在心电信号中确定其p波位置的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及心电信号处理，更具体地说，涉及一种在心电信号中确定其P波位置 的方法及装置。
【背景技术】
[0002] 心电图其实就是一种心脏搏动时电变化的时间-电压曲线图。通过特定的安置 在上下肢体和胸前电极来描记心脏电传导在体表的电位变化。p、QRS、T波是心电图的重 要特征波形，分别顺序对应着心房去极化、心室去极化、心室复极化的过程。在心电图诊 断中，P波时限和幅度、PR间期是诊断心房异常、预激综合征、房室传导阻滞的重要指标因 子。而这些参数获取的重要一步就是要正确计算出P波的峰值点、起止点位置。国际标准 IEC60601-2-51规定了单道和多道心电图机专用安全要求，包括记录和分析心电图机的重 要性能，其在50. 101. 3. 1中规定了对心电图测量出的间期和时限精确度的要求。其中，P波 时限偏离真实结果的能允许的最大误差范围是10mS，这对自动检测P波起、止点的准确性 的要求是极高的。近年来，对P波位置检测进行了深入的研究，检测方法也较多，如幅度阈 值法、差分法、空间速度检测法、函数逼近法等。但关于P波起、止点的检测方法显得相对单 薄，通常有幅度阈值法、直线相交法等。现有的P波起止点判断方法在一些情况下，可能会 出现误差较大的情况，例如，当P波上升沿、下降沿有可能出现斜率逐渐变化，整个上升支 或下降支呈绵延图形，幅度阈值法检测出的起、止点就很容易外扩；同时，虽然理论上直线 相交法最能抵抗噪声、P波多形态的问题，但却需要首先确定从哪点开始做切线，如何做切 线等等，这些选择通常会带来不同的结果。总的来看，现有的P波起止点判断方法或难以实 现，或难以应对信号的多变性，导致在现有技术中，一些情况下P波的起止点的判断结果出 现较大误差。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述较难实现、可能使得P波起 止点判断结果出现较大误差的缺陷，提供一种较易实现、判断结果的误差较小的在心电信 号中确定其P波位置的方法及装置。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种在心电信号中确定其P波 位置的方法，包括如下步骤：
[0005] A)采集并取得心电信号，对得到的心电信号进行预处理；
[0006] B)在上述经过预处理后的心电信号中取得其QRS波形的初始起点位置；
[0007] C)使用得到的QRS波形的初始起点位置，计算得到P波检测窗口；对于预处理后 的心电信号进行低通滤波，得到第一心电信号；使用上述得到的P波检测窗口在所述第一 心电信号上查找得到P波的峰值位置；
[0008] D)在上述第一心电信号中，依据所述得到的P波峰值位置，利用差分幅度阈值得 到所述P波峰值两侧的拐点。
[0009] 更进一步地，还包括如下步骤：
[0010] E)在所述第一心电信号中，依据上述步骤中得到拐点位置，分别将两个拐点和所 述P波峰值位置之间的波形分为多段，分别对基线和每段波形进行直线拟合，分别在所述P 波峰值两侧选择拟合得到直线中选择其斜率绝对值最大的与基线段的交点作为P波的起 止点；所述基线段是对不包括所述两个拐点之间波形的第一心电信号波形的基线的拟合直 线。
[0011] 更进一步地，所述步骤E)中，任意一个拐点和P波峰值位置之间的波形至少被分 为该P波峰值的中值所在的半腰段和由该拐点到所述半腰段之间的起点段。
[0012] 更进一步地，所述步骤A)中，进一步包括如下步骤：
[0013] Al)将采集到的模拟信号进行模拟滤波，并将模拟滤波后的信号转换为数字信号， 得到心电fg号；
[0014]A2)对得到的心电信号进行数字高通滤波和数字低通滤波。
[0015] 更进一步地，所述步骤B)中，进一步包括：
[0016]BI)对经过预处理后的心电信号进行其通过频段为0-49HZ的带通滤波；
[0017]B2)对经过上述带通滤波的信号进行差分滤波，并对得到的差分信息进行平方和 积分运算，提取出该差分信号的包络，得到积分方波信号；
[0018]B3)在得到的积分方波信号中检测其信号幅值，当其信号幅值大于设定的幅度阈 值时，判断为QRS波峰；并在经过预处理的心电信号的对应区域查找极值，作为QRS的波峰 值点；
[0019] B4)在经过预处理的心电信号上，由其QRS的波峰值点向左检测其波形幅值，当检 测到波形幅值小于设定的幅度阈值时，判断查找到QRS峰值的初始起点位置。
[0020] 更进一步地，所述步骤C)中，进一步包括：
[0021]Cl)使用得到的QRS波形的初始起点位置，计算得到P波检测窗口；对于预处理后 的心电信号进行低通滤波，得到第一心电信号；
[0022] C2)以所述第一心电信号作为输入信号，进行二次样条小波分解，并得到经过小波 分解后的第四层高频分量信号；
[0023]C3)对所述第四层高频分量信号进行平滑滤波和去毛刺处理；
[0024]C4)在所述P波检测窗口内搜索所述经过平滑滤波和去毛刺处理的第四层高频分 量信号的极值，确认为有效极值后，在所述第一心电信号的极值对之间查找并得到P波峰 值位置。
[0025] 更进一步地，所述步骤D)中，进一步包括：
[0026] Dl)对所述第一心电信号进行差分滤波，取得其差分信号；
[0027]D2)对所述差分信号幅度值进行检测，当分别在所述P波峰值两侧检测其幅度值 大于设定阈值时，判断其所在位置为P波峰值两侧的拐点。
[0028] 本发明还涉及一种实现上述方法的装置，包括：
[0029] 心电信号预处理模块：用于采集并取得心电信号，对得到的心电信号进行预处 理；
[0030] QRS波形初始起点取得模块：用于在上述经过预处理后的心电信号中取得其QRS 波形的初始起点位置；
[0031] P波峰值位置取得模块：用于使用得到的QRS波形的初始起点位置，计算得到P波 检测窗口；对于预处理后的心电信号进行低通滤波，得到第一心电信号；使用上述得到的P 波检测窗口在所述第一心电信号上查找得到P波的峰值位置；
[0032] 拐点位置取得模块：用于在上述第一心电信号中，依据所述得到的P波峰值位置， 利用差分幅度阈值得到所述P波峰值两侧的拐点；
[0033] 更进一步地，还包括：
[0034] P波起始点确定模块：用于在所述第一心电信号中，依据上述步骤中得到拐点位 置，分别将两个拐点和所述P波峰值位置之间的波形分为多段，分别对基线和每段波形进 行直线拟合，分别在所述P波峰值两侧选择拟合得到直线中选择其斜率绝对值最大的与基 线段的交点作为P波的起止点；所述基线段是对不包括所述两个拐点之间波形的第一心电 信号波形的基线的拟合直线；
[0035] 所述P波起始点确定模块中，任意一个拐点和P波峰值位置之间的波形至少被分 为该P波峰值的中值所在的半腰段和由该拐点到所述半腰段之间的起点段。
[0036] 更进一步地，所述心电信号预处理模块中进一步包括：
[0037] 心电信号取得单元：用于将采集到的模拟信号进行模拟滤波，并将模拟滤波后的 信号转换为数字信号，得到心电信号；
[0038] 数字滤波单元：用于对得到的心电信号进行数字高通滤波和数字低通滤波；
[0039] 所述QRS波形初始起点取得模块中进一步包括：
[0040] 带通滤波单元：用于对经过预处理后的心电信号进行其通过频段为1-49HZ的带 通滤波；
[0041] 积分方波信号取得单元：用于对经过上述带通滤波的信号进行差分滤波，并对得 到的差分信息进行平方和积分运算，提取出该差分信号的包络，得到积分方波信号；
[0042] QRS波峰查找单元：用于在得到的积分方波信号中检测其信号幅值，当其信号幅 值大于设定的幅度阈值时，判断为QRS波峰；并在经过预处理的心电信号的对应区域查找 极值，作为QRS的波峰值点；
[0043] 初始起始位置判断单元：用于在经过预处理的心电信号上，由其QRS的波峰值点 向左检测其波形幅值，当检测到波形幅值小于设定的幅度阈值时，判断查找到QRS峰值的 初始起点位置；
[0044] 所述P波峰值取得模块中进一步包括：
[0045] 第一心电信号取得单元：用于使用得到的QRS波形的初始起点位置，计算得到P波 检测窗口；对于预处理后的心电信号进行低通滤波，得到第一心电信号；
[0046] 小波分解单元：用于以所述第一心电信号作为输入信号，进行二次样条小波分解， 并得到经过小波分解后的第四层高频分量信号；
[0047] 信号平滑单元：用于对所述第四层高频分量信号进行平滑滤波和去毛刺处理；
[0048] P波峰值位置确定单元：用于在所述P波检测窗口内搜索所述经过平滑滤波和去 毛刺处理的第四层高频分量信号的极值，确认为有效极值后，在所述第一心电信号