可穿戴心電信號質(zhì)量評估及節(jié)律分析系統(tǒng) 摘要 心臟病是嚴(yán)重危害人們健康的疾病，據(jù)統(tǒng)計(jì)世界上每年有幾百萬人死于心血 管疾病，占死亡人數(shù)的三分之一。因此，研究心血管疾病的預(yù)防、診斷和治療成 為了醫(yī)學(xué)界的重要課題?？纱┐餍碾娂夹g(shù)是指在人們?nèi)粘４┐鞯囊挛镏幸圆挥绊?穿著舒適性的方式嵌入心電采集系統(tǒng)，使其在自然狀態(tài)下能夠隨時(shí)隨地獲取心電 數(shù)據(jù)，是對人體心電進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)的有效方法。 由于病人經(jīng)常處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，受到的干擾非常大，對心電信號的后述分析帶 來了很大的困難，很容易導(dǎo)致監(jiān)護(hù)系統(tǒng)發(fā)生誤判，影響病人的及時(shí)診斷和治療。 目前，雖有學(xué)者采用信號質(zhì)量評估方法能有效地防止運(yùn)動(dòng)心電信號受到干擾帶來 的影響，但都是用來評價(jià)在靜止?fàn)顟B(tài)下獲取的心電信號，而對于運(yùn)動(dòng)心電至今還 沒有理想的評估方法。 心電信號節(jié)律異常分析是心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的核心，即能自動(dòng)對病人的病情進(jìn)行 診斷，減少醫(yī)生的工作量，以及能及時(shí)對病人進(jìn)行診治，但由于心電信號本身不 規(guī)則、形態(tài)多變導(dǎo)致特征值檢測困難，以及異常波之間的差異難以區(qū)分，并且有 些分類方法自身還不夠完善，因此到目前為止還有許多基礎(chǔ)問題仍沒有解決。 本文的工作主要針對動(dòng)態(tài)心電信號的質(zhì)量評估和心電節(jié)律分析等問題進(jìn)行 深入研究，對可穿戴運(yùn)動(dòng)心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究。 首先，概述了心電信號自動(dòng)分析的主要內(nèi)容以及心電信號處理技術(shù)的研究現(xiàn) 狀，深入研究心電信號的波形特點(diǎn)及節(jié)律失常特點(diǎn)與表現(xiàn)，并介紹了常用的心律 失常數(shù)據(jù)庫，為接下來的研究打好理論基礎(chǔ)； 其次，針對可穿戴運(yùn)動(dòng)心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和需求，對系統(tǒng)的整體框架 進(jìn)行設(shè)計(jì)，給出了系統(tǒng)各個(gè)模塊的具體設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方法； 接著，通過對r 波檢測匹配度、功率譜密度比值、峰度值3 個(gè)反映心電信 號質(zhì)量的指標(biāo)集進(jìn)行綜合分析，提出了基于模糊綜合評價(jià)的信號質(zhì)量評估模型， 該模型能對心電信號質(zhì)量進(jìn)行綜合評估，能準(zhǔn)確反映信號質(zhì)量，為后述分析提供 了重要的價(jià)值。 然后，本文比較了兩種心律異常分類方法包括學(xué)習(xí)向量量化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、邏輯 分支判斷方法，提出了基于信號質(zhì)量指數(shù)的節(jié)律分析，即根據(jù)信號質(zhì)量指數(shù)來選 可穿戴心電信號質(zhì)量評估及節(jié)律分析系統(tǒng) 擇節(jié)律診斷分類方法，相比采用單一的診斷方法更加適合實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)心電信號處 理，既能滿足實(shí)時(shí)性的需要，也能保證診斷精度。 本設(shè)計(jì)中的心電信號處理、信號質(zhì)量綜合評估、節(jié)律分析都主要是在 m a t u 心平臺上實(shí)現(xiàn)，并使用國際通用的m r r b i h 心律失常標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫來驗(yàn)證， 最后采用可穿戴系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，取得了較好的效果。 最后，本文著重對系統(tǒng)監(jiān)控軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究，并給出了具體的設(shè)計(jì)步驟， 包括每個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)方法與實(shí)現(xiàn)內(nèi)容，最后給出了可穿戴遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng) 的總體設(shè)計(jì)方案。 論文的研究成果為研制面向醫(yī)院、敬老院、社區(qū)等區(qū)域人群的心電監(jiān)護(hù)產(chǎn)品 打下了一定的基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：可穿戴心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，信號質(zhì)量綜合評估，學(xué)習(xí)向量化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，邏輯 分支判斷，節(jié)律異常 可穿戴心電信號質(zhì)量綜合評估及節(jié)律分析系統(tǒng) h e a r td i s 哪ei sad i s e 弱eo fs 耐o u sh a mt op e o p l e sh 嗣廿1 1 1 1 讎a r ei i l i l l i o n s o fp e o p l ed i e do fc a r d i o v 嬲c u l 盯d i s e 鷦ei i lm ew o d de v e 巧y e 盯，a c c o 咖矗i 馮內(nèi)ro n e t h j r do fm et o t a ld e a i l l s ，a c c o r d i n gt os t 撕s t i c s h lc m n 毛塢n 姍n b 盯o fd e a i l l 硒n c a r d i o v 弱c u l a rd i s e 嬲ea c c o u n t sf o ra b o u t4 4 o f m et o t a lm m l b e ro fd e a m 1 1 1 e r e f o r e ， 廿l e 蚰j d yo fc a r d i o v 嬲c u l a rd i s e 嬲ep r e v e n t i o n ，d i 礎(chǔ)s i s 鋤d 協(xié)e a t r r i e n th 嬲b e c o m e 觚 刪a n t i s 呲f 0 rm em e d i c a lp r o f e s s i o n w e a r a b l et e c h n o l o g ) ri st 0e l i l b e dm ee c g a c q u i s i t i o ns y s t e mi i lc l o t l l i i l g 、) l ，i m o u ta 行e c t i n gm ew 翩r i l l gc o m f o r ts ot 1 1 缸m e s y s t 鋤c 趾o b t a i ne c g 鼬ai nn a 饑髓ls t a t e i ti s 鋤e 毹c t i v em 甜嘲i t 0m o n i t o rn 塢 e c gs i 印a l si i l r e a lt i m e h o w e v e r m eh l l m 鋤b o d i 骼盯eo f t e i li nt l l es t a t eo fm o t i o n 觚d l ed ) ，l 刪c e c gs i 班a l sa r e 硫踟呷t e d 伊e a t l yb yn o i s e ，訛c hh 嬲b r o l l g h tg r e a td i 伍c u l d 鶴t 0 坨l a 牡e r 鋤a l y s i so f 廿l ee c g ，鋤dc 鋤e 嬲i l yl e a d ai i l i s c a r i i a g eo fj u 如c et 0 a u 幻嘲q 撕c g u a r d i a n 【l i p ， a 餓c tt h e t i m e l yd i a g n o s i sa r l d 臼e a h n 饑to fp a t i e n ：t s a i m o u g hm es i 印a lq u a l i t y 硒s e s s m e n tt e c h i l i q l l e s c a ne f ! f ：t i v d yp r e v e n tm e m o v 鋤e n te c gi n t 刊b 嘟1 c ei m p a c t ，m e ye v a l u a t e dm ee c go b t 斑n c di n 妣畸c o o n d i t i o n a b n o m a le c g r h y m ma i l a l y s i si sm ec o r eo f 舭e c gm 0 i l i t o r m gs ) ，s t 鋤t l l a t c 觚a u t o m a t i c a l l yd i a g n o s em ep 撕e n t sc o n d i l ：i o n 觚dr e d u t h e 、釉r k l o a do fd o 咖塔， a sw e l l 硒e l yd i a 目1 0 s i s 鋤d 仃e a n i l e n to f 廿l ep a t i 肌t d i 伍c u l 鑼i i l 鋤t u r e 砌u e d 蛾t i o n 嬲w c l l 嬲d i f f i 砌t yd e t e c t i o nb e t 、e c i la b n o 肌a 1w a v 懿l e a db ye c gs i 砌 i t s d fi 盯c g u l 甜鋤ds h a p e 謝c d ，a n ds o m ec l a s s i f i c a t i o nm 礎(chǔ)0 di sn o tp c 疵c tu 而l n o w ，s om e f ea r em a n y b 嬲i cp r o b l 鋤sa r es t i l ll m r e s o l v e d 訓(xùn)lf 打 t l l i sp a p e rf o c u s e d0 nm o 戧o ns i 盟a lq u a l 時(shí)a s s 懿s m 鈕t 觚da b n 0 姍a ld 岍h 趾a l y s i s ，d 鼯i 伊a n dr e s e 砌lo nw e 砸b l ee c gi n o i l i t o r i n gs y s t e m f i r s t l y ，廿l i sp a p e r 酉v e sa i lo v e 耐e wo ft i l ea u t o m 撕c 鋤a l y s i so fe c ga n d c l m 饑tr e s e a r c _ hs t a t l l so fe o gs i g n a lp r o c e s s i l l gt e c l l l l o l o g 弘i i l d e p ms t u d yo ft 1 1 e e c gw a v e f o 咖c h a r a c t 嘶s t i c s ，a n h y 廿m i ac h a r a c t 嘶s t i c sa i l d p e r f o m 鋤c e ， i n t r o d u c e ss o m ec o m m o na r r h 燦i ad a t a b a s e ，l a yt l l e l e o l r e t i c a lf 0 吼d a t i o nf o rt l l e t i t 可穿戴心電信號質(zhì)量綜合評估及節(jié)律分析系統(tǒng) s e c 0 1 1 m y a c c 0 r d m gt od e s i 盟p m c i p l e sa i l dr e q u i r 鋤e n t so fw e a r a b l ee c g m 砌t o r i i 馮s y s t e m ，w ed e s i g na r c l l i t e 咖r eo ft 1 1 e 、 ，! h o l es y s t e ma n d 百v eo u tm e s p 曬f i cd 錙i 印i d e 弱a n dd e s i 伊m e 廿1 0 d so fe a c hm o d u l 懿 1 1 1 i r d l y ，w i t l lac o n l p r e h c n s i v e 觚a l y s i st 0r w a v cd c t e c t i o nm a t c hd e g r e e ， p o w e rs p e c 臼“d e i l s i t ym t i oa l l dk l 】n o s i s ，3i n d e x e sf o re l e c 仃o c a r d i o 伊鋤( e c g ) s i 朗a lq l l a l i 饑l i sp a p e re s t a b l i s h c daq u a l l i t y 嬲s e s s m e i l tm o d df o raw e a r a b l e e c g s i 驢a lb 弱e do n 娩z yc o m p o s i t e 硒s e s s m e n t t h em o d e lc 舭嬲s e s st h e t h e s i 齟a l 刪i t y 觚dp l a ya saf o u n d 撕o nf o rn e x ti n t c l l i g e n td i 噌l o s i s n e x t ，m i sp a p e r 百v e s 附ok i n d so fa b n o m a lh e a r tr h y l md a s s i f i c a t i o nm e t h o d i n c l u d i n gl e a n l i n gv e 鼬o rq u a n t i 孕t i o n ( l ，v q ) n e u r a ln 酣o r ka n db m c ho fl o 百c d e t 既m i i l em e t h o d ，百v eaw a v e f o 姍d 嬲s i f i c a t i o nb 嬲e do ns i 殍l a lq u a l i t yi n d e x ，m a t i sc h o o s ee c gd i a 印o s 矗cc l a s s 誰c a t i o na c c o r d i n gt os i 盟a lq 誠時(shí)i n d e x nc 鋤m e e t r e a l - 缸ea 1 1 dp r e c i s i o ni nt h i sw a y t h ed c s i 印o f l ee c g s i 盟a lp r e - p r o c e s s i n 島c h 觚吼耐s t i cv a l u ed e t e c t i o na l l d c l 弱s i f i c a t i o nd i a 粵l o s i si i lt l l i sp a p e ri s m a i l l l yi m p l e m 咖e do nm ep l a t f o mo f m a t l a b ，a 1 1 dv 面f i e db yi n t 鋤a t i o n a l 吼i v e r s a lm r r - b i ha n h y 蚰i as t a n d a r d d 紕l b 弱e a tl 弱t ，w eo b t a i n e dag o o dr e s u l t sb yu s i i l gt h i sa l g o r i l i i lt oa i l a l y s i st h e d a t ac o l l e c t e db y l i sw e 礎(chǔ)l ee c gs y s t 鋤 f i n a l l y ，l i sp 印e rf b c u s e so nd e s i 印鋤dr e s e 鯽c ho fm es y s t 鋤m o i l i t o r i n g s o r w a r c ，百v es p e c i 6 cd e s i 盟s t e p s ，i n c l u d m g l ed 鷦i 伊o f 既c h 觚靠o n a lm o d u l e ， p r o p o s ea no v e f a l ld e s i 驢o fa w e 卸a b l ee c gm o i l i t o r i i 馮s y s t 鋤 r n l e 礎(chǔ)i i e v 鋤饑t sw i l lb em eb a s i sf o rd e v e l o p m 肌to fe c gm o i l i t o r i n gp r o d u c t s f o fp e o p l ei no o m m l l l ：l i t y - o r i e n t e d ，h o s p i t a l s ，g e r a c o m i u m 趾ds oo n y i ) ( i a o l i n ( s i 弘a la i l dh l f o h n a t i o np r o c e s s i n 曲 s u p e r v i s e db ya s s o c i a j c ep r o 佬s s o r 、ly i z l l i k e yw o r d s ：w e 鋤b l ee c gm o i l i t o r i n gs y s t 鋤，s i 驢a lq u a l i t yc o m p r e h e n s i v e 嬲s e s s m e n t ，l v qn e u r a ln e 帆o r k ，b 啪c hl o 西cj u d 舯e n t ，a m l y 廿瑚i a s i v 可穿戴心電信號質(zhì)量綜合評估及節(jié)律分析系統(tǒng) 第一章緒論 1 1 研究背景 心臟病是嚴(yán)重危害人們健康的疾病，據(jù)統(tǒng)計(jì)世界上每年有幾百萬人死于心血 管疾病，占死亡人數(shù)的三分之一。在中國，死于心血管疾病的人數(shù)約占死亡人數(shù) 總數(shù)的4 4 。因此，研究心血管疾病的預(yù)防、診斷和治療成為了醫(yī)學(xué)界的重要課 題【l - 3 】。自1 9 0 3 年w i l l e me i n m o v e l l 應(yīng)用弦線式心電圖機(jī)記錄到圖形清晰、可供 臨床使用的心電圖，至今已有一百多年歷史【4 1 。心電圖蘊(yùn)涵著豐富的反映心臟節(jié) 律及其電傳導(dǎo)的生理和病理信息，在一定程度上可以客觀反映心臟各部位的生理 狀況，目前已成為心血管疾病無創(chuàng)性檢查診斷的重要方法之一【5 1 ，尤其對于各種 節(jié)律異常和傳導(dǎo)障礙的診斷分析具有重大診斷價(jià)值。 動(dòng)態(tài)心電圖是病人在日常生活狀態(tài)下連續(xù)記錄的體表心電圖，心電信息量遠(yuǎn) 遠(yuǎn)大于常規(guī)心電圖，因此也增加了心電圖分析的工作量，這使得心電圖的自動(dòng)檢 測與分析成為必要。同時(shí)，由于人們的生活水平的提高，傳統(tǒng)的非遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù) 缺乏實(shí)時(shí)性，并且心臟病患者突發(fā)性強(qiáng)、發(fā)病時(shí)不易覺察，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足人 們的要求，因此遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)的研究已經(jīng)非常迫切。 近些年來，許多研究人士對可穿戴智能服裝進(jìn)行了研究，它能夠在自然狀態(tài) 下隨時(shí)隨地獲取穿戴者心電數(shù)據(jù)，對人體的生理狀況進(jìn)行監(jiān)控，并可對病人的心 臟異常狀況進(jìn)行判斷和報(bào)警，是一種對人體心電進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)的有效途徑之一 【刪。但基于可穿戴智能服裝的心電信號大多數(shù)是在人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下采集的，極 其容易受到噪聲干擾，相對于在靜止?fàn)顟B(tài)下采集到的心電信號質(zhì)量要差得多，導(dǎo) 致最終的診斷結(jié)果和實(shí)際結(jié)果產(chǎn)生很大誤差，而誤診或誤報(bào)警將會嚴(yán)重影響醫(yī)生 對病人的及時(shí)醫(yī)治，大大降低了監(jiān)護(hù)效果。目前，有許多研究人士采用了多種算 法來降低干擾對監(jiān)護(hù)的影響，但無法根本解決這一問題。因此，有學(xué)者提出用信 號質(zhì)量評估方法即通過信號質(zhì)量控制來改善信號估計(jì)的質(zhì)量，能有效改善和控制 臨床監(jiān)護(hù)的質(zhì)量，但尚只用于靜態(tài)心電信號的心率估計(jì)。因此如何對信號進(jìn)行質(zhì) 量綜合評估，并將其有效用到智能診斷上，提高診斷準(zhǔn)確率，是非常必要的。 在整個(gè)心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中，心電信號的節(jié)律異常的自動(dòng)分析屬于其核心部分。 對于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，要求它具有實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，能最大意義上監(jiān)控病 1 可穿戴心電信號質(zhì)量綜合評估及節(jié)律分析系統(tǒng) 人的心電活動(dòng)，正確分析該患者的病情。這些對于心電自動(dòng)分析算法提出了極高 的要求。 目前，雖然國內(nèi)外生產(chǎn)心電圖自動(dòng)分析軟件的廠家和科研單位有很多，但這 些軟件產(chǎn)品所采用的心電算法不盡相同，其心電診斷結(jié)果的正確與否，將直接影 響醫(yī)生的判斷結(jié)果，甚至?xí)?dǎo)致誤診。 本文的研究，就是遠(yuǎn)程可穿戴監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的特點(diǎn)，對心電信號自動(dòng)分析進(jìn)行探 索性研究，希望能對以后的研究打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 1 2 國內(nèi)外現(xiàn)狀綜述 心電信號自動(dòng)分析是指在采集到的心電信號基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行處理后提取反 映心臟狀態(tài)的特征信息，然后利用這些特征信息分析、判別心電信號所反映的疾 病類型，進(jìn)而幫助醫(yī)生從繁瑣的圖形識別工作中解脫出來，同時(shí)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)患者 的病情，從而能采取相應(yīng)的措施，有效地避免病情加重或死亡。整個(gè)心電信號自 動(dòng)分析流程圖如下： 圖1 1 心電信號自動(dòng)分析流程圖 從上圖可知，心電信號自動(dòng)分析研究的內(nèi)容主要包括四個(gè)方面：一是心電信 號預(yù)處理的研究；二是心電波形檢測與特征點(diǎn)定位算法的研究；三是心電信號特 征提取方法的研究；四是心電波形診斷方法的研究。 1 2 1 心電信號預(yù)處理技術(shù)研究 由于動(dòng)態(tài)心電信號具有微弱、低頻、高阻抗和隨機(jī)性等特點(diǎn)，極易受干擾影 響，從而影響心電信號的分析和診斷精度。因此最大程度的抵制噪聲是提高心電 信號檢測精度的前提。除了對心電儀硬件抗干擾能力有較高要求外，對心電信號 的數(shù)字濾波也非常重要，許多學(xué)者對此做了大量的工作，主要包括各種經(jīng)典的數(shù) 字濾波方法和各種現(xiàn)代信號處理方法【1 0 _ 13 1 。 這些方法大致分為三大類，第一類是自適應(yīng)濾波方法；第二類是經(jīng)典的數(shù)字 濾波方法，如陷波器、低通濾波器等；第三類是以小波變換、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字形 2 可穿戴心電信號質(zhì)量綜合評估及節(jié)律分析系統(tǒng) 態(tài)學(xué)為代表的現(xiàn)代高新技術(shù)濾波器方法。l ig ，l i n gl 等【1 4 】人專門提出了一種自 適應(yīng)相干模板法抑制工頻干擾，它從原始信號中減去工頻干擾的模板，以達(dá)到濾 除工頻干擾的目的，同時(shí)克服了自適應(yīng)濾波器算法復(fù)雜耗時(shí)，需要添加參考信號 的不足。l a g 吼ap ，j a l l er 掣1 5 】人采用自適應(yīng)濾波方法對基線漂移的抑制取得了 較好的效果。l a g 嘶ap ，t h a l ( o r n v 等【1 6 】人根據(jù)心電信號中各特征波形頻譜的不 同設(shè)計(jì)不同的低通差分濾波器，突出不同子波的特征之后，再進(jìn)行濾波處理。l y i l i l p a 【1 7 】提出了一類遞歸型數(shù)字濾波器，可以實(shí)現(xiàn)不同類型的濾波。 近幾年，小波分析被引入e c g 濾波處理中，小波變換具有良好的時(shí)頻局部 化特征，十分適用于具有隨機(jī)性、低信噪比、非線性和非平穩(wěn)的心電信號分析和 處理。常用的算法有小波空間的閾值化處理、小波變換模極大值處理方法、去除 噪聲干擾所對應(yīng)的小波分解尺度上的細(xì)節(jié)能量【1 8 2 0 1 。直接利用小波變換【2 1 。2 2 】進(jìn) 行心電信號處理，可以取得較好的結(jié)果，但一般運(yùn)算量較大。也有學(xué)者將小波變 換與其它數(shù)字濾波技術(shù)結(jié)合，如小波變換域的w i e l l e r 濾波【2 3 1 和自適應(yīng)濾波【2 4 1 。 x u eq ，h u 等【2 5 】人采用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性自適應(yīng)匹配濾波器可以較 好地消除基線漂移及偽跡的影響，但神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法計(jì)算量大，而且自適應(yīng)匹配濾 波器采用的模板易受q r s 波群變異的影響。 總體上來說，目前對高頻噪聲、基線漂移和工頻干擾的研究成果比較多，技 術(shù)比較成熟，但對于肌電干擾、電極脫落和人為移動(dòng)引起的干擾，仍無法完全有 效地去除，大部分的處理方法只適用于靜止?fàn)顟B(tài)下采集的心電信號，而對于運(yùn)動(dòng) 心電信號的處理目前仍然沒有公認(rèn)的完整的方法。 1 2 2 心電波形檢測技術(shù)的研究 心電信號檢測的關(guān)鍵技術(shù)之一是q r s 波形檢測，其準(zhǔn)確性將影響最終診斷 結(jié)果。至今介紹的q r s 波群檢測方法繁多，最常用的方法是閾值法。固定閾值 容易受強(qiáng)噪聲、高p 波、高t 波、節(jié)律異常等影響，導(dǎo)致誤檢或漏檢。因此， 一般采用可變閾值檢測法來提高檢測準(zhǔn)確率，而且還會引入臨床經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。p a i l 等人2 6 】【2 7 】提出的閾值法最具有代表性，已被成功運(yùn)用到實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中。閾值 法運(yùn)算簡單、處理速度快、易于實(shí)現(xiàn)，但檢測精度有待提高。 近年來，隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，許多新的信號處理方法也運(yùn)用到 可穿戴心電信號質(zhì)量綜合評估及節(jié)律分析系統(tǒng) q r s 波群檢測中來，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波變換、分形理論、非線性濾波技術(shù)等。 s 伽h a 由il ，b d l a n g e rj j 等【2 8 】人首先提出在心電信號處理中運(yùn)用小波分析技術(shù)， 丁哨生等【冽人將小波分析與自適應(yīng)匹配濾波技術(shù)相結(jié)合，提高了檢測速度和檢 測準(zhǔn)確率。 s h y ul y 等【3 0 】人采用小波變換和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)了對動(dòng)態(tài)心電 室性期前收縮信號的檢測。也有學(xué)者提出基于數(shù)學(xué)模型的檢測方法和基于形態(tài)學(xué) 的檢測方法，但這些方法處理速度慢且對噪聲敏感，實(shí)際應(yīng)用較少。 對p 波、t 波的準(zhǔn)確檢測是e c g 檢測中的難題，有待進(jìn)一步研究。因?yàn)閜 波、t 波幅度小，斜率特征不明顯。目前主要有兩類方法，一類是窗口搜索法， 即以r 波為標(biāo)準(zhǔn)，在其前后一定區(qū)域內(nèi)來檢測p 波、t 波；第二類是對消法。即 通過對消掉占有大部分能量的q r s 波群和噪聲，突出p 波、t 波再進(jìn)行檢測。 常見的有小波變換法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、特征點(diǎn)法、模板匹配法、自適應(yīng)濾波法等。 但這些方法均不能很好的檢測出p 波、t 波。 總的來說，p 波、t 波的檢測方法遠(yuǎn)沒有q r s 檢測方法成熟。 1 2 3 特征提取方法的研究 特征信息的提取，是后面對心電節(jié)律異常進(jìn)行診斷的一個(gè)重要步驟，只有選 擇出能反映疾病最本質(zhì)的特征，才能最快最好地對各種節(jié)律異常進(jìn)行準(zhǔn)確、科學(xué) 的分類。如果對所有導(dǎo)聯(lián)上全部信息進(jìn)行分析，運(yùn)算將會非常復(fù)雜，因此必須提 取特征信息，減少特征向量的維數(shù)，從而減化運(yùn)算。目前，主要有三種類型的特 征提取方法，它們分別是時(shí)域特征、頻域特征、模型特征。時(shí)域特征主要是從時(shí) 域上提取特征信息，如r 波峰值、q r s 波長、q r s 面積、i 汛間期等。這類方 法非常符合臨床醫(yī)生的習(xí)慣，i e i l d m a d l 哪，au 等【3 l 】人選取了1 3 個(gè)特征參數(shù)， 如q r s 寬度、r 波位置等其它參數(shù)，對1 0 類心搏類型進(jìn)行了分類，取得到了很 好的效果。時(shí)域特征參數(shù)易于理解，容易上手，但是，很容易受噪聲等于擾的影 響。并且，p 波和t 波的提取至今都是一個(gè)難題。學(xué)術(shù)界有許多相關(guān)方面的研究， 但無法找到一種實(shí)用而有效的方法，不能達(dá)到準(zhǔn)確提取特征的要求。因此，這些 原因成為時(shí)域特征參數(shù)應(yīng)用的瓶頸。 而頻域特征則是利用傅立葉變換、濾波器、小波分析等方法來得到與特征相 4 可穿戴心電信號質(zhì)量綜合評估及節(jié)律分析系統(tǒng) 關(guān)的頻域信息。l s e i l l l a d i i 等【3 2 】檢測了不同種類的母小波以及不同分解水平對 于e c g 分類的能力，最終得出s p l i n e 和d b 小波的性能最好。頻域特征與時(shí)域相 比，抗干擾能力更強(qiáng)，但計(jì)算量和復(fù)雜度要求更高。 模型特征則是通過對心電建模的方法，從而得到表示心搏的某些特征系數(shù)作 為特征向量。r 旬e i l d r aa c h a r y au 【3 3 】使用了自回歸模型對包括p 波和t 波的心搏 信號進(jìn)行建模，使用了6 個(gè)特征參數(shù)，大大減少了計(jì)算量，滿足了實(shí)時(shí)性。周群 一使用高斯鏡像模型方法進(jìn)行建模，對室性早搏的分辨率比較準(zhǔn)確。 總之這三種方法各有優(yōu)劣性，要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。如果要求易于實(shí)現(xiàn)， 可以選擇時(shí)域特征，如果要求準(zhǔn)確性以及完整性，可選擇頻域特征，而模型特征 具有前兩者的優(yōu)勢，即可以通過較少的特征來包括更多的心搏信息，但它需要深 刻的理論支持，且靈活性較差。 1 2 4 節(jié)律異常診斷分類的研究 心電自動(dòng)分析系統(tǒng)除了能完成預(yù)處理、特征點(diǎn)檢測外，還應(yīng)該能對疾病進(jìn)行 自動(dòng)分類，對心律失常等心臟疾病進(jìn)行診斷，這也是自動(dòng)分析系統(tǒng)的最主要目的。 目前心律失常分析的方法主要有以下幾種：邏輯分支判斷法、模板匹配法【3 5 _ 3 6 1 、 支持向量機(jī)3 7 。3 引、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、法【3 9 4 2 1 、模糊理論【4 3 。4 5 1 等。 早期在心電監(jiān)護(hù)儀中普遍使用的方法有邏輯判斷法和模板匹配法。邏輯判斷 法是基于特征提取的方法，類似于醫(yī)生讀取心電圖的判斷過程，根據(jù)相關(guān)的設(shè)定 的參數(shù)，按照一定的邏輯判斷來進(jìn)行心律失常分類，該方法規(guī)則簡單，速度快， 應(yīng)用廣泛，但不太適用于復(fù)雜的情況。 模板匹配法是基于波形形態(tài)分類的方法，一般是在建立q r s 模板后，在以r 峰為中心的指定窗口寬度內(nèi)對模板和目標(biāo)波形進(jìn)行積分，進(jìn)行相關(guān)性計(jì)算，若相 關(guān)系數(shù)大，則認(rèn)為兩者匹配。段會龍、馮靖秫等【3 5 】人提出了一種結(jié)合特征提取 和模板匹配的心搏分類算法，對室性早搏進(jìn)行自動(dòng)分類。模板匹配法直觀簡單、 但容易受噪聲干擾，匹配效率不高，適用于分類類別較少的情況。 支持向量機(jī)是機(jī)器學(xué)習(xí)方法中的一種，是建立在統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論和v c 維理論 和結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小原理基礎(chǔ)上的。s v m 用于模式分類的最大優(yōu)勢在于它很大程度 地克服了傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)中的維數(shù)災(zāi)難及局部極小等問題。已經(jīng)證明，到目前為止 可穿戴心電信號質(zhì)量綜合評估及節(jié)律分析系統(tǒng) 在處理小樣本問題時(shí)，s v m 的泛化能力是最好的，盡管有時(shí)它的分類精度不是 最佳的。曹玉珍等【3 8 】人通過小波變換得到的參數(shù)，獲得8 維特征向量，最后用向 量機(jī)對其進(jìn)行心律分類。 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法主要是通過大量的心電數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，根據(jù)某種學(xué)習(xí)算法來調(diào)整神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，進(jìn)而對心電圖進(jìn)行分類。o s o w 凼s 等【4 6 】人提出一種模糊混 合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器，選用平均r r 間期、q r s 波寬度等特征作為心電特征參數(shù)， 對心室撲動(dòng)、室性早搏、室性逸搏等七類心電信號進(jìn)行分類，正確率達(dá)到了9 6 。 模糊理論一般是先對心電信號進(jìn)行特征提取，然后對其進(jìn)行模糊化，接著再 進(jìn)行模糊推理，最后通過模糊決策規(guī)則來獲得分類結(jié)果。此外模糊理論與神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)相結(jié)合的技術(shù)也在心電信號分類識別中得到了廣泛的使用。 1 2 5 心電信號質(zhì)量評估的研究 信號質(zhì)量評估技術(shù)，主要是建立一個(gè)信號質(zhì)量好壞的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并在此基礎(chǔ) 上將信號分為不同質(zhì)量等級的信號，為下一步的智能診斷的處理奠定基礎(chǔ)，進(jìn)而 改善監(jiān)護(hù)效果。 質(zhì)量評估技術(shù)在信號分析的領(lǐng)域中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，王遠(yuǎn)干、王繼祥 等人均已提出了一些信號質(zhì)量評估的方法，并應(yīng)用于光柵、語音信號的評估 【4 7 】【鎬】。同時(shí)在腦電監(jiān)護(hù)中，信號質(zhì)量評估技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用【4 9 5 引。目前， j c h 肌等人通過計(jì)算原始心電信號和去噪后心電信號的互相關(guān)函數(shù)來進(jìn)行質(zhì)量 評估【5 4 1 。yz i g e l 等人通過計(jì)算信噪比的方法來評估心電信號的質(zhì)量高低【5 5 】。李 橋等人通過分析心電信號的波形特征、統(tǒng)計(jì)特性和相互關(guān)系實(shí)現(xiàn)了心電信號的質(zhì) 量評估，并將該技術(shù)用于危重病人的監(jiān)護(hù)【5 6 1 ，h u g ，c 等人同樣也將這一技術(shù)應(yīng) 用在了人體心電和血壓的監(jiān)護(hù)中【5 7 1 ，但是以上這些方法都是用來評價(jià)在靜止?fàn)?態(tài)下獲取的心電信號，而且大部分都是對單一因素進(jìn)行評價(jià)，對于運(yùn)動(dòng)心電至今 還沒有理想的評估方法。 1 3 本文主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn) 本文主要針對通過可穿戴智能服裝采集到的心電信號進(jìn)行處理與分析，設(shè)計(jì) 了基于模糊綜合評價(jià)的心電信號質(zhì)量評估模型，通過對心電信號的除噪、特征檢 6 可穿戴心電信號質(zhì)量綜合評估及節(jié)律分析系統(tǒng) 測、節(jié)律異常分析，完成了對可穿戴運(yùn)動(dòng)心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，最后通過 無線的方式將心電數(shù)據(jù)傳遞給醫(yī)護(hù)人員，以便進(jìn)行實(shí)時(shí)地診斷和監(jiān)護(hù)。 論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)有： ( 1 ) 針對運(yùn)動(dòng)信號的特點(diǎn)，通過對r 波檢測匹配度、功率譜密度比值、峰 度值3 個(gè)反映心電信號質(zhì)量的指標(biāo)集進(jìn)行綜合分析，提出了基于模糊綜合評價(jià)的 信號質(zhì)量評估模型，實(shí)現(xiàn)了對信號質(zhì)量的綜合估計(jì)。 ( 2 ) 提出了基于心電信號質(zhì)量指數(shù)的節(jié)律分析模型，即根據(jù)信號的質(zhì)量， 來采用相應(yīng)的節(jié)律異常診斷分類方法，能更好滿足可穿戴心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性以 及準(zhǔn)確性。 ( 3 ) 將信號質(zhì)量綜合評估技術(shù)、節(jié)律分析運(yùn)用到可穿戴監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，并對整 個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 1 4 本文主要章節(jié)安排 第一章是緒論：對本文的研究背景，心電信號自動(dòng)分析的主要內(nèi)容以及研 究現(xiàn)狀作了綜述，概括介紹了本文的研究內(nèi)容與目的。 第二章主要是介紹了心電圖的基本知識，對正常心電波形組成及其所反映 的生理學(xué)意義進(jìn)行了剖析，接著詳細(xì)介紹了節(jié)律異常的特點(diǎn)及表現(xiàn)，對常見的節(jié) 律異常信號進(jìn)行了歸納和分類。最后對幾種常用的心律失常數(shù)據(jù)庫進(jìn)行介紹，并 確認(rèn)m r r b m 數(shù)據(jù)庫為本文的評價(jià)數(shù)據(jù)庫。 第三章對可穿戴系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)作了重要介紹與分析，首先闡述了系統(tǒng)整體 設(shè)計(jì)原則與需求分析，然后對整個(gè)框架進(jìn)行設(shè)計(jì)。接著介紹了心電信號預(yù)處理與 特征點(diǎn)檢測的方法，其中對心電信號的不同類型噪聲進(jìn)行了詳細(xì)分析，并采用小 波的方法對心電信號進(jìn)行噪聲處理。 第四章提出了基于模糊綜合評價(jià)的心電信號質(zhì)量評估模型，首先介紹了三個(gè) 評價(jià)指標(biāo)，即r 波檢測匹配度、功率譜密度比值、峰度值，最后對這三個(gè)指標(biāo)進(jìn) 行綜合評價(jià)，得到一個(gè)反映心電信號質(zhì)量的指數(shù)，最后提出了基于信號質(zhì)量評估 與卡爾曼濾波的心率估計(jì)模型，并對結(jié)果進(jìn)行對比分析。 第五章為心電節(jié)律異常診斷部分，首先介紹一些常用的診斷方法，最后重點(diǎn) 介紹了學(xué)習(xí)向量量化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及邏輯分支判斷法，并對兩種方法時(shí)行了比較， 提出了基于心電信號質(zhì)量指數(shù)的心電波形分類。 7 一 可穿戴心電信號質(zhì)量綜合評估及節(jié)律分析系統(tǒng) 第六章為系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，首先介紹了各個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)方法與意義，利用 v i s u a ls 砌i o2 0 0 8 編寫了心電自動(dòng)分析軟件，軟件可以打開心電數(shù)據(jù)、顯示波形 及相關(guān)特征值、病歷管理、病情診斷。最后給出了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)圖。 第七章為總結(jié)與展望，主要對本文的工作進(jìn)行了總結(jié)，并提出不足之處。 可穿戴心電信號質(zhì)量綜合評估及節(jié)律分析系統(tǒng) 第二章心電信號與節(jié)律異常 心電信號處理是可穿戴心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的核心內(nèi)容，本章主要討論了論文涉及 到的心電相關(guān)知識。首先是對心電信號的波形進(jìn)行分析，接著對心電信號的節(jié)律 異常以及常用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行介紹。 2 1 心電圖概述 心電圖描繪出了心臟搏動(dòng)相關(guān)的電位變化，通過在人體的表面連接一些特定 的裝置可以記錄人體表面的電位在每一次心動(dòng)周期內(nèi)發(fā)生的變化，將這些電位變 化畫成的曲線即為心電圖。正常的心電波形如圖2 1 所示，它包含了不同的波和 間期。其中，p 波、q r s 波群以及t 波是最主要的特征波，r r 間期、q t 間期、 s t 段、p r 間期等是心電信號中最主要的特征信息，可以從多個(gè)方面反映心臟的 傳導(dǎo)系統(tǒng)及心臟本身是否發(fā)生病變【5 8 1 。 r 姐漱群 、f ： i 、 l i6 l i 、 l i ：p r 問期i。q t 問南 i 圖2 1 標(biāo)準(zhǔn)心電信號波形 ( 1 ) p 波反映的是心房去極化過程的電位變化情況，是一個(gè)周期心電波形 中第一個(gè)出現(xiàn)的波，寬度為0 0 8 0 1 1 秒，幅度不超過o 2 5 m v 。 ( 2 ) q r s 波群反映的是心室去極化過程的電位變化情況，包括三個(gè)緊密相 連的波，如圖2 1 所示，第一個(gè)向下的波為q 波，第二個(gè)向上的波為r 波，第 三個(gè)向下的為s 波。三個(gè)波的持續(xù)時(shí)間不超過0 1 秒。 ( 3 ) t 波為心室復(fù)極波，緊跟在q r s 波群之后，連接著s t 段，幅值比較 低，約為1 3 i n v 。 ( 4 ) p r 間期是從p 波的起點(diǎn)至q r s 波群起點(diǎn)的時(shí)間間隔，代表了激動(dòng)從 心房到心室的傳導(dǎo)時(shí)間，p r 間期正常范圍值一般為0 1 2 o 2 0 秒。并且，p r 間 o 可穿戴心電信號質(zhì)量綜合評估及節(jié)律分析系統(tǒng) 期會隨著年齡和心率的變化而變化。 ( 5 ) s t 段是從q r s 波群的終點(diǎn)到t 波起點(diǎn)的一段等電位線，有時(shí)會有偏 移，代表了心室除極完畢到復(fù)極開始在體表產(chǎn)生電位差以前的一短暫瞬間。 ( 6 ) q t 間期是q r s 波群的起點(diǎn)至t 波終點(diǎn)的時(shí)間，代表了整個(gè)心室肌開 始除極到復(fù)極完畢的總時(shí)間，有時(shí)也稱作心臟電收縮時(shí)間，其值會隨著心率的快 慢而變異。心率越快，間期越短；反之則越長【5 9 1 。 2 2 節(jié)律異常 心律為心臟活動(dòng)的節(jié)律，正常情況下，支配心律激動(dòng)的起源點(diǎn)在竇房結(jié)。由 竇房結(jié)激動(dòng)支配心室活動(dòng)的，稱為竇性心率，由竇房結(jié)以外的節(jié)律點(diǎn)如心房、心 室、房室束等其它處支配心律時(shí)，稱為異位心律。正常的竇性心律滿足：每個(gè) q r s 波前有一個(gè)p 波。p r 間期大于等于o 1 2 秒。 由心臟在收縮和舒張的電生理活動(dòng)過程中發(fā)生的激動(dòng)起源異常、傳導(dǎo)異?；?是兩者并存引起的心臟節(jié)律、心跳頻率及傳導(dǎo)時(shí)間順序的改變統(tǒng)稱為節(jié)律異常。 心律失常會引起心悸，頭暈和暈厥，快速心律失?？梢鹦慕g痛，急性心肌梗死， 嚴(yán)重時(shí)會引起猝死。心律失?？砂l(fā)生于正常健康人群中( 如呼吸引起的竇性心律 不齊) ，但更常見于患有器質(zhì)性或功能性心臟病患者，因此心律失常診斷通常是 心血管疾病臨床診斷的關(guān)鍵步驟。心律失?？梢员憩F(xiàn)為單個(gè)心拍的異常，也可以 表現(xiàn)為一組連續(xù)心拍的異常，當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)的心律失常心拍時(shí)，可能引起心率的變 化從而導(dǎo)致心電節(jié)律異常。 2 2 1 節(jié)律異常分類 心律失常可分為沖動(dòng)起源異常和沖動(dòng)傳導(dǎo)異常兩大類，因?yàn)閭鲗?dǎo)功能失常心 電圖特征較為復(fù)雜，本文只對沖動(dòng)起源異常類心律失常進(jìn)行分析。 沖動(dòng)起源異常的心律失常主要有兩大類，第一類為竇性心律失常，包括竇性 心律不齊、竇性心動(dòng)過緩、竇性心動(dòng)過速、竇性早搏和竇性暫停。第二類為異位 心律，包括心房性、房室交界性、心室性心律失常三大類。由于前兩者不易區(qū)分， 統(tǒng)稱為室上性心律失常。 1 0 可穿戴心電信號質(zhì)量綜合評估及節(jié)律分析系統(tǒng) 心 律 失 常 竇性心律失常 2 2 2 節(jié)律異常特點(diǎn) 竇性心律不齊 竇性心動(dòng)過緩 竇性心動(dòng)過速 竇性早博 竇性暫停 圖2 2 沖動(dòng)起源異常的心律失常分類 l 、竇性節(jié)律異常，會出現(xiàn)p 波異常，必須有形態(tài)和方向正常的竇性p 波，p r 間期 = o 1 2 s 。q r s 波群形狀和延續(xù)時(shí)間通常正常。下面為主要的竇性節(jié)律異常。 表2 1 主要的竇性節(jié)律異常特點(diǎn) 竇性心律不齊p p 間期不等，相差o 1 2 s 以上 竇性心動(dòng)過緩p p 間期超過1 o s ，心率均勻 竇性心動(dòng)過速p p 間期小于0 6 0 s ，心率均勻 竇性早博早博p 波與前面正常的p 波間距多固定不變、代償間歇不完全 竇性暫停正常節(jié)律中，突然出現(xiàn)較長時(shí)間內(nèi)無p 、q r s 、t 波，間歇長短不定 2 、室上性節(jié)律異常 表2 2 主要的室上性節(jié)律異常特點(diǎn) 結(jié)性逸搏與逸搏心律卜心動(dòng)周期間歇較長之后出現(xiàn)的q r s 綜合波呈室上型，無正常 l 竇性p 波。節(jié)律整齊而緩慢，4 0 6 0 次分 心 性曾礎(chǔ)嫦室律 、110戶li_、 攬 刪 蝴 璇律 趿瞞嘲尊 及搏顫搏及蛔邀稿 一憚一一一一一一 r l ， ， ， 廠，、，【 性界 性 交 性 房 室 室 心 房 心 ，、 律 一 ，jl 業(yè)嚯異 可穿戴心電信號質(zhì)量綜合評估及節(jié)律分析系統(tǒng) 心房撲動(dòng)與纖顫無正常p 波，心房撲動(dòng)代之以連續(xù)鋸齒樣撲動(dòng)f 波，心率 2 5 肛3 5 0 次分。心房纖顫代之以細(xì)小而不規(guī)則的纖顫f 波。 r r 間期絕對不等，心率均為4 0 吐7 0 0 次分 早搏心動(dòng)周期間歇較短提前出現(xiàn)的q r s 綜合波呈室上型，無正常 竇性p 波。節(jié)律絕對規(guī)則，1 6 0 2 2 0 次分 3 、室性心律失常 表2 3 主要的室性節(jié)律異常特點(diǎn) 室性逸搏與逸搏心律心動(dòng)周期間歇較長之后出現(xiàn)一個(gè)寬大畸形的室性q r s 綜合波 呈室上型，無正常竇性p 波。節(jié)律整齊而緩慢，3 叫o 次分 心室撲動(dòng)與纖顫心室撲動(dòng)為連續(xù)寬大畸形心室波，頻率為2 5 0 3 5 0 次分；心 室纖顫為連續(xù)出現(xiàn)幅度不等的極不規(guī)則波形，頻率為2 5 3 5 0 次分 室性早搏提前出現(xiàn)的寬大畸形q r s 綜合波前無p 波，q r s 時(shí)間大于 o 1 2 s ，t 波與主波方向相反，代償間歇完全，1 5 0 2 2 0 次分 2 3 心律失常數(shù)據(jù)庫 目前世界上主要有以下三個(gè)數(shù)據(jù)庫： l 、c s e 數(shù)據(jù)庫 c s e 數(shù)據(jù)庫由歐共體啟動(dòng)的定量心電圖共同標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目建立。包括3 導(dǎo)聯(lián)數(shù)據(jù) 庫、多導(dǎo)聯(lián)數(shù)據(jù)庫和診斷數(shù)據(jù)庫單個(gè)部分。采樣率為5 0 0 h z 。 2 、舢隊(duì)數(shù)據(jù)庫 由美國心臟協(xié)會建立。記錄包含兩個(gè)通道的數(shù)據(jù)，采樣率為2 5 0 h z ，精度為 1 2 位可用于評價(jià)室性節(jié)律異常的檢測。 3 、m 玎- b m 數(shù)據(jù)庫 美國麻省理工大學(xué)在l9 8 9 年建立了節(jié)律異常數(shù)據(jù)庫。采樣率為3 6 0 h z ，精 度為1 1 位。m 1 1 侶i h 數(shù)據(jù)庫是麻省理工和b e li s r a e ld c o n e s sm e d i c a lc e n t e r 共建的一個(gè)生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫包含多種生理信號數(shù)據(jù)庫。 ( 1 ) m i t b m 數(shù)據(jù)庫簡介 m - b m 節(jié)律異常數(shù)據(jù)庫是m i t _ b m 心律不齊實(shí)驗(yàn)室在1 9 7 5 1 9 7 9 年問 1 2 可穿戴心電信號質(zhì)量綜合評估及節(jié)律分析系統(tǒng) ， 從4 7 個(gè)實(shí)驗(yàn)人體上獲得，包含了從4 8 個(gè)“小時(shí)”的兩個(gè)通道的移動(dòng)e c g 信號 的摘錄。其中，2 3 個(gè)記錄是從b o s t o n sb e t l li s r a e l 醫(yī)院的4 0 0 0 個(gè)住院病人和門 診病人身上的2 4 小時(shí)移動(dòng)的e c g 信號中隨機(jī)采樣得到的。此數(shù)據(jù)庫是第一個(gè)應(yīng) 用于心律不齊檢測評估的測試標(biāo)準(zhǔn)材料，并且，也在全世界5 0 0 個(gè)地區(qū)用于心臟 動(dòng)力的基礎(chǔ)研究。 這個(gè)數(shù)字化記錄為每通道每分鐘3 6 0 個(gè)采樣，每個(gè)采樣由電壓幅度為1 0 毫 幅的1 1 b i t 的二進(jìn)制來記錄，它在數(shù)據(jù)庫中的存放格式為每個(gè)采樣點(diǎn)1 2 b i t ，其中 1 位為空白位，其它1 1 位為有效位。 數(shù)據(jù)庫共有4 8 個(gè)完整記錄，并且有4 8 個(gè)相對的完整的評注文件，其中2 5 個(gè)單數(shù)號的記錄可以從p h y s i o n e t 免費(fèi)得到，剩余的2 3 個(gè)記錄可以參看m m b m 心率不齊數(shù)據(jù)庫c d r o m 。 m 丌b m 心率不齊數(shù)據(jù)庫( m 丌- b i h t h y l i i l i ad a t a b a s e ) 的1 0 0 d a t 頭文 件如下： 1 0 02 3 6 06 5 0 0 0 00 ：0 ：o0 0 0 1 0 0 d a t2 1 2 2 0 01 11 0 2 49 9 5 2 2 1 3 1om l i i 1 0 0 d a t2 1 2 2 0 0 1 1 1 0 2 41 0 1 12 0 0 5 2ov 5 拌6 9m1 0 8 51 6 2 9x 1 頭文件所含信息：該數(shù)據(jù)庫是兩通道的，采樣率為3 6 0 h z ，每個(gè)記錄長6 5 0 0 0 0 個(gè)字節(jié)。1 0 0 d a t ( 1 0 0 ) 是文件名，2 1 2 表示的是信號的儲存格式是1 2 位( 每3 字節(jié)兩次采樣) ，一個(gè)文件包含兩個(gè)信號。每個(gè)信號的獲得需要每毫伏2 0 0 a d c 單位，而a d c 包含1 1 位有效位和一位補(bǔ)充位，所獲得的信號在o 到1 0 2 4 之間。 得到的第一組采樣值是9 9 5 ( 第一通道