、P波負(fù)向電壓、Q波電壓、R波電壓、S波電壓、ST段平均電壓、T波正向電壓、T波負(fù)向電壓、P波時限、Q波時限、R波時限、S波時限、T波時限和QT間期等數(shù)據(jù)；提供人機(jī)交互接口，顯示疊加后的分析結(jié)果，并讓用戶能夠?qū)Ψ治鼋Y(jié)果進(jìn)行人工干預(yù)。擴(kuò)展了運(yùn)動負(fù)荷試驗(yàn)的適用范圍，提高了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，使診斷報(bào)告更具參考價(jià)值。
文檔編號A61B5/0452GK102397067SQ20111040210
公開日2012年4月4日 申請日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者盧云山, 李文濤, 王守衛(wèi), 胡坤, 許云龍, 許祥林, 韓旭 申請人:秦皇島市康泰醫(yī)學(xué)系統(tǒng)有限公司