專利名稱：基于單導聯心室晚電位信號的盲源分離方法
技術領域：
本發明屬于盲源分離技術領域，具體涉及一種基于單導聯心室晚電位信號的盲源分離方法。
背景技術：
自1903年Einthoren發明弦線型心電圖描記器并從體表記錄心電信號以來,心電學不斷得到發展。現在已經從常規心電圖發展到動態心電圖、頻譜心電圖以及心電向量圖等。目前，醫生由心電圖、心電向量圖診斷心臟病主要是憑經驗的，診斷的準確與否很大程度上取決于醫生的臨床經驗，這種“準確”也只是定性地說明疾病的類型、大致的范圍程度等，而且由于心電圖、心電向量圖所提供的診斷信息量有限以對某些復雜的病癥或臨床特征表現不明顯的病癥很難診斷。在當代，心血管疾病成為各種致死亡疾病之首，心血管疾病患者死亡常常是突然發生和未能預料的室性心動過速。因此如何檢測這部分患者就是一個很重要的課題。臨床研究表明，心室晚電位和室性心動過速具有相關性，因此，心室晚電位信號的檢測與分析是臨床預測心臟病患者的疾病爆發以及了解室性心律失常機制的有效手段之一。心室晚電位(Ventricular Late Potentials, VLP)是在局部受損的心肌區域，由于心肌除極化延遲產生的不規律電信號，它反映了部分受損心肌的緩慢和不同步傳導，一般出現在QRS波末端并延伸至ST段，表現為一系列碎裂的高頻、低幅微弱電信號，其幅值一般小于25 μ V，能量主要集中在20Ηζ-80Ηζ。臨床研究表明，心室晚電位與惡性心率失常有密切關系，尤其對急性心肌梗塞后猝死的預防、不明昏厥原因的診斷、室性心律失常的發生機制等方面具有重要的價值。隨著科學技術日新月異的發展以及醫療水平的逐漸提高，監護系統正向著“微型化”、“智能化”、“移動化”和“低成本化”方向發展，單導聯監護系統由于其方便靈活，將成為未來臨床診斷的一種發展趨勢。由于VLP信 號的低幅、高頻特點，另外由于噪聲的影響，它的檢測變得比較困難。目前分析VLP常用的方法有時域檢測法、頻域檢測法和頻譜標測分析法等。時域檢測法在存在著晚電位檢出率不易提高的缺點；頻域分析法存在頻率分辨率不高的缺點；頻譜標測分析法雖能克服時域或頻域分析的一些缺陷，但在提取判斷晚電位的標準參數時易受到分析時段的選取、QRS波終點定位準確度的影響。因此，為提高VLP的檢測準確率和擴大其臨床應用價值，需提出一種新的信號檢測技術。作為盲源分離(blind source separation,BSS)技術的一個分支發展起來的獨立分量分析(Independent component analysis, ICA)方法,廣泛應用于特征提取和生物醫學信號處理。由于VLP信號相對于正常ECG信號波形具有相對獨立性，而ICA算法能精確地從ECG中分辨出具有相對較大瞬時獨立分量的時間過程，故可以用于VLP的識別。因此，采用FastICA方法可以實現心室晚電位信號的提取
發明內容
本發明的主要目的是克服現有多導聯檢測系統的不足，提供一種基于單導聯的心室晚電位信號盲源分離方法，可準確的提取出心室晚電位信號。實現步驟如下一種基于單導聯心室晚電位信號的盲源分離方法，包括以下步驟(I)用心電圖機的監測模式,在病人體表處米集一路去除噪聲的含有心室晚電位的心電信號即為單導聯觀測信號；(2)采用小波包算法對單導聯觀測信號進行R波定位，確定晚電位的發生時段；(3)對單導聯觀測信號進行重構，獲得另一路觀測信號；(4)對步驟(3)獲得的另一路觀測信號和原單導聯觀測信號作為新的二導聯觀測信號，進行預處理，包括取均值和白化過程；(5)對預處理后的觀測信號進行盲源分離，提取心室晚電位信號。所述的盲源分離方法，所述步驟(2)、(3)中，選取具有更加優良分析效果的小波包算法對R波進行定位，通過合適的小波包對單導聯觀測信號進行三層分解，二進小波包分解的快速算法為
權利要求
1.一種基于單導聯心室晚電位信號的盲源分離方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)用心電圖機的監測模式，在病人體表處采集一路去除噪聲的含有心室晚電位的心電信號即為單導聯觀測信號； (2)采用小波包算法對單導聯觀測信號進行R波定位，確定晚電位的發生時段； (3)對單導聯觀測信號進行重構，獲得另一路觀測信號； (4)對步驟(3)獲得的另一路觀測信號和原單導聯觀測信號作為新的二導聯觀測信號，進行預處理，包括取均值和白化過程； (5)對預處理后的觀測信號進行盲源分離，提取心室晚電位信號。
2.根據權利要求1所述的盲源分離方法，其特征在于，所述步驟(2)、(3)中，選取具有更加優良分析效果的小波包算法對R波進行定位，通過合適的小波包對單導聯觀測信號進行三層分解，二進小波包分解的快速算法為
3.根據權利要求1所述的盲源分離方法，其特征在于，所述步驟(5)中，采用FastICA算法對混合信號進行盲源分離，具體步驟如下 (5-1)首先選擇一種目標函數，采用負熵作為目標函數，簡化定義為J(y) ^ [E{G(y)}_E{G(v)}]2，其中，V和y是具有相同協方差的高斯隨機變量，G是一個可根據信號的的分布形式而進行選擇的非線性函數； (5-2)由于含有VLP的ECG信號為超高斯信號，根據經驗選用G(y) = -exp (-y2/2)作為非線性函數； (5-3)優化算法采用牛頓近似法推導的一種批處理算法，基本迭代公式為
全文摘要
本發明公開了一種基于單導聯心室晚電位信號的盲源分離方法，包括以下步驟(1)用心電圖機的監測模式，采集一路單導聯觀測信號；(2)采用小波包算法對單導聯觀測信號進行R波定位，確定晚電位的發生時段；(3)對單導聯觀測信號進行重構，獲得另一路觀測信號；(4)對步驟(3)獲得的另一路觀測信號和原單導聯觀測信號作為新的二導聯觀測信號，進行預處理，包括取均值和白化過程；(5)對預處理后的觀測信號進行盲源分離，提取心室晚電位信號。本發明采用單導聯觀測信號，充分利用了單導聯監護系統的方便、靈活特性；采用小波包定位R波，解決了普通檢測算法準確率低，實時性差等問題，可有效定位R波。
文檔編號A61B5/0452GK103054572SQ20121059636
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月18日 優先權日2012年12月18日
發明者趙菊敏, 劉紅燕, 李燈熬, 趙寶峰 申請人:太原理工大學