心電圖數據的顯示方法和終端設備與流程

2023-10-11 20:41:09

本申請涉及醫療數據分析領域，尤其涉及一種心電圖數據的顯示方法和終端設備。

背景技術：

心電圖(electrocardiogram，ecg)用於記錄心臟每一心動周期所產生的電活動變化圖形。目前動態心電圖可視化系統都是將心搏儘可能集中呈現在一個二維平面上。常見的可視化方法有兩種，一種如圖1所示，將多個心搏的波形畫在一張圖上，對怪異的波形進行選擇和標註；另一種如圖2所示，通過前後相鄰的搏動間距(r-r間隔)繪製洛倫茲散點圖，對於離群點進行特殊選擇和標註。

這兩種方法都有其固有的缺陷。第一種直接將多個心搏的波形畫在一起，當數據量較大時(通常一個人動態心電圖包括80000——150000次心跳)，波形細節完全被淹沒，很難發現異常，發現異常後選擇操作也很複雜。第二種散點圖的形式，可以一定程度解決數據量的問題，但是僅能發現節律異常的心搏，部分心搏的異常僅體現在波形上的，這種方法不能體現波形差異。

技術實現要素：

有鑑於此，本申請實施例提供了一種心電圖數據的顯示方法和終端設備，用以解決現有技術中採用散點圖的方式不能發現波形異常的技術問題。

根據本申請實施例的一個方面，提供了一種心電圖數據的顯示方法，所述方法包括：從心電圖信號中獲取每個心搏的波形；對波形進行降維處理，按照預設約束條件在低維空間中映射為與波形一一對應的散列點；顯示包括散列點的散點圖。

根據本申請實施例的另一方面，提供了一種終端設備包括：處理器；用於存儲處理器可執行指令的存儲器；其中，所述處理器被配置為：從心電圖信號中獲取每個心搏的波形；對波形進行降維處理，按照預設約束條件在低維空間中映射為與波形一一對應的散列點；顯示包括散列點的散點圖。

本申請實施例的有益效果包括：對從心電圖信號中獲取到的心搏波形進行降維處理，將每個波形映射為低維空間中的一個散列點，通過包含所有散列點的散列圖來發現異常心搏，相比於現有的只能反映節律異常的通過r-r間隔繪製的洛倫茲散點圖，本申請實施例形成的散點圖還能夠發現波形異常，並且在有限空間內散列點的展示效果更清晰。

附圖說明

通過以下參照附圖對本申請實施例的描述，本申請的上述以及其它目的、特徵和優點將更為清楚，在附圖中：

圖1是現有技術中一種心搏波形的可視化界面的示意圖；

圖2是現有技術中通過r-r間隔繪製的洛倫茲散點圖示意圖；

圖3是本申請實施例提供的心電圖數據的顯示方法的流程示意圖；

圖4是本申請實施例中得到的二維散點圖示意圖；

圖5是本申請實施例中散列點對應的心搏波形的示意圖。

具體實施方式

以下基於實施例對本申請進行描述，但是本申請並不僅僅限於這些實施例。在下文對本申請的細節描述中，詳盡描述了一些特定的細節部分。對本領域技術人員來說沒有這些細節部分的描述也可以完全理解本申請。為了避免混淆本申請的實質，公知的方法、過程、流程、元件和電路並沒有詳細敘述。

此外，本領域普通技術人員應當理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，並且附圖不一定是按比例繪製的。

除非上下文明確要求，否則整個說明書和權利要求書中的「包括」、「包含」等類似詞語應當解釋為包含的含義而不是排他或窮舉的含義；也就是說，是「包括但不限於」的含義。

在本申請的描述中，需要理解的是，術語「第一」、「第二」等僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。此外，在本申請的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。

本申請實施例對從心電圖信號中獲取到的心搏波形進行降維處理，將每個波形映射為低維空間中的一個散列點，通過包含所有散列點的散列圖來發現異常心搏，相比於現有的只能反映節律異常的通過r-r間隔繪製的洛倫茲散點圖，本申請實施例形成的散點圖還能夠發現波形異常，並且使散列點在有限空間內的展示效果更清晰，用戶(醫護人員)可以對散點圖中的點簇、散列點等進行標註，更便於發現異常心搏。

圖3是本申請實施例提供的心電圖數據的顯示方法的流程圖，適用於終端設備，終端設備可以是計算機、數據處理設備、醫療控制臺、具有數據處理和顯示功能的ecg檢測設備等，該方法包括以下步驟。

s10，從心電圖信號中獲取每個心搏的波形。

獲取檢測到的動態ecg信號，通過r波提取算法確定r波位置，每個r波對應一個心搏。例如，利用一階差分並結合模板匹配等算法，從ecg信號中匹配出r波位置並記錄匹配到的r波波形。

s11，對波形進行降維處理，按照預設約束條件在低維空間中映射為與波形一一對應的散列點。

利用降維算法對每個心搏的波形進行處理。例如，主成份分析(principalcomponentanalysis，pca)算法、線性判別式分析(lineardiscriminantanalysis，lda)算法、局部線性嵌入(locallylinearembedding，lle)算法、拉普拉斯特徵映射算法等。本申請實施例中，將每個心搏的波形經過降維處理映射成低維空間內的一個散列點，通過該散列點在低維空間內的位置來判定該心搏是否出現的波形異常，從而便於發現波形異常的心搏並進一步確定該異常心搏的類型。

在一個實施例中，採用多維尺度分析(multidimensionalscaling，mds)算法對每個心搏的波形做降維處理。mds利用的是成對樣本之間的相似性，目的是利用這些信息去構建合適的低維空間，使得樣本在低維空間中的距離和在高維空間中的樣本間的相似性儘可能的保持一致。

先利用mds確定各個心搏的波形在高維空間中的相似度。該相似度可體現為一種距離關係，通過一個距離矩陣來呈現，以反映各個心搏的波形之間相對度的高低。

例如，該距離矩陣為：

其中，δi,j代表第i個心搏與第j個心搏在高維空間的距離(或稱相似度)。假設共有i個心搏，mds算法的目的就是根據這個距離矩陣在低維空間中尋找到i個向量(x1,x2,...xi)，使||xi-xj||≈δi,j；其中i，j屬於{1，i}。||.||是向量的範數，該規範可以是歐氏距離，也可以是任意函數。

通過mds找到一個低維空間，將i個心搏的波形嵌入在這個低維空間中，並且使彼此的相似度被儘可能的保留。如果這個低維空間的維數n選擇為2或者3，則可以畫出向量xj從而獲得一個包含i個心搏的波形相似性的可視化結果。向量xj不是唯一的：對於歐式距離，可以被任意旋轉和變換，因為這些變換並不會改變樣本間的距離。

可通過多種途徑得到向量xj，通常mds可以被視為一個優化問題，尋找(x1，...xi)需滿足一定的距離約束條件。該距離約束條件是使降維差異最小化的目標函數，例如：通過數值優化算法尋找該函數的最優解，確定低維空間的映射向量。

s12，顯示包括散列點的散點圖。

本申請實施例中，降維處理後得到的低維空間的維數可以是二維或三維，這樣就能夠在屏幕上顯示二維或三維坐標系下的散點圖。為了便於用戶選取散列點並進行標註，優選採用二維的低維空間，在屏幕上顯示二維坐標系下的與每個心搏的波形一一對應的散列點，形成檢測到的所有心搏對應的散點圖。

本實施例中，將檢測到心搏的波形經過降維處理得到低維空間內的散列點進行展示，能夠儘可能的保留心搏原有的波形特徵並體現波形之間的差異，從而比僅僅考慮心搏節律而通過r-r間隔繪製的洛倫茲散點圖更能反映心搏的波形特徵，幫助醫護人員發現各種類型的異常心搏。

本申請實施例得到的散點圖如圖4所示，由於降維處理時已儘可能的保持原有波形的特徵，因此在散點圖中與大部分散列點距離較遠的顯得較為孤立的散列點通常是異常心搏的波形所對應的散列點。通過該散點圖，醫護人員能夠快速的發現異常心搏並確定發生異常心搏的數量和比例。

用戶可針對散點圖中的單個散列點進行選取，選取散列點後，能夠顯示該散列點對應的心搏的波形。用戶可根據波形來判定是否為異常心搏並確定異常類型。判定後可對該散列點進行標註，標註時可通過文字、符號標註異常信息或者給該散列點標註不同的顯示顏色以對應不同類型的心搏。

用戶可將彼此距離較近的多個散列點作為點簇同時選取，選取點簇後可對該點簇進行統一標註；或者進一步從該點簇中選取包含多個散列點的子簇，對該子簇進行統一標註；也可以從被選取的點簇或子簇中進一步選取單獨的散列點查看對應的波形並進行標註。在完成對點簇、子簇或散列點的標註後，可自動返回上一顯示尺度進行顯示，從而便於用戶進行後續的選取和標註操作，提高對散點圖進行判定和標註的效率。例如，對被選取的點簇進行標註後，自動返回散點圖進行顯示；對被選取的子簇進行標註後，自動返回該子簇所在的點簇進行顯示；對被選取的散列點進行標註後，自動返回該散列點所在的子簇進行顯示。

在選取點簇或子簇後，對未被選取的其他散列點可進行隱藏處理，以防止對後續的選取和標註操作造成幹擾。此外，還可以對被選取的點簇或子簇進行放大顯示，便於用戶對其中的散列點進一步選取。

以圖4所示的散點圖為例對選取和標註操作做進一步說明。

首先需要說明的是，對於散點圖中任何一個散列點都可以單獨進行選取，選取後可顯示該散列點對應的波形，例如，一個散列點對應的波形如圖5所示。用戶可通過該波形確定該散列點對應的心搏是否異常並對該散列點進行標註。

如果按照「點簇——子簇——散列點」這種選取粒度由粗到細的順序進行標註，其過程如下：

(1)選取點簇1，此時其他散列點全部隱藏，放大顯示點簇1。經過選取幾個散列點對其波形進行查看後，認為點簇1所有散列點都是室上性心搏，標註為橙色，完成標註後返回散點圖的完整視圖。

(2)選取點簇2，此時其他散列點全部隱藏，放大顯示點簇2。經過選取幾個散列點對其波形進行查看後，認為點簇2所有散列點都是室上性心搏，標註為橙色，完成標註後返回散點圖的完整視圖。此時有少量錯誤發生，幾個竇性心搏(本應標註為綠色)被標記為室上性心搏。

(3)選取點簇3，此時其他散列點全部隱藏，放大顯示點簇3。發現點簇3有顯著的兩個部分，進一步選取子簇3-1，經過幾個散列點的查看後，認為子簇3-1所有散列點都是室性心搏，標註為藍色，完成標註後自動返回點簇3的視圖。繼續選取子簇3-2，經過幾個散列點的查看後，認為子簇3-2所有散列點都是室性心搏，標註為藍色。完成標註後，返回點簇3的視圖，確認後，返回散點圖的完整視圖。

(4)選取點簇4，此時其他散列點全部隱藏，放大顯示點簇4。發現點簇4有顯著的兩個部分，進一步選取子簇4-1，經過幾個散列點的查看後，認為子簇4-1所有散列點都是室性心搏，標註為藍色。完成標註後，自動返回點簇4的視圖。繼續選取子簇4-2，經過幾個散列點的查看後，認為子簇4-2所有散列點都是竇性心搏，標註為綠色。完成標註後，返回點簇4的視圖。確認後，返回散點圖的完整視圖。此時子簇4-1與子簇4-2之間有部分錯誤發生。

(5)選取剩餘所有點，即點簇5，此時其他散列點全部隱藏，放大顯示點簇5，經過幾個散列點的查看後，認為點簇5所有點都是竇性心搏，標註為綠色。完成標註後，返回散點圖的完整視圖。

(6)檢查各個點簇邊界附近的可疑標註點(可能出現標註錯誤的散列點)，通過單獨選取這些散列點查看其對應波形來修改其中的錯誤標註。

利用本申請實施例得到的低維空間散點圖和上述標註方法可以從粒度由粗到細逐步選取所有散列點並完成標註，通過標註確定異常心搏，比現有的通過r-r間隔繪製的洛倫茲散點圖更便於發現異常心搏，並且能夠更準確的確定波形異常的類型。

此外，本申請實施例中，終端設備可以通過硬體處理器(hardwareprocessor)來實現上述各個功能步驟。終端設備包括：處理器，用於存儲處理器可執行指令的存儲器；其中，處理器被配置為：從心電圖信號中獲取每個心搏的波形；對波形進行降維處理，按照預設約束條件在低維空間中映射為與波形一一對應的散列點；顯示包括散列點的散點圖。

在一個實施例中，對波形進行降維處理，按照預設約束條件在低維空間中映射為一一對應的散列點包括：對波形採用多維尺度分析確定各個波形在高維空間的距離關係；根據距離關係和低維空間中的距離約束條件映射為一一對應的散列點。

在一個實施例中，所述距離關係為距離矩陣：

其中，δi,j代表第i個心搏與第j個心搏在高維空間的距離；距離約束條件為：

其中i代表心搏的總數量，i,j∈{1,…i}；xi，xj代表降維處理後的低維空間向量。

在一個實施例中，該處理器進一步被配置為：檢測到從散點圖中選取點簇的操作時，顯示被選取的點簇。

在一個實施例中，該處理器進一步被配置為：檢測到從散點圖中選取點簇的操作時，顯示被選取的點簇之後，

檢測到從被選取的點簇中進一步選取子簇的操作時，顯示被選取的子簇。

在一個實施例中，該處理器進一步被配置為：檢測到選取散列點的操作時，顯示被選取的散列點對應的心搏波形。

在一個實施例中，該處理器進一步被配置為：根據接收到的輸入信息標註被選取的點簇、子簇或散列點。

在一個實施例中，根據接收到的輸入信息標註被選取的點簇、子簇或散列點包括：根據接收到的不同輸入信息，將所述點簇、子簇或散列點標註為不同的顏色，以便分別代表不同類型的心搏。

在一個實施例中，將點簇、子簇或散列點標註為不同的顏色，以便分別代表不同類型的心搏包括：

將點簇、子簇或散列點標註為橙色時，代表室上性心搏；

將點簇、子簇或散列點標註為藍色時，代表室性心搏；

將點簇、子簇或散列點標註為綠色時，代表竇性心搏。

本領域的技術人員應明白，本申請的實施例可提供為方法、裝置(設備)、或電腦程式產品。因此，本申請可採用完全硬體實施例、完全軟體實施例、或結合軟體和硬體方面的實施例的形式。而且，本申請可採用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限於磁碟存儲器、cd-rom、光學存儲器等)上實施的電腦程式產品的形式。

本申請是參照根據本申請實施例的方法、裝置(設備)和電腦程式產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由電腦程式指令實現流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合。可提供這些電腦程式指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數據處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數據處理設備的處理器執行的指令產生用於實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些電腦程式指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數據處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生包括指令裝置的製造品，該指令裝置實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

這些電腦程式指令也可裝載到計算機或其他可編程數據處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執行一系列操作步驟以產生計算機實現的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執行的指令提供用於實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

以上所述僅為本申請的優選實施例，並不用於限制本申請，對於本領域技術人員而言，本申請可以有各種改動和變化。凡在本申請的精神和原理之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請的保護範圍之內。