阅读说明：本技术 判断心电图的r波波峰点的方法 (Method for judging R wave peak point of electrocardiogram ) 是由 王韬维 洪志文 井民全 蓝士承 于 2020-08-19 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种判断心电图的R波波峰点的方法。首先,提供一心电图波组,随后获得心电图波组的最大波峰点。将最大波峰点的最大电压的一半定义为临界电压,接着进行R波波峰点的数量估算程序,以获得心电图波组所有R波波峰点的估算数量以及心电图波组的多个波峰点,其中,波峰点具有大于临界电压的电压。然后,判断所述多个波峰点的数量是否等于所有R波波峰点的估算数量。当所述多个波峰点的数量等于所有R波波峰点的估算数量时,将所述多个波峰点视为所有R波波峰点。(The invention provides a method for judging R wave peak points of an electrocardiogram. First, an electrocardiogram wave group is provided, and then the maximum peak point of the electrocardiogram wave group is obtained. Defining half of the maximum voltage of the maximum peak point as a critical voltage, and then performing a number estimation procedure of the R-wave peak points to obtain an estimated number of all R-wave peak points of the electrocardiogram wave group and a plurality of peak points of the electrocardiogram wave group, wherein the peak points have voltages greater than the critical voltage. Then, it is determined whether the number of the plurality of peak points is equal to the estimated number of all R-wave peak points. And when the number of the plurality of peak points is equal to the estimated number of all R-wave peak points, regarding the plurality of peak points as all R-wave peak points.)

判断心电图的R波波峰点的方法

技术领域

本发明涉及一种判断心电图(ELECTROCARDIOGRAM,ECG/EKG)的R波波峰点的方法。

背景技术

心电图为一种最普遍使用于监控心脏电气活动的工具，其不具侵入性，还可提供即时的结果，因此通过心电图，可发现某些心脏的疾病。

因为不同的心脏疾病会获得各种不同的心电图信号图形，例如在右束支传导阻滞(right bundle branch block,RBBB)的情况下会产生两个R波，而在ST上升型心肌梗塞(ST-elevation myocardial infarction,STEMI)的情况下，则会产生具有高振幅电压且低斜率的T波，因此并不容易寻找或定位心电图信号的R波波峰点的位置。此外，在震动的环境下，侦测到的心电图信号可能不均匀，以致于难以找寻或定位心电图信号的R波波峰点的位置。

目前有提出一些方式用以找寻R波波峰点位置，例如利用复杂的小波(wavelet-based)计算心电图信号的多个分辨率特征，以判断R波波峰点，利用一阶或二阶微分的方式撷取心电图变化率并标记R波波峰点的位置，或者利用机器学习(machine learning)的方式。

然而，小波方法需要多次的频率转换计算，导致计算复杂度高；深度机器学习方法需要大量数据作为训练集，且高质量的训练集的数据不易取得，因此复杂化此方式；并且，使用一阶或二阶微分的方式不容易精确地侦测到具有大起伏或大形状变化的波形的R波波峰点，以至于影响自动诊断的准确度。因此，提供简单的用于判断R波波峰点的方法实为业界的目标。

发明内容

根据本发明的一实施例，提供一种判断心电图的R波波峰点的方法。首先，提供一心电图波组，随后获得心电图波组的一最大波峰点。将最大波峰点的最大电压的一半定义为一临界电压，接着进行一R波波峰点的数量估算程序，以获得心电图波组所有R波波峰点的一估算数量以及心电图波组的多个波峰点，其中波峰点具有大于临界电压的电压。然后，判断所述多个波峰点的数量是否等于所有R波波峰点的估算数量。当所述多个波峰点的数量等于所有R波波峰点的估算数量时，将所述多个波峰点视为所有R波波峰点。

本发明提供一种自动判断R波波峰点的方法，其中，所述方法利用心脏的心动周期不会突然改变以及相邻R波波峰点相似的特性以及包括自动调整心电图的临界电压，使得R波波峰点的数量可轻易且精确地找到，借此定位出R波波峰点的位置。再者，所述方法不需小波方式的复杂计算，可容易地在便携设备(portable device)中执行，并且还可因简单的计算而提供节能的效果。并且，所述方法也不需预先标记心电图。

附图说明

图1为根据本发明的一实施例的判断心电图的R波波峰点的系统示意图。

图2为根据本发明的一实施例的判断心电图波组的R波波峰点的方法流程图。

图3示出心电图波组的一个示例。

图4为根据本发明的实施例的R波波峰点数量估算程序的流程图。

附图标记：

1:系统

12:心电图系统

14:数字信号处理单元

141:图形识别单元

16:模拟信号处理单元

18:模拟/数字转换单元

20:输入/输出单元

100:心电图波组

PK:波峰点

MPK:最大波峰点

S502～S514,S602～S610:步骤

TI:时间区间

V1,V2,V3,V4,V5,V6,RA,LA,RL,LL:电极

VT1:最大电压

VT2:电压

具体实施方式

图1为根据本发明的一实施例的判断心电图(ELECTROCARDIOGRAM,ECG/EKG)的R波波峰点的系统示意图，其中，R波波峰点也可称为R点。系统1包括多个心电图电极，用以侦测与接收心电图信号；以及心电图系统12，用以判断心电图的R波波峰点。心电图系统12可通过将10个心电图电极连接到病人身体上来有效地操作耦接到病人身上，进而侦测到心电图的12导程(lead)(例如，导程I、II、aVR、aVL、aVF、V1、V2、V3、V4、V5和V6)的信号，其中，心电图电极可例如为电极V1、V2、V3、V4、V5、V6、RA、LA、RL以及LL。在本发明中，心电图电极会侦测这些信号并将这些信号传送到心电图系统12，作进一步处理，以判断出R波波峰点。心电图电极例如可应用到穿戴式装置中，例如手表、移动式心电图仪器、或其他适合的装置。

在本实施例中，心电图系统12可包括数字信号处理单元14，用于依据下述的判断方法判断R波波峰点。举例来说，数字信号处理单元14可包括图形识别单元141，用以判断包含有多个R波波峰点的PQRST波组(complex)的波形。其中一个PQRST波组的波形可为12导程中的任一个的信号的一个心动周期(cardiac cycle)，例如可为导程V2或导程V3的一个心动周期，但不限于此。一般PQRST波组的波形可例如包括代表心房去极化的P波、代表心室去极化的QRS波组、以及代表心室再极化的T波，因此可例如包括P点、Q点、R点、S点与T点。在一些实施例中，心电图电极可收集模拟心电图信号，在此情况下，心电图系统1还可包括模拟信号处理单元16与模拟/数字转换单元18，用以将模拟心电图信号处理转换为数字心电图信号，以进一步搜寻R波波峰点。在一些实施例中，模拟信号处理单元16可选择性包括滤波器(filter)、放大器(amplifier)、移位寄存器(level shifter)或整流器(rectifier)，但不以此为限。在判断R波波峰点之后，包括R波波峰点的PQRST波组波形可进一步通过数字信号处理单元14(例如，图形识别单元141)分析，以识别出PQRST波组波形的图形并撷取出其中的特征(例如，J点)。因此，医生、病人或人工智能(AI)数据分析器可通过所述处理过的数据的辅助，以作为进一步临床判断的证明。

在一些实施例中，心电图系统12可还包括输入/输出单元20，其中，输入/输出单元20可例如为显示面板或打印机，用以显示出心电图，借此辅助医生进行诊断。

在一些实施例中，心电图电极也可收集数字信号，因此数字信号可直接传送到数字信号处理单元14。下文中判断R波波峰点的方法不限于应用到上述系统1的数字信号处理单元14中。

图2为根据本发明的一实施例的判断心电图波组的R波波峰点的方法流程图，图3示出心电图波组的一个示例。本实施例的方法可包括步骤S502至步骤S514，且步骤S502到S514可通过图1所示的系统1自动进行。如图2所示，方法可从步骤S502开始。在步骤S502中，心电图波组100(如第3图所示)可例如由心电图电极提供。举例来说，通过利用心电图电极从病人身上接收心电图信号持续例如约60秒的时间，可量测并记录心电图波组100。心电图波组100可包括12导程信号中的至少一个。在步骤S504中，在提供心电图波组100之后，可通过例如数字信号处理单元获得心电图100的最大波峰点MPK。举例来说，最大波峰点MPK可通过寻找心电图波组100中具有最大电压VT1的一点而获得。

在步骤S506中，可通过例如数字信号处理单元计算出最大波峰点MPK的最大电压的一半(例如电压VT2)，并将其定义为临界电压。在步骤S508中，可进行R波波峰点的数量估算程序，以获得心电图波组100的所有R波波峰点的估算数量(例如N个)以及心电图波组100的多个波峰点PK，其中，波峰点PK具有大于临界电压(例如，电压VT2)的电压，且最大波峰点MPK为波峰点PK中的一个。举例来说，波峰点PK可通过搜寻心电图波组100中具有大于最大电压VT1的电压的波峰点来找到。

图4为根据本发明的实施例的R波波峰点的数量估算程序的流程图。如图4所示，R波波峰点的数量估算程序(R peak number estimating process)可包括步骤S602到步骤S610。在步骤S602中，依据临界电压(例如电压VT2)的大小，可获得心电图波组100中具有大于临界电压的电压的波峰点PK。例如，通过利用数字信号处理单元中的比较器来搜寻心电图100中具有大于临界电压的电压的波峰点，可找到波峰点PK。在步骤S604中，可计算出并获得多个时间区间TI，其中，每个时间区间TI可分别介于相邻的两个波峰点PK之间。举例来说，时间区间TI可为对应的相邻波峰点PK的时间点之间的间隔。所获得的时间区间TI中的两个可彼此相同或不同。在步骤S606中，当时间区间TI中的至少一个大于时间区间TI的标准偏差(standard deviation)的两倍时，需移除所述至少一个时间区间TI，以确保剩余时间区间TI的数据可接近预期的相邻R波波峰点之间的时间区间。标准偏差可为时间区间TI的变化量(amount of variation)或离散(dispersion)程度的量测。具体来说，标准偏差可通过下面公式(1)计算出。

其中，sd为标准偏差，n为波峰点PK的数量，x₁、x₂…x_n分别为每个波峰点PK的电压，以及为所有波峰点PK的电压的均值(average)。在步骤S608中，可计算出并获得剩余时间区间TI的均值。在步骤S610中，R波波峰点的估算数量(N)可根据剩余时间区间TI的均值以及心电图波组100的持续时间算出并获得。举例来说，R波波峰点的估算数量(N)可通过将持续时间除以剩余时间区间TI的均值而获得。均值可例如为剩余时间区间TI的平均值(mean)、中位数(median)或众数(mode)，但不限于此。

在步骤S510中，在获得R波波峰点的估算数量(N)与波峰点PK的数量(n)之后，可通过例如数字信号处理单元判断波峰点PK的数量(n)是否等于R波峰点的估算数量。当波峰点PK的数量(n)等于R波波峰点的估算数量(N)时，方法可进行步骤S512，将所述波峰点PK视为所有R波波峰点。因此，可找到所有的R波波峰点，并且结束所述方法。

当波峰点PK的数量(n)不等于R波波峰点的估算数量(N)时，方法可进行步骤S514，其包括将临界电压增加或降低一预定电压，而为另一临界电压。临界电压可例如通过数字信号处理单元增加或降低。预定电压可默认或储存于数字信号处理单元中，但不限于此。然后，所述方法回到步骤S508，以根据所述另一临界电压，再次进行R波波峰点的数量估算程序，找寻波峰点PK，直到所找到的波峰点PK的数量(n)等于R波波峰点的估算数量(N)。具体来说，当波峰点PK的数量(n)小于R波波峰点的估算数量(N)时，可降低临界电压至另一临界电压，且再次进行R波波峰点的数量估算程序。相对地，当波峰点PK的数量(n)大于R波波峰点的估算数量(N)时，可增加临界电压至另一临界电压，且再次进行R波波峰点的数量估算程序。

值得一提的是，由于心脏的心动周期不会突然改变，因此R波波峰点之间的时间区间TI可几乎相同。并且，相邻R波波峰点的电压相近且足够大，因此透过调整临界电压，可找到波峰点，且估算出时间区间TI。因此，透过调整临界电压的循环，可轻易并精确地找到R波波峰点的数量，进而定位出所有R波波峰点。

由上述可知，在本发明的判断R波波峰点的方法中，由于判断R波波峰点的计算简单且容易，不需小型波方法的复杂计算，因此，本发明的方法可容易地在便携设备中执行。再者，本发明的方法由于具有简单的计算及/或不需预先标记心电图还可达到节能的效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属于本发明的保护范围。