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心电信号处理概述 心脏基础知识 心电信号基础知识 12导联 12导联心电图实际上是通过两个平面、12个不同位置“观察”心脏电活动。凭借心脏电流方向与正负电极间关系，在12个位置中的每一个体置都能做出不同的心电图图形。 12导联心电图中前6个导联被称为肢体导联，它们分别取名为导联I、导联II、导联III、导联aVr、导联aVI和导联aVf。肢体导联的电极放置在胳膊和腿上，沿垂直面至上而下检查心脏。 肢体导联的位置和命名 心电信号基本波形 P：表示窦房结放电和心房除极 QRS波群：代表心室肌除极 P-R间期：代表心房除极、在房室结的冲动延搁，然后沿纤维束分支传导至蒲肯野纤维。 T：代表心室复极 ST：代表心室复极的早期阶段 远程心电监护系统的研究现状 Holter系统 TTM心电监护系统 遥测心电监护系统 基于计算机网络的远程心电监护系统 基于移动通信的远程心电监护系统 动态心电信号预处理 主要噪声：工频干扰、基线漂移、肌电干扰、运动伪迹等。 早期：优化电路设计、良好元器件、特殊抗干扰电路。 现在：使用数字滤波器。 预处理数字滤波器 递归数字滤波器 Lynn等 1997 非线性中值滤波消除严重基线漂移 Keselbrener等1997 时变滤波器抑制基线漂移 Sormmol L 1993 整系数FIR滤波器 Wariar 1991 自适应相干模板法抑制工频 Li Gang 1995 基于神经网络的自适应滤波器 Xue等 1992 基于小波分析的滤波技术 Senhadji等 1990 波形检测及心电信息的特征提取 QRS波最常见方法：采用固定或可变的阈值进行判别。 阈值包括：幅度、斜率、时间间隔等 QRS波检测算法：Pan等 1985；ECG数学模型法 1989 1993；神经网络 1995；非参数的句法分析法；小波变换技术 1995 2005； R波检测 QRS波检测是ECG检测的首要问题，确定了R波，才能分析ECG其他细节。 R波检测法：幅度法、斜率法、面积法。 目前P波和T波的检测技术还不够成熟，特别是P波的识别仍然是一个世界性的难题。 特征信息的 提取 任务：抓住所表现出的疾病症状最本质的特征。 难点：是目前该研究领域最薄弱的环节；为记录细节，采样频率推荐为500hz以上，导联数目越来越多，信息量大，因此必须进行有效的特征提取。 特征信息的提取 时域：不同波形的时限、时段、形状特点。Ripley K.L 1980；田立军等 1992 频域：先进行傅立叶变换，然后考察频域内的特征分布。Nygards M.E 1997；Herbschleb J.N 1980；Nolle F.M 1980；Barro S 1997；万相奎 2005。 心电信号模式分类及心脏疾病的自动诊断 目前：预先记录一段时间内三个导联心电图，然后用分析系统分析诊断。 使用方法：结合节律分析和QRS波形态分析，对每一搏进行模板分类，再依据预先确定的标准进行诊断。 心率失常诊断标准 根据RR间期和QRS波宽度定义了12种心率失常 戚建新等 1997 根据RR间期和QRS波面积高度比定义了9种心率失常 田立军等 1992 采用心电向量、ST段、T波方向等综合诊断和模糊数学概念 董守玲 1997 将非句法和句法方法结合 Pietka E 1991 根据异常ECG的QRS波的分形维数不同来区分。 下一步工作安排 寻找R波检测的经典算法，理解并进行试验 找到QRS波检测算法进行试验。 了解诊断模板。 Holter系统 20世纪50年代，Holter首创动态心电图。 特点：长时间记录病人正常生活状态下的心电活动。广泛应用于临床诊断与医学研究。 缺点：非实时分析。不能远程传输。 TTM心电监护系统 电话传送心电图监测、心电BP机 特点：初步实现心电监护家庭化，尤其适用于偏远地区患者和外出患者的长期监测。 缺点：操作复杂、主机和发射机同步要求高、记录容量小、患者活动干扰大。 遥测心电监护站 分为电话心电遥测和无线心电遥测 特点：将遥测信号传输给PC机，进行简单处理，根据严重程度决定是否上网传给医院。可以在一定范围内活动，实时。 缺点：抗干扰能力差 基于计算机网络的远程心电监护系统 PC机控制心电信号采集器完成信号采集，将数据通过网络传输至医院心电监护站。 特点：是当前研究的一个新方向 缺点：需要可以上网的PC机、网络负担重、网络安全问题影响可靠性。 基于移动通信的远程心电监护系统 特点：当今远程心电监护系统的研究热点。全时空自动监护、识别分类，人体地理位置定位与救护指导。 缺点：技术不成熟，需移动通信支持。 * * 心脏结构与血液循环 心脏的传导系统 单极胸导联6