本發(fā)明涉及心電數(shù)據(jù)處理算法技術(shù)，具體涉及一種采用心電數(shù)據(jù)來評估身體運(yùn)動狀態(tài)及心電干擾大小的方法及其儀器。

背景技術(shù)：

心臟周圍的組織和體液都能導(dǎo)電，因此可將人體看成為一個具有長、寬、厚三度空間的容積導(dǎo)體。心臟好比電源，無數(shù)心肌細(xì)胞動作電位變化的總和可以傳導(dǎo)并反映到體表。在體表很多點(diǎn)之間存在著電位差，也有很多點(diǎn)彼此之間無電位差是等電的。

心電圖是反映心臟興奮的電活動過程，心電圖上所記錄的電位變化是一系列瞬間心電綜合向量在不同導(dǎo)聯(lián)軸上的反映，也就是平面向量環(huán)在有關(guān)導(dǎo)聯(lián)軸上的再投影。心電圖代表整個心臟電激動的綜合過程，以一個個心肌細(xì)胞的電激動為基礎(chǔ)，心肌激動時細(xì)胞內(nèi)發(fā)生電傳變化。

動態(tài)心電圖是一種可以長時間連續(xù)記錄并分析人體心臟在活動和安靜狀態(tài)下心電圖變化的方法。

動態(tài)心電圖技術(shù)于1957年由Holter首先應(yīng)用于監(jiān)測心臟電活動的研究，所以又稱Holter監(jiān)測心電圖儀，目前已成為臨床心血管領(lǐng)域中非創(chuàng)傷性檢查的重要診斷方法之一。與普通心電圖相比，動態(tài)心電圖于24小時內(nèi)可連續(xù)記錄多達(dá)10萬次左右的心電信號，這樣可以提高對非持續(xù)性心律失常，尤其是對一過性心律失常及短暫的心肌缺血發(fā)作的檢出率，因此擴(kuò)大了心電圖臨床運(yùn)用的范圍。

心電圖是在體表記錄心臟的電活動，心電數(shù)據(jù)受到很多因素的干擾。干擾因素包括心電記錄系統(tǒng)因素和非心電記錄系統(tǒng)因素。其中，非心電記錄系統(tǒng)因素主要有電極因素（電極與皮膚接觸不良、放置部位不當(dāng)、電極質(zhì)量差等）、肌肉電因素（活動產(chǎn)生的肌肉電干擾）、其他因素（靜電、電磁干擾）。

動態(tài)心電圖由于受試者為正常的生活狀態(tài)，身體定有不同程度的運(yùn)動，使得所記錄的運(yùn)動心電信號中可能混入不同程度的干擾信號，包括呼吸引起的心電信號基線漂移，電極與皮膚間的摩擦噪聲，體位移動所引發(fā)的擾動，電源噪聲以及其它電磁噪聲等，這些干擾信號的消除是不可能完全依靠數(shù)字信號處理技術(shù)來完成的。

到目前為止，由于身體活動帶來心電圖的變化都作為一種信號干擾來處理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對心電圖測量中身體活動對信號的干擾存在必然性，以及動態(tài)心電圖機(jī)僅作為心臟檢測的單一功能的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種采用心電數(shù)據(jù)來評估身體運(yùn)動狀態(tài)及心電干擾大小的方法，并提供一種可以監(jiān)測運(yùn)動狀態(tài)及其可記錄動態(tài)心電圖的儀器，拓展動態(tài)心電圖儀的應(yīng)用功能。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種評估身體運(yùn)動狀態(tài)及心電干擾大小的方法，其特征在于，

該方法具體包括如下步驟：

A、選取一段心電數(shù)據(jù)；

B、拾取心電波形的峰和谷點(diǎn)；

C、計算每個心電周期的特征點(diǎn)參數(shù)，包括相臨R波的時間間隔RR、P波和R波的時間間隔PR、S波和T波的時間間隔ST、Q波和T波的時間間隔QT、R波峰面積ER、P波峰面積EP、T波峰面積ET；

D、統(tǒng)計特征點(diǎn)參數(shù)的相對誤差；包括該段心電數(shù)據(jù)內(nèi)所有RR特征點(diǎn)參數(shù)的相對誤差RRrsd、該段心電數(shù)據(jù)內(nèi)所有PR特征點(diǎn)參數(shù)的相對誤差PRrsd、該段心電數(shù)據(jù)內(nèi)所有ST特征點(diǎn)參數(shù)的相對誤差STrsd、該段心電數(shù)據(jù)內(nèi)所有QT特征點(diǎn)參數(shù)的相對誤差QTrsd以及該段心電數(shù)據(jù)內(nèi)所有ER特征點(diǎn)參數(shù)的相對誤差ERrsd、該段心電數(shù)據(jù)內(nèi)所有EP特征點(diǎn)參數(shù)的相對誤差EPrsd、該段心電數(shù)據(jù)內(nèi)所有ET特征點(diǎn)參數(shù)的相對誤差ETrsd；

E、計算出活動因子：對該段心電數(shù)據(jù)內(nèi)所有心電周期的特征點(diǎn)參數(shù)的相對誤差值，使用加權(quán)平均的方法，計算出活動因子；

F、顯示心電綜合干擾程度和判斷身體活動狀態(tài)：通過活動因子來判斷身體是處于安靜狀態(tài)還是和運(yùn)動狀態(tài)，活動閾值為通過試驗確定的一個經(jīng)驗參數(shù)，當(dāng)活動因子小于活動閾值，表示身體處于安靜狀態(tài)，反之表示身體處于運(yùn)動狀態(tài)；同時使用活動因子表示心電綜合干擾程度并顯示。

優(yōu)選的，在步驟A中，心電數(shù)據(jù)的長度最好選在3到10之間。

優(yōu)選的，在步驟F中，活動閾值為8-12。

通過上述的算法可知，本發(fā)明通過在心電數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分析中采用了一種特殊的數(shù)據(jù)處理技術(shù)和算法，引入活動因子和活動閾值概念，實(shí)現(xiàn)實(shí)時評估身體運(yùn)動狀態(tài)及心電干擾大小，使得儀器在記錄動態(tài)心電圖的同時，可以監(jiān)測身體活動狀態(tài)和反映心電信號的干擾程度,提高心電信號分析的可信度。

一種可以監(jiān)測運(yùn)動狀態(tài)及其記錄動態(tài)心電圖的儀器，其特征在于，包括心電電極、心電采集盒、數(shù)據(jù)記錄和處理設(shè)備；其中，心電圖電極包括兩個可導(dǎo)電的接觸電極；所述心電電極通過導(dǎo)線與心電采集盒相連；所述心電采集盒和接收端相連；心電采集盒采集接觸電極的心電電信號，并把數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)記錄和處理設(shè)備；數(shù)據(jù)記錄和處理設(shè)備可以是裝有本發(fā)明算法的心電數(shù)據(jù)記錄和處理軟件的手機(jī)、計算機(jī)、平板電腦。

本發(fā)明的方法采用了一種特殊的數(shù)據(jù)處理技術(shù)和算法，從中提取出活動因子，用來評估身體運(yùn)動狀態(tài)及心電干擾大小，使得儀器在記錄動態(tài)心電圖的同時，可以監(jiān)測身體活動狀態(tài)，拓展動態(tài)心電圖的應(yīng)用新領(lǐng)域。

本發(fā)明提供的數(shù)據(jù)處理技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）動態(tài)心電儀能夠?qū)崿F(xiàn)自動記錄身體的活動狀態(tài)，開辟了動態(tài)心電圖新的應(yīng)用領(lǐng)域，可以實(shí)現(xiàn)用心電儀來進(jìn)行被測試者的活動狀態(tài)分析和睡眠質(zhì)量的分析；

（2）心電儀能夠?qū)崟r得到心電綜合干擾程度，用于判斷心電數(shù)據(jù)的可靠性，以便正確地分析心電圖；

（3）“活動因子”的提出，為心電數(shù)據(jù)的誤差分析提供了一個新思路，為心電周期特征增加了一個新參數(shù)。

（4）本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了僅用心電數(shù)據(jù)來監(jiān)測心率和運(yùn)動狀態(tài)。

附圖說明

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明。

圖1為可以監(jiān)測運(yùn)動狀態(tài)及其記錄動態(tài)心電圖的儀器的原理圖；

圖2為活動因子計算方法及身體活動狀態(tài)判斷流程圖；

圖3為心電周期的特征點(diǎn)示意圖；

圖4為樣本數(shù)據(jù)心電圖；

圖5為靜息狀態(tài)實(shí)際測量心電圖；

圖6為活動狀態(tài)實(shí)際測量心電圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

參見圖1，其所示為可以監(jiān)測運(yùn)動狀態(tài)及其記錄動態(tài)心電圖的儀器的原理圖。由圖可知，該儀器100主要包括心電電極101、心電采集盒102、數(shù)據(jù)記錄和處理設(shè)備103三部分。心電電極101為心電傳感器，包括兩個可導(dǎo)電的接觸電極；心電采集盒102由數(shù)據(jù)采集模塊104和藍(lán)牙通訊模塊105組成，實(shí)現(xiàn)心電電信號采集，并通過藍(lán)牙把數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)記錄和處理設(shè)備；心電電極101和心電采集盒102之間由兩根導(dǎo)電線連接；數(shù)據(jù)記錄和處理設(shè)備103為心電數(shù)據(jù)記錄和處理軟件的手機(jī)、計算機(jī)或平板電腦；

參見圖2，其所示為本發(fā)明的活動因子計算方法及身體活動狀態(tài)判斷流程圖。由圖可知，本發(fā)明算法步驟如下：

A、選取一段心電數(shù)據(jù)，如圖4所示；

B、拾取心電波形的峰和谷點(diǎn)：尋峰參數(shù)可使用經(jīng)驗參數(shù)，保證峰和谷為有效的心電周期的特征點(diǎn)，特征點(diǎn)如圖3所示；心電周期的特征點(diǎn)包括P波點(diǎn)、Q波點(diǎn)、R波點(diǎn)、S波點(diǎn)、T波點(diǎn)、U波點(diǎn)、tg點(diǎn)、ug點(diǎn)；

C、計算每個心電周期的特征點(diǎn)參數(shù)，包括相臨R波的時間間隔RR、P波和R波的時間間隔PR、S波和T波的時間間隔ST、Q波和T波的時間間隔QT、R波峰面積ER、P波峰面積EP、T波峰面積ET；

D、統(tǒng)計特征點(diǎn)參數(shù)的相對誤差；包括該段心電數(shù)據(jù)內(nèi)所有RR特征點(diǎn)參數(shù)的相對誤差RRrsd、該段心電數(shù)據(jù)內(nèi)所有PR特征點(diǎn)參數(shù)的相對誤差PRrsd、該段心電數(shù)據(jù)內(nèi)所有ST特征點(diǎn)參數(shù)的相對誤差STrsd、該段心電數(shù)據(jù)內(nèi)所有QT特征點(diǎn)參數(shù)的相對誤差QTrsd以及該段心電數(shù)據(jù)內(nèi)所有ER特征點(diǎn)參數(shù)的相對誤差ERrsd、該段心電數(shù)據(jù)內(nèi)所有EP特征點(diǎn)參數(shù)的相對誤差EPrsd、該段心電數(shù)據(jù)內(nèi)所有ET特征點(diǎn)參數(shù)的相對誤差ETrsd；

E、計算出活動因子：對該段心電數(shù)據(jù)內(nèi)所有心電周期的特征點(diǎn)參數(shù)的相對誤差值，使用加權(quán)平均的方法，計算出活動因子；公式為：

f = RRrsd *Krr + PRrsd *Kpr+ STrsd *Kst+ QTrsd *Kqt+ ERrsd *Ker + EPrsd *Kep+ ETrsd *Ket。

其中RRrsd、PRrsd、STrsd、QTrsd、ERrsd、EPrsd、ETrsd為特征點(diǎn)參數(shù)的相對誤差；Krr、Kpr、Kst、Kqt、Ker、Kep、Ket為對應(yīng)特征點(diǎn)參數(shù)相對誤差權(quán)值，并且Krr+Kpr+Kst+Kqt+Ker+Kep+Ket = 1。

例如:

f = RRrsd *0.2 + PRrsd *0.1+ STrsd *0.2+ QTrsd *0.1+ ERrsd *0.15 + EPrsd *0.1+ ETrsd *0.15 。

參見圖5，其所示為靜息狀態(tài)實(shí)際測量心電圖。由圖可知，“活動因子”f為3 。

參見圖6，其所示為活動狀態(tài)實(shí)際測量心電圖。由圖可知，“活動因子”f為15 。

F、活動閾值的選定：活動閾值用來劃分身體是處于安靜狀態(tài)還是和運(yùn)動狀態(tài)?；顒娱撝禐橥ㄟ^試驗確定的一個經(jīng)驗參數(shù)，一般為10。

G、顯示心電綜合干擾程度和判斷身體活動狀態(tài)：通過活動因子來判斷身體是處于安靜狀態(tài)還是和運(yùn)動狀態(tài)，當(dāng)活動因子小于活動閾值，表示身體處于安靜狀態(tài)，反之表示身體處于運(yùn)動狀態(tài)；同時使用活動因子表示心電綜合干擾程度并顯示。取活動閾值為9，圖5 為活動因子f為3，小于活動閾值，運(yùn)動狀態(tài)可定為安靜；圖6 為活動因子f為15，大于活動閾值，運(yùn)動狀態(tài)可定為活動中。

其中，算法第一步所述的：選取一段心電數(shù)據(jù)，如圖4所示，為樣本數(shù)據(jù)心電圖，這里樣本數(shù)據(jù)長度為3秒，本方法選取一段心電數(shù)據(jù)的長度最好選在3到10之間，一方面數(shù)據(jù)量不至于過大而影響計算速度，一方面數(shù)據(jù)也能滿足統(tǒng)計要求。

以圖4的樣本數(shù)據(jù)心電圖為例，該段心電數(shù)據(jù)長度3秒，有三個心電周期，心電特征點(diǎn)參數(shù)有3組，各特征點(diǎn)參數(shù)的相對誤差就是三個心電周期中各特征點(diǎn)參數(shù)和三個參數(shù)平均值之間的誤差，再除以參數(shù)平均值就得到該參數(shù)的相對誤差。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。