一种心电信号分析处理系统的制作方法

本发明涉及数据处理，特别涉及一种心电信号分析处理系统。

背景技术：

1、大型医疗机构都配置了床旁监护仪，床旁监护仪是一种高端的多功能设备，可以同时处理心电信号的采集、分析及预警操作。但这种多功能的床旁监护仪一般都操作复杂、体积较大、价格不低，很难在病区进行普及化部署，更不可能作为家用监护设备向一些年龄较大、行动不便又需要长期进行心电监测的用户提供。

2、市面上另外还提供一些操作简单、价格低廉、体积小携带方便的心电采集组件或设备；其中，心电采集组件科与个人手机、电脑终端配合将采集到的短时段心电信号(例如1分钟)存储在手机上并由手机app对短时段心电信号进行类似心率测算这样的简单分析；心电采集设备可对用于用户进行长时间(例24小时)的随身心电信号采集，并在采集完成后通过有线或无线网络传送到医疗机构后台由专业人员进行信息读取与分析。这些心电采集组件或设备虽然可以进行普及化部署，但其本身不具备或与之连接的本地设备都不具备复杂的心电信号分析能力，无法达到实时分析和预警的效果。

技术实现思路

1、本发明的目的，就是针对现有技术的缺陷，提供一种心电信号分析处理系统，该系统可与任何心电采集组件或设备连接，该系统包括：转发模块、第一缓存模块、第二缓存模块和分析模块。将上述心电采集组件或设备统称为采集设备，则转发模块负责接收采集设备发送的上传数据包并将之转发到第一缓存模块的缓存队列进行存储；第一缓存模块负责定期将近的指定数量的缓存记录组成第一记录序列向分析模块推送；分析模块为提高分析准确度基于第一记录序列进行长帧信号拼接，并基于多导联长帧信号进行心电信号特征分析和心拍形态特征分析，并基于分析得到的多导联特征集进行预警事件和预警等级识别生成对应的预警数据缓存记录，并将预警数据缓存记录发送到第二缓存模块的缓存队列进行存储；第二缓存模块每接收到一个新的预警数据缓存记录就对其进行队列存储，并同时从队列中抽取上次的预警数据缓存记录与本次的预警数据缓存记录一起向转发模块即时推送；转发模块在收到上次和本次两个预警数据缓存记录之后，将本次记录里与上次记录在重叠时段的重叠预警信息滤除，并将去重之后的预警数据缓存记录作为下行数据包向采集设备发送。通过本发明系统与市面上现有的心电采集组件或设备相结合，就可以解决床旁监护仪无法普及化部署的问题，也可以解决现有心电采集组件或设备不具备复杂心电信号分析能力的问题。

2、为实现上述目的，本发明实施例提供了一种心电信号分析处理系统，所述系统包括：转发模块、第一缓存模块、第二缓存模块和分析模块；所述系统与采集设备连接；

3、所述转发模块分别与所述采集设备、所述第一缓存模块、所述第二缓存模块和所述分析模块连接；所述转发模块用于接收所述采集设备发送的第一上行数据包；并从所述第一上行数据包中提取出第一数据类型和第一数据体；并在所述第一数据类型为第一类型时将所述第一数据体向所述分析模块发送；并在所述第一数据类型为第二类型时将所述第一数据体向所述第一缓存模块发送；所述转发模块还用于接收所述第二缓存模块推送的当次预警数据缓存记录和前次预警数据缓存记录；并根据所述前次预警数据缓存记录对所述当次预警数据缓存记录进行预警数据去重处理生成对应的第一下行数据包；并将所述第一下行数据包向所述采集设备发送；

4、所述第一缓存模块与所述分析模块连接；所述第一缓存模块用于存储心电数据缓存队列；所述第一缓存模块还用于接收所述转发模块发送的所述第一数据体；并将所述第一数据体存入所述心电数据缓存队列作为最新的第一心电数据缓存记录；并从所述心电数据缓存队列中获取最近的指定数量的所述第一心电数据缓存记录组成对应的第一记录序列向所述分析模块推送；

5、所述第二缓存模块与所述分析模块连接；所述第二缓存模块用于存储预警数据缓存队列；所述第二缓存模块还用于接收所述分析模块发送的所述当次预警数据缓存记录；并将所述当次预警数据缓存记录存入所述预警数据缓存队列作为最新的所述第一预警数据缓存记录；并从所述预警数据缓存队列中提取出所述当次预警数据缓存记录的上一条记录作为对应的所述前次预警数据缓存记录；并将所述当次预警数据缓存记录和所述前次预警数据缓存记录向所述转发模块推送；

6、所述分析模块用于接收所述转发模块发送的所述第一数据体；并从所述第一数据体中提取出预警参数集合存于本地；所述分析模块还用于接收所述第一缓存模块推送的所述第一记录序列；并根据所述第一记录序列进行多导联长信号拼接处理生成对应的多导联长帧信号记录；并根据所述多导联长帧信号记录进行心电信号分析处理生成对应的多导联特征集；并根据所述多导联特征集和所述预警参数集合进行预警数据分析处理生成对应的所述当次预警数据缓存记录；并将所述当次预警数据缓存记录向所述第二缓存模块发送。

7、优选的，所述转发模块通过有线或无线方式与所述采集设备连接；

8、所述有线方式至少包括基于网线的第一有线方式、基于同轴数据线的第二有线方式、基于串口通信数据线的第三有线方式和基于并口通信数据线的第四有线方式；

9、无线方式包括基于3g/4g/5g/lte移动通信网络的第一无线方式、基于蓝牙通信的第二无线方式、基于无线局域网的第三无线方式和基于近场通讯nfc协议的第四无线方式。

10、优选的，所述心电数据缓存队列包括多个所述第一心电数据缓存记录；所述第一心电数据缓存记录包括第一短帧编号和多个第一短帧数据组；所述第一短帧数据组包括第一导联标识和第一导联短帧信号；

11、所述预警数据缓存队列包括多个所述第一预警数据缓存记录；所述第一预警数据缓存记录包括第一长帧编号和第一预警数据序列；所述第一预警事件序列包括多个第一时段预警数据组；所述第一时段预警数据组包括第一时段起止时间、第一时段预警事件和第一时段事件等级。

12、优选的，所述转发模块具体用于在所述根据所述前次预警数据缓存记录对所述当次预警数据缓存记录进行预警数据去重处理时，分别将所述前次、当次预警数据缓存记录的所述第一预警数据序列记为对应的前次序列和当次序列；并将所述前次、当次序列中所述第一时段起止时间相同的两个所述第一时段预警数据组记为对应的第一匹配对；并对各个所述第一匹配对进行遍历；遍历时，若当前遍历的所述第一匹配对的两个所述第一时段预警事件相同且两个所述第一时段事件等级相同，则将当前遍历的所述第一匹配对中属于所述当次序列的所述第一时段预警数据组记为重复预警数据组；遍历结束时，将所述当次预警数据缓存记录中的所有所述重复预警数据组删除，并将完成删除的所述当次预警数据缓存记录作为对应的所述第一下行数据包。

13、优选的，所述分析模块具体用于在所述根据所述第一记录序列进行多导联长信号拼接处理时，对所述第一记录序列中所述第一导联标识相同的多个所述第一导联短帧信号按对应的所述第一短帧编号从小到大的顺序进行顺序信号拼接处理从而得到对应的第一导联长帧信号；并由各个所述第一导联标识和对应的所述第一导联长帧信号组成对应的第一长帧数据组；并将所述第一记录序列中数值最大的所述第一短帧编号作为对应的所述第一长帧编号；并由所述第一长帧编号和多个所述第一长帧数据组构成对应的所述多导联长帧信号记录。

14、优选的，所述分析模块具体用于在所述根据所述多导联长帧信号记录进行心电信号分析处理时，

15、对所述多导联长帧信号记录中各个所述第一导联长帧信号进行方波信号段和脱落信号段识别并基于当前所述第一导联长帧信号的信号时长对识别出的方波信号段和脱落信号段分别进行信号拼接处理生成对应的第一导联方波信号和第一导联脱落信号；

16、并对各个所述第一导联长帧信号进行qrs波群检测生成对应的第一导联qrs波群序列，并将所述第一导联qrs波群序列中各个qrs波群的峰值点作为对应的第一导联r点，并按时间先后顺序对得到的所有所述第一导联r点进行排序生成对应的第一导联r点序列；

17、并根据各个所述第一导联长帧信号对应的所述第一导联方波信号和所述第一导联脱落信号对对应的所述第一导联r点序列进行噪点过滤生成对应的第二导联r点序列；并对所有导联的所述第二导联r点序列进行r点融合处理生成对应的第一r点时间序列；其中，所述第一r点时间序列包括多个第一r点时间；

18、并在各个所述第一导联长帧信号中，以各个所述第一r点时间为中心，向前、向后各截取一段时长为预设的第一时长的心电信号片段组成对应的第一心拍信号片段，并向前、向后各截取一段时长为预设的第二时长的心电信号片段组成对应的第二心拍信号片段；并对各个所述第一心拍信号片段进行心拍质量评估处理生成对应的第一质量等级；并对各个所述第二心拍信号片段进行常规心拍形态分类处理生成对应的第一心拍类型；并根据各个所述第一质量等级对对应的所述第一心拍类型进行修正，当所述第一质量等级为弱干扰心拍等级或强干扰心拍等级时将对应的所述第一心拍类型改为干扰类型；并将修正之后的所有所述第一心拍类型按时间先后顺序排序生成对应的第一导联心拍类型序列；其中，所述第一时长小于所述第二时长；所述第一质量等级包括正常心拍等级、弱干扰心拍等级和强干扰心拍等级；所述第一心拍类型包括窦性心拍类型、房颤心拍类型、房性心拍类型、室性心拍类型和交界性心拍类型；所述第一心拍类型与所述第一r点时间对应；

19、并对各个所述第一导联长帧信号根据所述第一r点时间序列和所述第一导联心拍类型序列进行qrs波群、p波和t波特征识别处理生成对应的第一qrs波群特征序列、第一p波特征序列和第一t波特征序列；其中，所述第一qrs波群特征序列包括多个第一qrs波群特征；所述第一p波特征序列包括多个第一p波特征；第一t波特征序列包括多个第一t波特征；各个所述第一qrs波群特征、所述第一p波特征和所述第一t波特征均与所述第一r点时间对应；

20、并对各个所述第一导联长帧信号进行室扑、室颤特征识别处理生成对应的第一导联非常规特征序列；其中，所述第一导联非常规特征序列包括多个第一室扑特征和多个第一室颤特征；所述第一室扑特征包括第一室扑起始点和第一室扑结束点；所述第一室颤特征包括第一室颤起始点和第一室颤结束点；

21、并对各个所述第一导联心拍类型序列根据所述第一r点时间序列进行低电压类型设置处理；

22、并对各个所述第一导联心拍类型序列进行房颤心拍类型修正处理；

23、并对各个所述第一导联心拍类型序列根据所述第一r点时间序列进行房性、室性和交界性心拍细化处理；

24、并由各个所述第一导联长帧信号对应的所述第二导联r点序列、所述第一qrs波群特征序列、所述第一p波特征序列、所述第一t波特征序列、所述第一导联非常规特征序列和所述第一导联心拍类型序列组成对应的第一导联特征集；并由所有所述第一导联特征集组成对应的所述多导联特征集。

25、进一步的，所述分析模块具体用于在所述对所有导联的所述第二导联r点序列进行r点融合处理时，将所有导联的所述第二导联r点序列的所述第二导联r点合并在一起组成对应的r点集合；并将所述r点集合中时间间隔小于预设的最小时间阈值的多个r点聚类到同一个r点分组中；并对各个所述r点分组的r点时间进行均值计算并将计算结果作为对应的所述第一r点时间；并由得到的所有所述第一r点时间按时间先后顺序排序生成对应的所述第一r点时间序列。

26、进一步的，所述分析模块具体用于在所述对各个所述第一导联长帧信号根据所述第一r点时间序列和所述第一导联心拍类型序列进行qrs波群、p波和t波特征识别处理时，

27、在各个所述第一导联长帧信号中，将不为干扰类型的所述第一心拍类型对应的所述第一r点时间对应的信号点记为一类点，并将具体为干扰类型的所述第一心拍类型对应的所述第一r点时间对应的信号点记为二类点；

28、并对各个所述一类点所在qrs波群的起始、结束位置进行识别生成对应的第一qrs波群起始点和第一qrs波群结束点，并对所述第一结束点与所述第一起始点的时间差进行计算生成对应的所述第一qrs波群时长，并由所述第一qrs波群起始点、所述第一qrs波群结束点和所述第一qrs波群时长组成对应的所述第一qrs波群特征；并设置各个所述二类点对应的所述第一qrs波群特征为预设的无效特征；并由得到的所有所述第一qrs波群特征按时间先后顺序排序生成对应的所述第一qrs波群特征序列；

29、并对各个所述一类点所在qrs波群的前一个p波的峰值点、起始点和结束点进行识别生成对应的第一p波峰值点、第一p波起始点和第一p波结束点组成对应的所述第一p波特征；并设置各个所述二类点对应的所述第一p波特征为预设的无效特征；并由得到的所有所述第一p波特征按时间先后顺序排序生成对应的所述第一p波特征序列；

30、并对各个所述一类点所在qrs波群的后一个t的波峰值点、起始点和结束点进行识别生成对应的第一t波峰值点、第一t波起始点和第一t波结束点组成对应的所述第一t波特征；并设置各个所述二类点对应的所述第一t波特征为预设的无效特征；并由得到的所有所述第一t波特征按时间先后顺序排序生成对应的所述第一t波特征序列。

31、进一步的，所述分析模块具体用于在所述对各个所述第一导联心拍类型序列根据所述第一r点时间序列进行低电压类型设置处理时，将当前所述第一导联心拍类型序列对应的所述第一导联长帧信号记为当前导联长帧信号；并将所述当前导联长帧信号中与各个所述第一r点时间对应的信号点记为对应的第一信号点；并将信号点幅值低于预设的低电压幅值的所述第一信号点记为对应的第二信号点；并将与各个所述第二信号点对应的所述第一r点时间记为对应的第二r点时间；并将当前所述第一导联心拍类型序列中，与各个所述第二r点时间对应的所述第一心拍类型设为对应的低电压类型。

32、进一步的，所述分析模块具体用于在所述对各个所述第一导联心拍类型序列进行房颤心拍类型修正处理时，对当前所述第一导联心拍类型序列中任意三个连续的所述第一心拍类型进行遍历；遍历时，将当前遍历的三个所述第一心拍类型按前、中、后顺序分别记为对应的前心拍类型、中心拍类型和后心拍类型；并对所述中心拍类型是否为房颤心拍类型进行确认；若确认为房颤心拍类型，则对所述前心拍类型和所述后心拍类型是否都不为房颤心拍类型进行确认；若确认都不为房颤心拍类型则将所述中心拍类型改为窦性心拍类型。

33、进一步的，所述分析模块具体用于在所述对各个所述第一导联心拍类型序列根据所述第一r点时间序列进行房性、室性和交界性心拍细化处理时，对当前所述第一导联心拍类型序列中任两个连续的所述第一心拍类型进行遍历；遍历时，将当前遍历的两个所述第一心拍类型按前、后顺序分别记为对应的前心拍类型和后心拍类型；并在所述前、后心拍类型都为房性心拍类型时，对所述前、后心拍类型对应的两个所述第一r点时间进行绝对差值计算生成对应的第一rr间期，并根据所述第一rr间期进行心率估算生成对应的第一心率，并在所述第一心率低于预设的房性逸博心率阈值时将所述前、后心拍类型改为对应的房性逸博心拍类型，并在所述第一心率高于预设的房速心率阈值时将所述前、后心拍类型改为对应的房速心拍类型；并在所述前、后心拍类型都为室性心拍类型时，对所述前、后心拍类型对应的两个所述第一r点时间进行绝对差值计算生成对应的第二rr间期，并根据所述第二rr间期进行心率估算生成对应的第二心率，并在所述第二心率低于预设的室性逸博心率阈值时将所述前、后心拍类型改为对应的室性逸博心拍类型，并在所述第二心率高于预设的室速心率阈值时将所述前、后心拍类型改为对应的室速心拍类型；并在所述前、后心拍类型都为交界性心拍类型时，对所述前、后心拍类型对应的两个所述第一r点时间进行绝对差值计算生成对应的第三rr间期，并根据所述第三rr间期进行心率估算生成对应的第三心率，并在所述第三心率低于预设的交界性逸博心率阈值时将所述前、后心拍类型改为对应的交界性逸博心拍类型，并在所述第三心率高于预设的交界性速心率阈值时将所述前、后心拍类型改为对应的交界性速心拍类型。

34、优选的，所述分析模块具体用于在所述根据所述多导联特征集和所述预警参数集合进行预警数据分析处理时，

35、根据所述多导联特征集和所述预警参数集合进行预警事件和预警事件等级识别处理生成对应的第一识别报告；其中，所述第一识别报告包括多个第一识别记录；所述第一识别记录包括第一事件名称、第一事件等级和第一事件起始时间；

36、并按所述指定数量对所述第一记录序列的时间区间进行等分得到所述指定数量的第一时段；并为每个所述第一时段分配一个对应的所述第一时段预警数据组；并根据各个所述第一时段的起始、结束时间对所述第一时段预警数据组的所述第一时段起止时间进行设置，并将各个所述第一时段预警数据组的所述第一时段预警事件和所述第一时段事件等级都初始化为空；

37、并对各个所述第一时段进行遍历；遍历时，将当前遍历的所述第一时段记为当前时段；并从所述第一事件起始时间满足所述当前时段的所有所述第一识别记录中，选出所述第一事件等级最高的所述第一识别记录作为当前识别记录；并根据所述当前识别记录的所述第一事件名称和第一事件等级，对所述当前时段对应的所述第一时段预警数据组的所述第一时段预警事件和所述第一时段事件等级进行设置；

38、并在遍历结束时，由得到的所述指定数量的所述第一时段预警数据组按对应时段的先后顺序排序生成对应的所述第一预警数据序列；并由所述第一长帧编号和所述第一预警数据序列组成对应的所述当次预警数据缓存记录。

39、本发明实施例提供了一种心电信号分析处理系统，该系统可与任何心电采集组件或设备连接，该系统包括：转发模块、第一缓存模块、第二缓存模块和分析模块。将上述心电采集组件或设备统称为采集设备，则转发模块负责接收采集设备发送的上传数据包并将之转发到第一缓存模块的缓存队列进行存储；第一缓存模块负责定期将近的指定数量的缓存记录组成第一记录序列向分析模块推送；分析模块为提高分析准确度基于第一记录序列进行长帧信号拼接，并基于多导联长帧信号进行心电信号特征分析和心拍形态特征分析，并基于分析得到的多导联特征集进行预警事件和预警等级识别生成对应的预警数据缓存记录，并将预警数据缓存记录发送到第二缓存模块的缓存队列进行存储；第二缓存模块每接收到一个新的预警数据缓存记录就对其进行队列存储，并同时从队列中抽取上次的预警数据缓存记录与本次的预警数据缓存记录一起向转发模块即时推送；转发模块在收到上次和本次两个预警数据缓存记录之后，将本次记录里与上次记录在重叠时段的重叠预警信息滤除，并将去重之后的预警数据缓存记录作为下行数据包向采集设备发送。通过本发明系统与市面上现有的心电采集组件或设备相结合，就解决了床旁监护仪无法普及化部署的问题，也解决了现有心电采集组件或设备不具备复杂心电信号分析能力的问题。