一种自相关聚类的异位心跳识别方法及装置与流程

本技术属于医疗，尤其是涉及一种自相关聚类的异位心跳识别方法。

背景技术：

1、心电图是一项在临床上被广泛使用的检查。它通过记录心脏每一周期的电活动状况，可以帮助诊断心脏的异常情况。心脏每个起搏周期在心电图上表现为一个心跳，心跳连续发生形成心电图。室性期前收缩和房性期前收缩是临床上较为常见的异位心跳，它是指心脏提前搏动而引起的心室或心房异常收缩。从长时间的心电图中挑选出异位心跳，统计其形态和数量是诊断心脏是否器质性改变的重要依据。但由于长时间的心电图中包含大量的心跳，因此异位心跳的挑选工作费时费力。开发异位心跳的自动识别算法就尤为重要。

2、目前的异位心跳挑选算法大多数是先进行r波波峰位置的提取，再对某一r波所在的心跳进行诊断。如果r波波峰位置提取得不准或者心跳判断算法不准确都可能导致结果的不准确。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中异位心跳挑选算法的不足，从而提供一种自相关聚类的异位心跳识别方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种自相关聚类的异位心跳识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、步骤1，收集心电信号数据：采集一定数量的处于静息状态下病人的12导联心电信号，要求其中包括一定数量的12导联静息房性期前收缩数据(pac)、一定数量的12导联静息室性期前收缩数据(pvc)和一定数量的12导联正常数据，将这些数据作为数据集，并由医学专家对所有数据进行人工标注，要求标注出r波波峰位置和r波所在心跳的心跳类型；

5、步骤2，数据预处理：首先对第二导联心电信号进行预处理，进行带通滤波；

6、在每条数据中截取r波波峰前t1的所有数据点，波峰后t2的所有数据点，形成每个心跳位置数据标记；将所有n个心跳数据集记为v＝{v1，v2，…，vn}，其中vp＝{v1，v2，…，vm}，其中p∈(1，n)，v1，v2，…，vm为以时间为顺序的该心跳各点的电压数据；

7、每条数据的每个心跳的标签为[0]、[1]或[2]，若是心跳信号是房性期前收缩，则心跳标签向量为1，若是心跳信号是室性期前收缩，则心跳标签向量为2，若是该心跳信号正常，则心跳标签向量为0；

8、步骤3，移动滑窗：同时对每个心跳信号以步长t秒，长度为0.1秒的滑动窗截取信号，记为

9、vp，i＝{vpi，1，vpi，2，…，vpi，m}，i∈[0，1，2，…，e]

10、t是毫秒级别，t很小所以0.1秒就会有很多采样点；

11、其中vpi，1，vpi，2，…，vpi，m为以时间为顺序的该心跳第i个滑动窗口中各点的电压数据；

12、步骤4，建立函数如下所示：

13、rp(i)＝e(vp·vp，i)；rp(i)是两个向量vp和vp，i点乘以后的期望值；

14、由心跳数据以及该心跳滑动窗数据的期望得到

15、{rp(0)，rp(1)，…，rp(e)}；

16、步骤5，建立函数如下所示：

17、

18、得到

19、从而得到房性期前收缩相关数据集室性期前收缩相关数据集正常心跳相关数据集

20、步骤6，求φpac中任意两个向量的欧氏距离：

21、

22、从中找出向量为φpac的集合中的向量，满足条件：与φpac集合中其他向量的欧式距离之和最小；具体逻辑如下：

23、1.在φpac的集合中；

24、2.集合中还有其他向量；

25、3.与其他任意一个向量都有一个欧式距离；

26、4.与集合中其他向量的欧式距离求和；

27、5.其他任意的向量与集合中其他向量的欧氏距离之和都比与集合中其他向量的欧式距离之和大。

28、

29、求φpvc中任意两个向量的欧氏距离:

30、

31、从中找出向量为φpvc的集合中的向量，

32、

33、求φn中任意两个向量的欧氏距离:

34、

35、从中找出向量为φn的集合中的向量，

36、

37、步骤7，建立函数如下：

38、

39、获得向量与φpvc集合中存在的向量的最大欧式距离

40、获得向量与φpvc集合中存在的向量的最大欧式距离

41、获得向量与φn集合中存在的向量的最大欧式距离

42、步骤8，获取待测的长度为l的临床心电信号，对获取的待检测数据进行与步骤2相同的预处理操作，得到形式为(l，1)的心电信号；

43、将心电图信号以步长为t秒，长度为t1+t2的滑动窗截取成信号段，并以矩阵s表示，其中s＝{s1，s2，…，sn}；得到每段信号段的电压数据vt，p＝{v1，v2，…，vm}，对于每一段信号，重复步骤3、步骤4、步骤5，得到该信号段的

44、获得向量φi与向量的欧式距离与向量的欧式距离与向量的欧式距离

45、步骤9，预测：

46、对一段心电信号进行检测；

47、若则认定该信号段t1处为r波波峰位置，且为房性期前收缩；

48、若则认定该信号段t1处为r波波峰位置，且为室性期前收缩；

49、若则认定该信号段t1为r波波峰位置，且为正常；

50、若不在上述范围内，进行下一段信号检测，至整段心电信号检测完成。

51、进一步的，本发明的自相关聚类的异位心跳识别方法，步骤1中，收集心电信号数据：采集30000条处于静息状态下病人的12导联心电信号，采样频率为500hz，每条心电信号的长度为10s，其中包括10000条12导联静息房性期前收缩数据(pac)、10000条12导联静息室性期前收缩数据(pvc)和10000条12导联正常数据，将这些数据作为数据集，并由医学专家对所有数据进行人工标注，标注出r波波峰位置和r波所在心跳的心跳类型：房性期前收缩数据(pac)、室性期前收缩数据(pvc)、及正常心跳(n)。

52、进一步的，本发明的自相关聚类的异位心跳识别方法，步骤1中，每条心电数据都经过至少两名专业的心内科医生确定心跳位置以及标签，若是两名心内科医生的意见不一致，则通过第三名心内科医生确定该心电信号的心跳位置以及标签；对每条心电信号都确定心跳位置以及标签后，将这些标签形成标签集。

53、进一步的，本发明的自相关聚类的异位心跳识别方法，步骤2中，数据预处理：首先对第二导联心电信号进行预处理，采用上下截止频率分别为1hz和100hz的巴特沃兹滤波器进行带通滤波。

54、进一步的，本发明的自相关聚类的异位心跳识别方法，t1＝0.3秒，t2＝1秒。

55、本发明提供一种自相关聚类的异位心跳识别装置，能够执行上述的自相关聚类的异位心跳识别方法。

56、本发明的有益效果是：可以同时给出r波的位置和心跳类型，避免了误差的叠加。