基於心電圖的心率分析方法及設備的製作方法
2023-06-07 11:45:31 3
基於心電圖的心率分析方法及設備的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於心電圖的心率分析方法及設備，其中，該方法包括：根據心電圖繪製心率散點圖；分別連接所述心率散點圖中時間上相鄰的兩個散點，以得到多個矢量；以及按所述矢量出現的時間順序繪製所述矢量的柵狀圖，其中所述矢量出現的時間順序與用於構成所述矢量的散點出現的時間順序一致。根據本發明實施例的基於心電圖的心率分析方法及設備，通過分別連接心率散點圖中時間上相鄰的兩個散點以得到多個矢量，並按所述矢量出現的時間順序繪製所述矢量的柵狀圖，可以在柵狀圖中清楚的反映心率與時間點的對應關係，這樣，醫生根據矢量的柵狀圖在進行心律失常等疾病診斷時，可以清楚、直觀的看到疾病所發生的時間點。
【專利說明】基於心電圖的心率分析方法及設備
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及心電信號分析技術，尤其涉及一種基於心電圖的心率分析方法及設備。
【背景技術】
[0002]目前，已知有以原始心電圖(下稱心電圖)為基礎，繪製出心率散點圖，以輔助醫生進行如心律失常、心肌梗死、心肌缺血等疾病的診斷。
[0003]例如，可以採用心電圖中的RR間期數據來繪製心率散點圖。圖1示出了截取的部分心電圖的示意圖。如圖1所示，心電圖的波形通常可以包括P波、QRS波群(Q波、R波、S波)、T波等波形。其中，RR間期表示心電圖中兩個相鄰QRS波群中R波之間的時間差，如圖1示出的R1R2 (X1)'R2R3 (x2)、R3R4 (x3)。根據心電圖中的RR間期數據來繪製心率散點圖的具體方法主要可以包括:首先，假設心電圖中有M段連續的RR間期Xl，x2，x3，x4，……，xM, M為正整數，提取這M段連續的RR間期；然後，建立如圖2所示的X軸(橫軸)、Y軸(縱軸)均為RR間期的二維平面直角坐標系；最後，在上述二維平面直角坐標系中，按RR間期的時間先後順序，連續繪製出橫坐標為X1、縱坐標為xi+1的散點，l〈i〈M且i為整數，從而構成如圖3所示的心率散點圖。如此繪製出的心率散點圖中的散點依次為(Xl，χ2)>(χ2, χ3)、(χ3，χ4)、......、(χΜ-ι? ΧΜ)，其中(Χη，Xi)與(Xi，xi+1)可稱為相鄰的散點。[0004]一般來說，正常人的RR間期是均勻的，這使得在基於心電圖的RR間期繪製出的心率散點圖上，散點基本上分布在通過坐標原點且斜率為I的直線附近，也即如圖3所示，這些散點在X軸上的坐標與在Y軸上的坐標大致相等。
[0005]然而，如果某人存在某種心臟疾病，則心率散點圖上的散點可能出現其它的分布。例如:
[0006]室上性早搏可能出現如圖4所示的心率散點圖。
[0007]又如，室性早搏可能出現如圖5所示的心率散點圖。
[0008]又如，房顫可能出現如圖6所示的心率散點圖:
[0009]圖3、圖4、圖5以及圖6所示的心率散點圖雖然在一定程度上能給醫生對疾病的診斷提供幫助，但明顯缺失了時間信息，這有可能對醫生的診斷造成一定的障礙。
【發明內容】
[0010]摶術問是頁
[0011]有鑑於此，本發明要解決的技術問題是，如何根據心電圖獲得結合時間的心率信
肩、O
_2] 解決方案
[0013]為了解決上述技術問題，根據本發明一實施例，在第一方面，提供一種基於心電圖的心率分析方法，包括:
[0014]根據心電圖繪製心率散點圖；[0015]分別連接所述心率散點圖中時間上相鄰的兩個散點，以得到多個矢量；以及
[0016]按所述矢量出現的時間順序繪製所述矢量的柵狀圖，其中所述矢量出現的時間順序與用於構成所述矢量的散點出現的時間順序一致。
[0017]結合第一方面，在一種可能的實現方式中，按所述矢量出現的時間順序繪製所述矢量的柵狀圖，包括:
[0018]計算各所述矢量的大小以及角度；
[0019]按所述矢量的出現順序繪製所述柵狀圖，其中，所述柵狀圖的橫軸表示所述矢量出現的時間順序，所述柵狀圖的縱軸表示所述矢量的大小以及角度中任一。
[0020]結合第一方面，在一種可能的實現方式中，根據心電圖繪製心率散點圖，包括:
[0021]對預定時間段內的心電圖上的波形進行採樣，獲得多個心動周期數據；
[0022]將時間上連續的N個心動周期數據分別作為一個散點的一維數據，繪製N維的所述心率散點圖，其中N為大於或等於2的整數。
[0023]結合第一方面，在一種可能的實現方式中，繪製N維的所述心率散點圖，包括:
[0024]按所述散點出現的時間順序，對所述散點的繪製顏色進行編碼；
[0025]以編碼後的顏色，繪製各所述散點。
[0026]結合第一方面，在一種可能的實現方式中，按所述矢量的出現順序繪製所述矢量的柵狀圖，還包括:
[0027]在所述柵狀圖的橫軸上，標識與所述矢量相關聯的心動周期數據出現的時間，其中與所述矢量相關聯的心動周期數據表示與用於構成所述矢量的任一散點相關聯的心動周期數據中任一。
[0028]結合第一方面，在一種可能的實現方式中，所述心動周期數據包括以下數據中任
[0029]RR間期，表示心電圖中兩個相鄰QRS波群中R波之間的時間差；
[0030]PP間期，表示心電圖中兩個相鄰P波之間的時間差；
[0031]QRS波寬度，表示心電圖中一個QRS波群中Q波起始到S波結束的時間差；
[0032]PR間期，表示心電圖中P波起始到QRS波起始的時間差；
[0033]R波幅值，表示心電圖中一次R波高度的最大值；
[0034]T波幅值，表示心電圖中一次T波高度的最大值；
[0035]QT間期，表示心電圖中QRS波起始到T波結束的時間差。
[0036]為了解決上述技術問題，根據本發明另一實施例，在第二方面，提供一種基於心電圖的心率分析設備，包括:
[0037]散點圖繪製模塊，用於根據心電圖繪製心率散點圖；
[0038]矢量生成模塊，與所述散點圖繪製模塊連接，用於分別連接所述心率散點圖中時間上相鄰的兩個散點，以得到多個矢量；
[0039]柵狀圖繪製模塊，與所述矢量生成模塊連接，用於按所述矢量出現的時間順序繪製所述矢量的柵狀圖，其中所述矢量出現的時間順序與用於構成所述矢量的散點出現的時間順序一致。
[0040]結合第二方面，在一種可能的實現方式中，所述柵狀圖繪製模塊用於:
[0041]計算各所述矢量的大小以及角度；[0042]按所述矢量的出現順序繪製所述柵狀圖，其中，所述柵狀圖的橫軸表示所述矢量出現的時間順序，所述柵狀圖的縱軸表示所述矢量的大小以及角度中任一。
[0043]結合第二方面，在一種可能的實現方式中，所述散點圖繪製模塊用於:
[0044]對預定時間段內的心電圖上的波形進行採樣，獲得多個心動周期數據；
[0045]將時間上連續的N個心動周期數據分別作為一個散點的一維數據，繪製N維的所述心率散點圖，其中N為大於或等於2的整數。
[0046]結合第二方面，在一種可能的實現方式中，所述散點圖繪製模塊還用於:
[0047]按所述散點出現的時間順序，對所述散點的繪製顏色進行編碼；[0048]以編碼後的顏色，繪製各所述散點。
[0049]結合第二方面，在一種可能的實現方式中，所述柵狀圖繪製模塊還用於:
[0050]在所述柵狀圖的橫軸上，標識與所述矢量相關聯的心動周期數據出現的時間，其中與所述矢量相關聯的心動周期數據表示與用於構成所述矢量的任一散點相關聯的心動周期數據中任一。
[0051]結合第二方面，在一種可能的實現方式中，所述心動周期數據包括以下數據中任
[0052]RR間期，表示心電圖中兩個相鄰QRS波群中R波之間的時間差；
[0053]PP間期，表示心電圖中兩個相鄰P波之間的時間差；
[0054]QRS波寬度，表示心電圖中一個QRS波群中Q波起始到S波結束的時間差；
[0055]PR間期，表示心電圖中P波起始到QRS波起始的時間差；
[0056]R波幅值，表示心電圖中一次R波高度的最大值；
[0057]T波幅值，表示心電圖中一次T波高度的最大值；
[0058]QT間期，表示心電圖中QRS波起始到T波結束的時間差。
[0059]有益.效果
[0060]本發明實施例的基於心電圖的心率分析方法及設備，通過分別連接心率散點圖中時間上相鄰的兩個散點以得到多個矢量，並按所述矢量出現的時間順序繪製所述矢量的柵狀圖，可以在柵狀圖中清楚的反映心率與時間點的對應關係，這樣，醫生根據矢量的柵狀圖在進行心律失常等疾病診斷時，可以清楚、直觀的看到疾病所發生的時間點。
[0061]根據下面參考附圖對示例性實施例的詳細說明，本發明的其它特徵及方面將變得清楚。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0062]包含在說明書中並且構成說明書的一部分的附圖與說明書一起示出了本發明的示例性實施例、特徵和方面，並且用於解釋本發明的原理。
[0063]圖1示出截取的部分心電圖的示意圖；
[0064]圖2示出以X軸、Y軸均為RR間期的二維平面直角坐標系繪製現有心率散點圖的示意圖；
[0065]圖3示出繪製出的正常狀態下的心率散點圖；
[0066]圖4示出繪製出的室上性早搏下的心率散點圖；
[0067]圖5示出繪製出的室性早搏下的心率散點圖；[0068]圖6示出繪製出的房顫下的心率散點圖；
[0069]圖7示出根據本發明實施例的一種基於心電圖的心率分析方法的流程圖；
[0070]圖8示出根據本發明實施例的另一種基於心電圖的心率分析方法的流程圖；
[0071]圖9a示出根據本發明實施例的基於心電圖的心率分析方法的矢量大小和方向的示意圖；
[0072]圖9b示出根據本發明實施例的基於矢量大小繪製柵狀圖的方法的示意圖；
[0073]圖9c示出根據本發明實施例的基於矢量方向繪製柵狀圖的方法的示意圖；
[0074]圖10a、10b分別示出根據本發明實施例繪製出的正常狀態下的長度柵狀圖、角度柵狀圖；[0075]圖1laUlb分別示出根據本發明實施例繪製出的室上性早搏的長度柵狀圖、角度柵狀圖；
[0076]圖12a、12b分別示出根據本發明實施例繪製出的室性早搏的長度柵狀圖、角度柵狀圖；
[0077]圖13a、13b分別示出根據本發明實施例繪製出的房顫的長度柵狀圖、角度柵狀圖；
[0078]圖14示出根據本發明一實施例的基於心電圖的心率分析設備的結構框圖。
【具體實施方式】
[0079]以下將參考附圖詳細說明本發明的各種示例性實施例、特徵和方面。附圖中相同的附圖標記表示功能相同或相似的元件。儘管在附圖中示出了實施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪製附圖。
[0080]在這裡專用的詞「示例性」意為「用作例子、實施例或說明性」。這裡作為「示例性」所說明的任何實施例不必解釋為優於或好於其它實施例。
[0081]另外，為了更好的說明本發明，在下文的【具體實施方式】中給出了眾多的具體細節。本領域技術人員應當理解，沒有某些具體細節，本發明同樣可以實施。在一些實例中，對於本領域技術人員熟知的方法、手段、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本發明的主旨。
[0082]如【背景技術】和
【發明內容】
所述，已知有以心電圖為基礎繪製相應的心率散點圖，以輔助醫生進行疾病的診斷。然而，由於心率散點圖上缺失時間信息，這有可能對醫生的診斷造成一定的障礙。對此，本發明人獨創性地提出，可通過將心率散點圖中時間上相鄰的散點連接起來構成心率的矢量，並求出該矢量的大小(還可稱為「長度」)以及方向(還可稱為「角度」)，然後分別以矢量的大小或者方向為縱軸並且以與該矢量對應的散點出現的時間(順序)為橫軸繪製出一種柵狀圖，以能夠體現心率變化與時間的對應關係，即能夠直觀的體現某些疾病、如心律失常具體發生的時間，從而更有助於醫生進行疾病診斷，具體方案闡述如下。
[0083]圖7示出根據本發明實施例的一種基於心電圖的心率分析方法的流程圖。如圖7所示，該方法主要可以包括以下步驟:
[0084]步驟S110、根據心電圖繪製心率散點圖；
[0085]步驟S120、分別連接所述心率散點圖中時間上相鄰的兩個散點，以得到多個矢量；[0086]步驟S130、按所述矢量出現的時間順序繪製所述矢量的柵狀圖，其中所述矢量出現的時間順序與用於構成所述矢量的散點出現的時間順序一致。
[0087] 圖8示出根據本發明實施例的另一種基於心電圖的心率分析方法的流程圖。如圖8所示，對於上述步驟S110，在一種可能的實現方式中，主要可以包括以下步驟:
[0088]步驟S1101、對預定時間段內的心電圖上的波形進行採樣，獲得多個心動周期數據；
[0089]步驟S1102、將時間上連續的N個心動周期數據分別作為一個散點的一維數據，繪製N維的所述心率散點圖，其中N為大於或等於2的整數。
[0090]具體而言，首先獲取預定時間段內的心電圖上的波形，然後對波形進行採樣，獲得多個心動周期數據。最後將時間上連續的N個心動周期數據分別作為一個散點的一維數據，繪製N維的所述心率散點圖，其中N為大於或等於2的整數。
[0091]例如，以RR間期數據作為心動周期數據，獲得的時間是連續的M段RR間期數據按時間順序依次為X1,X2，X3，X4,……，XM。繪製出的心率散點圖是二維(N=2)的，其散點的坐標為(xi，xi+1)，其中i為整數且l〈i〈M。即心率散點圖中的散點的坐標依次為(X1, x2)、(x2,X3)、(X3, X4)、......、(Xh, XM)。其中，(X1-P Xi)與(Xi, xi+1)稱為相鄰的散點。
[0092]在一種可能的實現方式中，上述步驟S1102主要可以包括:
[0093]按所述散點出現的時間順序，對所述散點的繪製顏色進行編碼以及以編碼後的顏色，繪製各所述散點。
[0094]具體地，在按照所得到的散點出現的時間順序，以顏色漸變的方式例如顏色漸深的方式對進行編碼，然後在坐標系中以編碼後的各散點的顏色繪製各散點。
[0095]對於上述步驟S120，在根據心電圖繪製出對應的心率散點圖後，可以分別連接所得到的心率散點圖中時間上相鄰的兩個散點，以得到多個矢量。
[0096]對於上述步驟S130，在一種可能的實現方式中，主要可以包括以下步驟:
[0097]步驟S1301、計算各所述矢量的大小以及角度；
[0098]步驟S1302、按所述矢量出現的時間順序繪製所述柵狀圖，其中，所述柵狀圖的橫軸表示所述矢量出現的時間順序，所述柵狀圖的縱軸表示所述矢量的大小以及角度中任
一。[0099]具體而言，在得到多個矢量後，可以分別計算出得到的多個矢量的大小以及角度，如圖9a的D1、Θ I。
[0100]如圖9b所示，在一種可能的實現方式中，可以以所得到的矢量的大小D為縱軸，所述矢量出現的時間順序為橫軸建立平面直角坐標系，根據所得到的矢量的大小及其對應出現的時間順序在所述平面直角坐標系繪製矢量的第一柵狀圖即長度柵狀圖。
[0101]在一種可能的實現方式中，可以預定一個閾值，然後將所得到的矢量的大小與預定的閾值相比較，從而區分出心動周期變化大的和變化小的心搏，以用於輔助對心律失常的診斷。
[0102]如圖9c所示，在一種可能的實現方式中，可以以所得到的矢量的角度Θ為縱軸，所述矢量出現的時間順序為橫軸建立平面直角坐標系，根據所得到的矢量的角度及其對應出現的時間順序在所述平面直角坐標系繪製矢量的第二柵狀圖即角度柵狀圖。
[0103]例如，心率散點圖中的散點的坐標為(Xi，xi+1 )，即按出現的時間順序依次為(X1，X2)、(X2, X3)、(X3, X4)、......、(XM-1，XM) °則連接在時間上相鄰的散點，得到的矢量的坐標
為(X1-XH, Xw-Xi),即按出現順序依次為(X2-X1, X3-X2)、(X3-X2, X4-X3)>......、(Xm-「xm-2，
χΜ_χΜ-ι)。則矢量的大小Dp1和方向Θ H可以分別用式I和式2表不。
[0104]
【權利要求】
1.一種基於心電圖的心率分析方法，其特徵在於，包括: 根據心電圖繪製心率散點圖； 分別連接所述心率散點圖中時間上相鄰的兩個散點，以得到多個矢量；以及按所述矢量出現的時間順序繪製所述矢量的柵狀圖，其中所述矢量出現的時間順序與用於構成所述矢量的散點出現的時間順序一致。
2.根據權利要求1所述的基於心電圖的心率分析方法，其特徵在於，按所述矢量出現的時間順序繪製所述矢量的柵狀圖，包括: 計算各所述矢量的大小以及角度； 按所述矢量的出現順序繪製所述柵狀圖，其中，所述柵狀圖的橫軸表示所述矢量出現的時間順序，所述柵狀圖的縱軸表示所述矢量的大小以及角度中任一。
3.根據權利要求2所述的基於心電圖的心率分析方法，其特徵在於，根據心電圖繪製心率散點圖，包括: 對預定時間段內的心電圖上的波形進行採樣，獲得多個心動周期數據； 將時間上連續的N個心動周期數據分別作為一個散點的一維數據，繪製N維的所述心率散點圖，其中N為大於或等於2的整數。
4.根據權利要求3所述的基於心電圖的心率分析方法，其特徵在於，繪製N維的所述心率散點圖，包括: 按所述散點出現的時間順序，對所述散點的繪製顏色進行編碼； 以編碼後的顏色，繪製各所述散點。
5.根據權利要求4所述的基於心電圖的心率分析方法，其特徵在於，按所述矢量的出現順序繪製所述矢量的柵狀圖，還包括: 在所述柵狀圖的橫軸上，標識與所述矢量相關聯的心動周期數據出現的時間，其中與所述矢量相關聯的心動周期數據表示與用於構成所述矢量的任一散點相關聯的心動周期數據中任一。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的基於心電圖的心率分析方法，其特徵在於，所述心動周期數據包括以下數據中任一: RR間期，表示心電圖中兩個相鄰QRS波群中R波之間的時間差； PP間期，表示心電圖中兩個相鄰P波之間的時間差； QRS波寬度，表示心電圖中一個QRS波群中Q波起始到S波結束的時間差； PR間期，表示心電圖中P波起始到QRS波起始的時間差； R波幅值，表示心電圖中一次R波高度的最大值； T波幅值，表示心電圖中一次T波高度的最大值； QT間期，表示心電圖中QRS波起始到T波結束的時間差。
7.一種基於心電圖的心率分析設備，其特徵在於，包括: 散點圖繪製模塊，用於根據心電圖繪製心率散點圖； 矢量生成模塊，與所述散點圖繪製模塊連接，用於分別連接所述心率散點圖中時間上相鄰的兩個散點，以得到多個矢量； 柵狀圖繪製模塊，與所述矢量生成模塊連接，用於按所述矢量出現的時間順序繪製所述矢量的柵狀圖，其中所 述矢量出現的時間順序與用於構成所述矢量的散點出現的時間順序一致。
8.根據權利要求7所述的基於心電圖的心率分析設備，其特徵在於，所述柵狀圖繪製模塊用於: 計算各所述矢量的大小以及角度； 按所述矢量的出現順序繪製所述柵狀圖，其中，所述柵狀圖的橫軸表示所述矢量出現的時間順序，所述柵狀圖的縱軸表示所述矢量的大小以及角度中任一。
9.根據權利要求8所述的基於心電圖的心率分析設備，其特徵在於，所述散點圖繪製模塊用於: 對預定時間段內的心電圖上的波形進行採樣，獲得多個心動周期數據； 將時間上連續的N個心動周期數據分別作為一個散點的一維數據，繪製N維的所述心率散點圖，其中N為大於或等於2的整數。
10.根據權利要求9所述的基於心電圖的心率分析設備，其特徵在於，所述散點圖繪製模塊還用於: 按所述散點出現的時間順序，對所述散點的繪製顏色進行編碼； 以編碼後的顏色，繪製各所述散點。
11.根據權利要求10所述的基於心電圖的心率分析設備，其特徵在於，所述柵狀圖繪製模塊還用於: 在所述柵狀圖的橫軸上，標識與所述矢量相關聯的心動周期數據出現的時間，其中與所述矢量相關聯的心動周期數據表示與用於構成所述矢量的任一散點相關聯的心動周期數據中任一。
12.根據權利要求6-11中任一項所述的基於心電圖的心率分析設備，其特徵在於，所述心動周期數據包括以下數據中任一: RR間期，表示心電圖中兩個相鄰QRS波群中R波之間的時間差； PP間期，表示心電圖中兩個相鄰P波之間的時間差； QRS波寬度，表示心電圖中一個QRS波群中Q波起始到S波結束的時間差； PR間期，表示心電圖中P波起始到QRS波起始的時間差； R波幅值，表示心電圖中一次R波高度的最大值； T波幅值，表示心電圖中一 次T波高度的最大值； QT間期，表示心電圖中QRS波起始到T波結束的時間差。
【文檔編號】A61B5/0452GK103892826SQ201410146200
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月11日 優先權日:2014年4月11日
【發明者】高小峰, 沈燕妮 申請人:北京麥迪克斯科技有限公司