一种抑制心肺复苏引起的心电干扰的方法、系统及体外除颤仪的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种抑制心肺复苏引起的心电干扰的方法、系统及体外除颤仪，涉及心电检测【技术领域】，该方法包括以下步骤：采集心电信号以及参考信号的电压信号；对采集的心电信号和电压信号进行处理分析；将处理后的信号与设定值进行比较；信号大于设定值，进行自适应滤波；信号小于设定值，进行节律分析；自适应滤波后的信号再次进行处理分析，返回继续执行步骤三。本发明的有益效果：对获取的心电信号和参考信号进行频域分析，计算心电信号中干扰的能量以及干扰能量占信号总能量的比例。利用干扰能量的比例控制循环滤波的次数以及自适应滤波的步长因子，以实现滤波强度的动态调整，最大限度的抑制心电信号中的按压干扰成分，突出心电信号的特征。
【专利说明】-种抑制心肺复苏引起的心电干扰的方法、系统及体外除 颤仪
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种心电图检测【技术领域】，特别涉及一种抑制心肺复苏引起的心电干 扰的方法。
【背景技术】
[0002] 目前，心肺复苏（CPR)是对心脏骤停的急症危重病人进行抢救的关键措施，其中 胸外按压质量的好坏直接影响患者的存活。因此2010国际心肺复苏指南中要求按压频率 至少为每分钟1〇〇次，成人按压深度至少为5厘米，但深度的胸外按压会对患者的心电信 号的检测造成极大的干扰。由于强干扰的存在淹没了患者的原有心电信号，使得急救人员 无法准确的判断患者的心电节律，而自动体外除颤仪也无法有效的进行心电节律的检测。 因此在心肺复苏过程中需要中断胸外按压来确认患者的心电节律，以判断是否有室颤的发 生，是否需要进行电击除颤。研究表明，这种中断严重的影响患者的自主循环恢复，会大大 降低患者的存活率。因此，需要一种能够消除心电信号中胸外按压干扰的方法，从而实现按 压过程中对心电节律的准确分析，减少甚至是消除心肺复苏过程中的中断。
[0003] 现在已有许多抑制心肺复苏过程中心电干扰的方法，包括不需要附加参考信号的 独立分量分析和相干线性移除法，以及需要额外参考信号的自适应滤波、Gabor乘子算法和 多通道自适应匹配回归等方法。这些算法能够有效的消除室颤信号中的干扰，提高节律分 析时对室颤信号检测的灵敏度。但是在患者基础节律不是室颤（例如无脉性电活动，心脏 停搏）时，算法的特异性并不能达到要求，这会导致大量的误判出现，把原本不是室颤的情 况错误的判断为室颤，以至于造成不必要的心肺复苏中断。
[0004] 因此，需要进一步的改进和优化心电复苏干扰抑制的方法，以实现有效的干扰消 除，从而实现按压过程中对心电节律的准确分析。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种抑制心肺复苏引起的心电干扰 的方法，能有效消除按压干扰，从而实现按压过程中对心电节律的准确分析，减少心肺复苏 过程中的中断。
[0006] 本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
[0007] 本发明提供了一种抑制心肺复苏引起的心电干扰的方法，具体包括以下步骤：
[0008] 步骤一，采集心电信号以及参考信号的电压信号；
[0009] 步骤二，对所述采集的心电信号及参考信号进行预处理；
[0010] 步骤三，将所述预处理后的心电信号和参考信号进行频域分析，计算干扰信号能 量占心电信号总能量比例pro;
[0011] 步骤四，将所述干扰信号能量比例pro与预设阈值进行比较；
[0012] 步骤五，所述干扰信号能量比例pro大于预设阈值，进行自适应滤波；所述干扰信 号能量比例pro小于设定阈值，进行节律分析；
[0013] 步骤六，所述自适应滤波后的电压信号返回继续执行步骤三。
[0014] 进一步，根据预处理后的心电信号和参考信号分别计算出所述心电信号和参考信 号的功率谱密度psd，分析出参考信号的功率谱分布，获取按压干扰的频率分布信息；
[0015] 根据所述按压干扰的频率分布信息计算出心电信号中干扰能量占心电信号总能 量的比例
【权利要求】
1. 一种抑制心肺复苏引起的心电干扰的方法，其特征在于：具体包括以下步骤： 步骤一，采集心电信号以及参考信号的电压信号； 步骤二，对所述采集的心电信号及参考信号进行预处理； 步骤三，将所述预处理后的心电信号和参考信号进行频域分析，计算干扰信号能量占 心电信号总能量比例pro; 步骤四，将所述干扰信号能量比例pro与预设阈值进行比较； 步骤五，所述干扰信号能量比例pro大于预设阈值，进行自适应滤波；所述干扰信号能 量比例pro小于设定阈值，进行节律分析； 步骤六，所述自适应滤波后的电压信号返回继续执行步骤三。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤三包括： 根据预处理后的心电信号和参考信号分别计算出所述心电信号和参考信号的功率谱 密度psd，分析出参考信号的功率谱分布，获取按压干扰的频率分布信息； 根据所述按压干扰的频率分布信息计算出心电信号中干扰信号能量占心电信号总能
，其中，F为采样率，N为干扰频率的谐波个数。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤二中的预处理采用带通滤波器对 所述心电信号和参考信号进行滤波，所述带通滤波器的高通截止频率范围OHz?5Hz，滤出 参考信号；低通截止频率范围为40Hz?50Hz，获得心电信号。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述自适应滤波利用所述心电信号与参考 信号共同计算得到干扰能量比例pro动态调整算法的步长因子U，滤波系数W(n+1)公式 如下：
其中，W(n)为时刻n的滤波系数，W(n+1)为 时刻n+1的滤波系数，R(n)为时刻n的参考信号观测值矢量矩阵，pro为干扰信号能量比 例，e(n)为时刻n的输出误差，e(n) =x(n)-RT(n)*W(n)，Rt(n)为R(n)的旋转矩阵。
5. -种抑制心肺复苏引起的心电干扰的系统，其特征在于：包括 信号预处理模块，用于对采集到的心电信号和参考信号进行预处理； 信号频域分析模块，用于对所述预处理后的心电信号和参考信号进行频域分析，得到 干扰信号能量占心电信号总能量的比例pro ; 信号比较模块，用于将所述干扰信号能量占心电信号总能量比例pro与预设阈值进行 比较； 自适应滤波模块，用于将干扰信号能量占心电信号总能力比例pro大于预设阈值的心 电信号进行自适应滤波； 输出模块，用于输出小于预设阈值的心电信号，以供节律分析。
6. 如权利要求5所述的系统，其特征在于：所述信号预处理模块通过带通滤波器对所 述心电信号和参考信号进行滤波，所述带通滤波器的高通截止频率范围OHz?5Hz，滤出参 考信号；低通截止频率范围为40?50Hz，获得心电信号。
7. 如权利要求5所述的系统，其特征在于：所述信号频域分析模块用于对所述预处理 后的心电信号和参考信号进行频域分析，具体步骤包括： 根据预处理后的心电信号和参考信号，计算出所述心电信号和参考信号的功率谱密度 psd，分析出参考信号的功率谱分布，获取按压干扰的频率分布信息； 根据所述按压干扰的频率分布信息计算出心电信号中干扰信号能量占心电信号总能 量的比例pro，
，其中，F为采样率，N为干扰频率的谐波个数。
8. 如权利要求5所述的系统，其特征在于：所述自适应滤波模块利用比较后的所述心 电信号与参考信号共同计算得到干扰能量比例pro动态调整算法的步长因子U，滤波系数 W(n+1)公式如下
其中，W(n)为时刻n的滤波系数， W(n+1)为时刻n+1的滤波系数，R(n)为时刻n的参考信号观测值矢量矩阵，pro为干扰信 号能量比例，e(n)为时刻n的输出误差，e(n) =x(n)-RT(n)*W(n)，RT(n)为R(n)的旋转矩 阵。
9. 一种体外除颤仪，其特征在于：包括 信号采集模块，用于采集患者心电信号和参考信号； 信号处理模块，用于对所述采集的信号进行处理，包括信号预处理、频域分析、信号比 较和自适应滤波； 信号控制模块，用于完成心电节律分析以及除颤控制，完成对患者除颤； 所述信号采集模块、信号处理模块、信号控制模块和除颤模块顺次连接， 所述信号处理模块包括信号预处理子模块，用于对所述采集的信号进行预处理； 信号频域分析子模块，用于对所预处理后的信号进行频域分析，得到干扰信号能量占 心电信号总能量的比例pro; 信号比较子模块，用于将将所述干扰信号能量占心电信号总能量比例pro与预设阈值 进行比较； 自适应滤波子模块，用于将干扰信号能量占心电信号总能力比例pro大于预设阈值的 心电信号进行自适应滤波； 输出模块，用于将小于预设阈值的心电信号输出，以供节律分析， 所述信号预处理子模块、信号频域分析子模块、信号比较子模块、自适应滤波子模块和 输出模块顺次连接。
10. 如权利要求9所述的体外除颤仪，其特征在于：所述信号频域分析子模块的具体工 作步骤包括： 根据预处理后的心电信号和参考信号，计算出所述心电信号和参考信号的功率谱密度 psd，分析出参考信号的功率谱分布，获取按压干扰的频率分布信息； 根据所述按压干扰的频率分布信息计算出心电信号中干扰信号能量占心电信号总能 量的比例pro，
，其中，F为采样率，N为干扰频率的谐波个数。
【文档编号】A61B5/0402GK104323769SQ201410482380
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】李永勤, 龚渝顺, 陈碧华, 杨克柽, 王建杰, 何密 申请人:中国人民解放军第三军医大学