具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。

实施例一：

参考图1所示，图1为本实施例一的基于高频心电的心脏交感活性检测装置结构示意图，包括处理器11、心电处理电路13以及电极片或者电极片组15；电极片或者电极片组15连接所述心电处理电路13的输入端(电极片组中的各个电极片分别连接心电处理电路13的输入端)，所述心电处理电路13的输出端连接所述处理器11；

所述电极片或电极片组15粘贴在用户的心电信号采集位置，用于采集用户的高频心电信号，将所述高频心电信号发送至所述心电处理电路13；

所述心电处理电路13将所述高频心电信号划分为第一心电信号和第二心电信号，将所述第一心电信号和第二心电信号分别发送至所述处理器11；所述第一心电信号的频率低于所述第二心电信号的频率；

所述处理器11对所述第一心电信号进行时域分析，得到时域指标，对所述第一心电信号进行频域分析，得到频域指标，对所述第一心电信号进行非线性分析，得到非线性指标；对所述第二心电信号进行滑动平均处理，得到表征所述第二心电信号中各个窗口信号平均参数的初始一维数组，将所述初始一维数组的元素值代入设定计算公式进行计算，得到均方根数组，计算所述均方根数组的信号包络，以得到如图1所示的心脏交感活性评价指标(SNA)，对所述时域指标、频域指标、非线性指标和心脏交感活性评价指标进行自适应加权平均融合处理，得到如图1所示的状态检测指标(NeuSNA)，根据所述状态检测指标确定用户的心脏交感活性状态。

上述心电信号采集位置可以包括人体左锁骨下方、人体右锁骨下方等可以采集到用户心电信号的位置。

上述第一心电信号的频率通常为高频心电信号的低频部分信息，可以称为常规心电信号；第二心电信号的频率通常为高频心电信号的高频部分信息。处理器可以利用HRV分析方式对常规心电信号进行分析处理，得到时域指标、频域指标和非线性指标等心率变异性指标。

上述基于高频心电的心脏交感活性检测装置，通过电极片15粘贴在用户的心电信号采集位置，采集用户的高频心电信号，将高频心电信号发送至心电处理电路13，心电处理电路13将高频心电信号划分为第一心电信号和第二心电信号，将第一心电信号和第二心电信号分别发送至处理器11，使处理器11分别提取第一心电信号的时域指标、频域指标和非线性指标，对第二心电信号进行滑动平均处理，得到表征所述第二心电信号中各个窗口信号平均参数的初始一维数组，将初始一维数组的元素值代入设定计算公式进行计算，得到均方根数组，根据均方根数组计算心脏交感活性评价指标，对时域指标、频域指标、非线性指标和心脏交感活性评价指标进行自适应加权平均融合处理，得到状态检测指标，根据状态检测指标确定用户的心脏交感活性状态，可以对用户的心脏交感活性状态进行稳定准确地检测，依据得到的状态检测指标确定用户的心脏交感活性状态，以实时快速获知用户的心脏交感活性状态，对心血管疾病的手术方案制定、患者危险分层、获知术后康复评定提供重要参考，所得到的基于高频心电的心脏交感活性检测装置可以应用与多种场景，在各类场景中均具有较高的稳定性，能够对各种用户的心脏交感活性状态进行高效准确检测。

在一个示例中，上述基于高频心电的心脏交感活性检测装置，还包括：所述处理器根据所述第二心电信号确定输入数组X＝[x₀,x₁,…,x_n]，以设定步长作为窗口大小，以设定频率作为移动频率，分别计算输入数组中各个窗口的信号值平均值，根据各个窗口的信号值平均值确定初始一维数组MA＝[ma₀,ma₁,…,ma_j]；其中，j表示初始一维数组中的数组元素个数，下标a从0至j依次取值。

具体地，所述设定步长为100ms(毫秒)，设定频率为50Hz(赫兹)。

具体地，所述设定计算公式包括：

所述均方根数组为：RMS＝[rms₀,rms₁,…,rms_j]；

其中，rms_a表示均方根数组中第a个数组元素。

进一步地，以设定步长为100ms，设定频率为50Hz为例，对处理器的部分工作过程进行详细说明：

将分割后的高频部分信号(第二心电信号)确定为输入数组X＝[x₀,x₁,…,x_n]，以100ms作为窗口大小，以50Hz作为移动频率，即窗口每20ms前进一次，分别计算选定窗口中所有信号值的平均值，将窗口移至接下来20ms，重复这些步骤，直到数据结束为止，得到初始一维数组MA＝[ma₀,ma₁,…,ma_j]，代表每个窗口的结果，计算方法为：均方根(RMS)处理信号以显示反映时域幅度变化的信号强度，将初始一维数组MA通过RMS计算器传递，使用100个样本作为窗口大小，并在每个样本处移动窗口以避免再次下采样，得到一维数组RMS＝[rms₀,rms₁,…,rms_j]，计算方法为：从而得到心脏交感活性评价指标SNA。

在一个示例中，所述处理器计算所述均方根数组的积分，得到所述高频心电信号表征的心脏自主活性总能量，将所述心脏自主活性总能量确定为心脏交感活性评价指标。

上述均方根数组可表征用户当前心脏自主神经的实时活性状态，依据均方根数组所绘制的曲线图即为高频皮肤电强度图，计算该均方根数组的积分，得到该时间段内的心脏自主活性总能量，即为心脏交感活性评价指标。

本实施例针对均方根数组中各个数组元素计算积分，所确定的心脏交感活性评价指标以均方根数组中各个数组元素为依据，具有更高的准确性。

在一个示例中，所述处理器采用第一权重分别对所述时域指标、频域指标和非线性指标进行加权求和，得到第一检测指标，采用第二权重对心脏交感活性评价指标进行加权处理，得到第一检测指标，将第一检测指标和第二检测指标之和确定为状态检测指标。

本实施例中，上述第一权重和第二权重可以依据第一心电信号和第二心电信号的特征和两者之间的关联进行设置，比如将第一权重设置为0.2，将第二权重设置为0.4等值。若第一权重为ω₁，第二权重为ω₂，状态检测指标的确定公式可以包括：

W＝(L1+L2+L3)ω₁+H1ω₂，

其中，W表示状态检测指标，L1表示时域指标，L2表示频域指标，L3表示非线性指标，H1表示心脏交感活性评价指标。

具体地，上述第一权重ω₁，第二权重ω₂的确定过程包括：

根据第一心电信号确定HRV频谱图和R-R间期变化曲线，依据第一心电信号计算的时域指标、频域指标和非线性指标可反映窦性心律下心脏自主神经的活性；根据第二心电信号确定高频皮肤电强度图，将高频皮肤电强度图与HRV频谱图通过自适应加权平均融合法进行融合，建立交感活性融合特征。对于自适应加权平均融合法，首先计算利用FFT方法，把随时间变化的R-R间期曲线分解成不同频率、不同振幅的正弦曲线之和，即得到HRV的频谱并绘制成图，再将第二心电信号计算得到的均方根数组RMS绘制成图，即得到高频皮肤电强度图，再分别计算HRV频谱图及高频皮肤电强度图高/低频分量在像素(i,j)处的像素显著性S_n，然后比较HRV频谱图与根据S_n分别给HRV频谱图和高频皮肤电强度图分配权重，这样融合后的像素值分别为F(i,j)和,计算方法包括：S_n(i,j)＝I_n(i,j)-μ_n，F(i,j)＝ω(i,j)*I_X(i,j)+(1-ω(i,j))*I_Y(i,j)，其中：ω表示图像权重，若高频皮肤电强度图的显著性S_n更高，则给高频皮肤电强度图分配较高权重(即第二权重ω₂取值较大)，反之分配更高权重给HRV频谱图(即第二权重ω₁取值较大)，I_n(i,j)表示图像像素值，μ_n表示图像像素均值，n＝X,Y，σ表示图像方差。通过融合得到的像素值进行归一化从而得到心脏交感活性融合特征neuNA。

在一个示例中，所述处理器在检测到所述状态检测指标大于等于第一指标阈值时，判断用户的心脏交感活性状态为兴奋状态；在检测到所述状态检测指标小于第一指标阈值且大于等于第二指标阈值时，判断用户的心脏交感活性状态为平静状态；在检测到所述状态检测指标小于第二指标阈值时，判断用户的心脏交感活性状态为抑制状态。

具体地，所述第一指标阈值的取值范围为0.3至1，可以为闭区间[0.3,1](如0.5等值)，所述第二指标阈值的取值范围为-0.3至0.3，可以为闭区间[-0.3,0.3](如-0.3或者0.1等值)。

与现有技术相比，本实施例克服了传统单一评价方法在某些应用场景下存在局限性的缺点，处理器执行的检测过程能够无创、实时、连续的完成用户的心脏交感神经评估工作，为用户的心血管疾病治疗、术后康复提供辅助依据。

实施例二：

本实施例二中，所述电极片组包括RA电极片、LA电极片和RL电极片，各个电极片分别通过柔性导线连接所述心电处理电路的输入端；

所述RA电极片用于贴在用户胸骨右缘锁骨中线第一肋间，所述LA电极片用于贴在用户胸骨左缘锁骨中线第一肋间，所述RL电极片用于贴在右锁骨中线肋缘处。

上述RA电极片和LA电极片均可以为织物干性电极，RL电极片可以置于右腹部作为参考电极。

本实施例中，用户可以粘贴3个心电电极片，将RA电极片贴在胸骨右缘锁骨中线第一肋间，将LA电极片贴在胸骨左缘锁骨中线第一肋间，将RL电极片贴在右锁骨中线肋缘处，以采集单导联的高频心电信号。

具体地，所述心电处理电路包括高阻抗放大电路、滤波电路和MicrocontrollerUnit(微控制单元，MCU)；

所述高阻抗放大电路的输入端分别连接所述RA电极片、LA电极片和RL电极片，所述高阻抗放大电路的输出端通过滤波电路连接MCU；

所述RA电极片、LA电极片和RL电极片构成差分回路，采集用户的高频心电信号，将所述高频心电信号传输至所述高阻抗放大电路，所述高阻抗放大电路将高频心电信号放大50倍以实现更高的采样分辨率，所述滤波电路采用预设的0.05-1000Hz带通滤波功能滤除对放大后高频心电信号进行滤波，将滤波后的高频心电信号发送至MCU，所述MCU将滤波后的高频心电信号划分为第一心电信号和第二心电信号。

具体地，RA电极片、LA电极片和RL电极片可以构成包括差分回路的高频心电采集电路，高频心电采集电路可以利用24位高精度AD芯片以实现高频心电的高速高精度采集。MCU可以利用小波变化将滤波后的高频心电信号分割成200Hz频率以下的低频部分以及500Hz以上的高频部分，将200Hz频率以下的低频部分确定为第一心电信号，将500Hz以上的高频部分确定为第二心电信号，进一步滤除肌电干扰的影响，将第一心电信号和第二心电信号传输至处理器，使处理器依据第一心电信号和第二心电信号进行相应检测。

进一步地，心电处理电路还可以包括通信模块，通信模块可以包括有线通信模块和无线通信模块。MCU可以通过通信模块将第一心电信号和第二心电信号传输至处理器。

本实施例提供了便携式的高频心电信号采集模块，可以采用高阻抗放大电路及高精度AD芯片，可以在低引入噪声下实现高速高精度的数据采集，可以在前端更好的抑制噪声，为后期进行心脏交感活性评估提供更好的信号，提高了相应评估算法的准确性。

实施例三：

上述基于高频心电的心脏交感活性检测装置的详细结构可以参考图2所示，电极片(或者电极片组)和心电处理电路可以形成高频心电信号采集模块，处理器上可以预设心脏交感活性评估模块。本实施例以三个电极片为例进行说明，三个电极片用于采集高频心电信号，高频心电处理电路可以包含MCU最小电路、高频心电采集电路、高阻抗放大电路、滤波电路、电源管理电路；所述高频心电采集电路用于采集心电信号，高阻抗信号放大电路用于对采集到的信号进行放大处理，滤波电路用于滤除放大后0.05-1000Hz频率范围以外的信号，电源管理电路负责为高频心电处理电路提供工作电源。本发明采用高频心电的高速采样模式，以便统一HRV与高频皮肤电的信号维度。

具体地，参考图3所示，高频心电信号采集模块包括电极(电极片)、高频心电采集电路以及数据传输模块，以单导联方式获取差分心电信号。其中电极包括置于人体左、右锁骨下方的RA、LA两个织物干性电极与置于右腹部作为参考电极的RL电极，这些电极构成差分回路用于采集人体心电信号。信号经过高阻抗放大电路后，将信号放大50倍以实现更高的采样分辨率，放大后的信号经过预设的0.05-1000Hz带通滤波器滤除干扰，高频心电采集电路利用24位高精度AD芯片以实现高频心电的高速高精度采集，数据传输模块利用有线或者无线方式将数据传输至心脏交感活性评估模块。

上述基于高频心电的心脏交感活性检测装置的工作原理可以参考图4所示，包括电极片组和心电处理电路的高频心电信号采集模块采集用户的高频心电信号这一原始信号，进行预处理，得到第一心电信号和第二心电信号，将第一心电信号和第二心电信号发送至处理器上预设的心脏交感活性评估模块，使心脏交感活性评估模块对第一心电信号进行HRV分析，得到时域指标、频域指标和非线性指标，对第二心电信号进行高频皮肤电分析，得到SNA指标(心脏交感活性评价指标)，再对时域指标、频域指标、非线性指标和心脏交感活性评价指标进行自适应加权平均融合处理，确定NeuSNA(状态检测指标)，以此确定用户的心脏交感活性状态。

在上述基于高频心电的心脏交感活性检测装置的实际应用过程可以包括如下步骤：

步骤1，用户粘贴心电电极片，将RA电极片贴在胸骨右缘锁骨中线第一肋间，将LA电极片贴在胸骨左缘锁骨中线第一肋间，将RL电极片贴在右锁骨中线肋缘处，采集单导联的高频心电信号；对采集到的信号经过高阻抗放大电路进行放大，再通过硬件滤波电路滤除0.05-1000Hz频率范围以外的信号，硬件滤波电路包括带通滤波、电源滤波以及50Hz陷波，最后以10k Hz的预设采样频率对信号进行采样转化为数字信号，针对该高频心电信号进行放大，再滤除高频心电频带以外的噪声，以高采样率对模拟信号进行采样；对采集到的信号数据进行数据预处理，并将数据进行上传或保存处理；本步骤实现高频心电信号采集装置功能。

步骤2，心电信号处理模块首先对信号进行信号分割，利用小波变化将高频心电信号分割成200Hz频率以下的低频部分以及500Hz以上的高频部分，滤除肌电干扰的影响，利用HRV分析提取常规心电信号的心率变异性指标，利用高频心电分析方法提取高频心电信号的交感活性指标。

步骤3，将步骤2心率变异性指标和皮肤交感活性指标进入到心脏交感活性评估模块，通过自适应加权平均融合的方法进行信息融合，建立心脏交感活性指标neuNA，然后依据neuNA值进行心脏交感神经活性实时评估，并根据特定病症形成最终评估结果。

在一个示例中，将上述基于高频心电的心脏交感活性检测装置用于对交感神经激活动作Valsalva动作的评估过程中，第一心电信号及第二心电信号的分离图可以参考图5所示，图5表明当使用Valsalva动作激活交感神经时，所分离出的第一心电信号及第二心电信号都有较明显的变化，依据此进行交感神经活性评估。

与现有技术相比，本实施例具有如下有益效果：

提出了一种基于高频心电信号的心脏交感活性检测方法，克服了传统单一评价方法在某些应用场景下存在局限性的缺点，评估方法能够无创、实时、连续的完成用户的心脏交感神经评估工作，为用户的心血管疾病治疗、术后康复提供辅助依据。

提供了便携式的高频心电采集装置，采用高阻抗放大电路及高精度AD芯片，可以在低引入噪声下实现高速高精度的数据采集，可以在前端更好的抑制噪声，为后期进行心脏交感活性评估提供更好的信号，提高评估算法的准确性

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

需要说明的是，本发明实施例所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二\第三”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、装置、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括没有列出的步骤或模块，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。