基于分段直线拟合的窦性心率震荡趋势检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于分段直线拟合的窦性心率震荡趋势检测方法，包括：心电信号预处理，检测采集HRT样本，根据单发室性早搏后20个窦性心搏的RR间期值曲线的所有极值点，确定初始分段点；根据初始分段点中相邻两个分段点所对应的RR间期值的差值D，确定最终用于直线拟合的所有分段点；对相邻两分段点间所有数据点进行最小二乘法直线拟合；对已经得到的模型进行误差分析。本发明有益效果：经过以上处理得到有限个分段直线，各分段直线的斜率就可以代表每个分段中RR间期值序列的整体变化趋势，再结合参数值TO、TS可以直观、详细、准确的进行震荡过程分析。
【专利说明】基于分段直线拟合的窦性心率震荡趋势检测方法
【技术领域】
[0001]本发明属生物医学信号处理【技术领域】，具体涉及一种基于最小二乘法分段直线拟合的窦性心率震荡趋势检测方法。
【背景技术】
[0002]1、窦性心率震荡(HRT)概念及发生机制
[0003]窦性心率震荡(heartrateturbulence，HRT)是指单个室性期前收缩后窦性周期的生理性变化，表现为短暂的初期心率加速和紧随其后的心率减慢。
[0004]窦性心率震荡反映了窦房结的双相变时性，其发生机制多数学者认同是压力感受器反射调节机制。窦性心率震荡相当于人体自身的自动干扰试验，当上述压力反射调节机制处于正常时，心率震荡现象正常存在，如果调节机制某些环节出现病变，可导致室性早搏后心率震荡现象减弱甚至消失。从临床经验来看，室性期前收缩后HRT现象减弱或消失，多见于心肌梗死后猝死的高危患者。
[0005]2、窦性心律震荡医学检测方法
[0006](I)窦性心率震荡最常用的检测设备是动态心电图仪，通常连续记录24h，选择有单个室性早搏且早搏前后均为窦性节律的连续记录，根据室性早搏前后RR间期值的变化进行测量与分析。
[0007](2)诱发性窦性心率震荡的检测:室早后HRT测定技术的一个显著特点或曰检测的前提条件是患者必须有一定数量的室性早搏。但是并非所有的患者均有室性早搏，并且室性早搏有明显的变异性。这些都使得HRT测定技术带有局限性。对没有自发性室早的患者则无法进行HRT检测，但是室早是可以被诱发的，为此人们采用了诱发性窦性心率震荡(induced heart rate turbulence)检测技术。诱发性窦性心率震荡是用人工心脏单次心室或心房刺激测定的HRT的方法，其应用电生理的检测方法或者通过周围静脉临时插入一根电极导管到达右心房或右心室，并发放不同联律间期的心室或心房单个期前刺激，测定窦性心率对该刺激的反应。
[0008]目前已有检测方法多是参数计算角度入手进行HRT检测，医生们有时甚至会通过肉眼识别后进行测量、判断、识别，而对室早后窦性心律的变化趋势是否存在先加速后减速的过程并没有一个明晰的研究，因此为了了解室早后窦性心律的真正变化趋势还需要继续开拓新的检测方法。
[0009]3、窦性心律震荡的检测指标
[0010]临床应用最广泛的两个国际参数指标
[0011](I)TO:代表室性早搏后的窦性心率出现先加速现象。可用室性早搏后前2个窦性RR间期的均值减去室性早搏前的2个窦性RR间期均值，两者之差再除以后者。计算公式:
[0012]
【权利要求】
1.一种基于分段直线拟合的窦性心率震荡趋势检测方法，其特征是，包括以下步骤: (1)心电信号预处理:心电信号采样频率转换，去除心电信号中的基线漂移、工频基波及其谐波干扰、肌电干扰； (2)检测采集HRT样本:所述样本包括单发室性早搏前2个窦性心搏至单发室性早搏后20个窦性心搏的RR间期值序列，根据参数定义公式，计算TO、TS，并绘制RR间期值序列曲线； (3)根据单发室性早搏后20个窦性心搏的RR间期值序列曲线的所有极值点，确定为RR间期序列的初始分段点； (4)根据初始分段点中相邻两个分段点所对应的RR间期值的差值D，确定最终用于直线拟合的所有分段点； (5)对相邻两分段点间所有数据点进行最小二乘法分段直线拟合； (6)对已经得到的分段拟合直线模型进行误差分析，若所得模型满足最大误差要求，则所得的拟合直线模型即为最优拟合直线模型，若不满足，则返回步骤(4)重新确定用于直线拟合的所有分段点。
2.如权利要求1所述的一种基于分段直线拟合的窦性心率震荡趋势检测方法，其特征是，所述步骤(3)中极值点的确定方法为: 对于单发室性早搏后20个窦性心搏的RR间期值序列，分别在各序列点处做向前差分运算和向后差分运算，若某序列点处的向前差分值和向后差分值异号，则判断序列点为极值点。
3.如权利要求1所述的一种基于分段直线拟合的窦性心率震荡趋势检测方法，其特征是，所述步骤(3)中初始分段点为: 以室性早搏后20个RR间期值的第一个RR间期值和第20个RR间期值以及RR间期值曲线的所有极值点作为初始分段点。
4.如权利要求1所述的一种基于分段直线拟合的窦性心率震荡趋势检测方法，其特征是，所述步骤(4)的具体方法为: 从步骤(3)中起始的两个初始分段点开始，分别依次对相邻两个分段点所对应RR间期值求差D:
D = RR(i+l)-RR(i)，i = 1，2，3...，19 其中，RR(i)、RR(i+l)分别表示第i和i+Ι个初始分段点对应的RR间期值； 若D满足在某一个阈值范围Dig(-j，j)内波动，则取消RR(i)的分段点属性，直接将其并入到前一组数据中； 若第一个RR间期值在以上运算中被从分段点中去掉，则将其再加入分段点中，最终确定出直线拟合的所有分段点。
5.如权利要求4所述的一种基于分段直线拟合的窦性心率震荡趋势检测方法，其特征是，所述阈值范围Dig(-j，j)中j的取值优选在O到10之间，且j>0，根据经验首次运算取j值为8。
6.如权利要求1所述的一种基于分段直线拟合的窦性心率震荡趋势检测方法，其特征是，所述步骤(6)的具体方法为: 首先给定阈值范围Dig(_j，j)中的j值为8 ;根据所得分段直线模型计算出心搏序号处各点的函数值，将所得函数值与各心搏序号点上对应的实际值进行比较，得出各点的误差； 如果误差超出设定的最大误差范围，则减小j的值，重新进行分段直线拟合，计算各点误差，直到误差满足设定要求为止，此时的分段直线模型即为最优拟合直线模型； 如果误差在设定的最大误差范围内，则增大j的值，重新进行分段直线拟合，计算各点误差，直到误差超出设定要求，此时，前一次得到的分段直线模型即为最优拟合直线模型。
7.如权利要求1所述的一种基于分段直线拟合的窦性心率震荡趋势检测方法，其特征是，所述步骤(6)中若在Dig的范围 内重新分段后，计算误差总是过大，说明震荡频繁发生或者震荡幅度较大，则取原初始分段点直接进行最小二乘法分段直线拟合。
【文档编号】A61B5/0452GK103961089SQ201410226605
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月27日 优先权日:2014年5月27日
【发明者】赵捷, 公翠娟 申请人:山东师范大学