1.本技术属于心电技术领域，种具尤其是有自异位涉及一种具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法及设备。
背景技术：
2.与传统患者在安静状态下通过12导联记录几十秒心电信号的生长静息心电图不同，动态心电图是动电图通过腹部的三个虚拟导联代替传统下半身三个导联的动态心电图仪，在患者日常生活状态下连续24小时或更长时间上记录其心电活动的态心提全过程，以发现常规体表心电图检查时不易发现以阵发性异位搏动为特征的心跳心血管类疾病。为了发现异位搏动是及设否为病理性，医生需要统计出异位心跳个数。备流但动态心电图持续时间很长，种具其记录的有自异位心跳信号有几十万条，逐个检测心跳类型耗时耗力，生长因此需要计算机辅助对心跳类别进行划分。动电图
3.对于动态心电图中出现的态心提房性早搏(pac)、室性早搏(pvc)等异位搏动，心跳现有的及设产品大多通过比较心跳波形形状之间的相似性，将其划分为若干组，然后再由医生确认每一组心跳的类型。如果每一组的心跳都是相同类型，则这个方法可以大大提高医生效率。然而由于房早、室早和正常心跳之间的波形区别并不是很大，并且心电信号还具有高度的个性化特点，传统通过纯数据形式去匹配心电类型的方法会出现误判断。
技术实现要素：
4.本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中计算机辅助的动态心电图提取方法的以上不足，从而提供一种具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法及设备。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.一种具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法，针对某个个体的心电信号采用以下步骤进行提取：
7.s10，r波提取，获得r波波峰位置；
8.s20，qrs波提取，并得出qrs宽度记作qrsn；
9.s30，将任意第n个心跳beat的r波波峰位置rn距离其前一个心跳beat的r波波峰位置r
n-1
间隔记作rrn，将rrn≤x
10
,qrsn＞x
11
的心跳记为室性期前收缩心跳；将rrn≤x
10
,qrsn≤x
11
的心跳记为房性期前收缩心跳；其余的心跳标记为正常心跳，其中x
10
、x
11
分别为可学习更新参数；
10.s40，初始化学习量将动态心电图数据输入计算机中并经过步骤s10、s20、s30得到心跳分类结果，然后由人工对计算机输出的结果进行核查与修改，由计算机记录下人工调整后的心跳个数占心跳总个数的比例y0；
11.s50，重复步骤s40，其中初始化不重复执行；得到xi、yi，其中i为重复步骤s40迭代更新的次数；
12.s60，利用s50中得到的数据，最小化
得到最优的w1,b1,w2,b2；
13.其中，f1是线性拟合函数，
14.w1是大小为30
×
11的矩阵，
15.b1是矩阵w1的偏置项其大小为30
×
1，
16.f2是线性拟合函数，
17.w2是大小为1
×
30的矩阵，
18.b2是矩阵w2的偏置项其大小为1
×
1，
19.i为重复步骤s40迭代的总次数；
20.s70，利用s60中计算得到的w1,b1,w2,b2带入y＝f2(w2f1(w1x+b1)+b2)中，计算求得在x定义域中使得y函数值最小时的x，x＝x
best
＝{ x
best1
,x
best2
,l,x
best11
}，
21.以x
best
中的取值作为最终更新得到的值。
22.优选地，本发明的具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法，步骤s10包括：
23.s11，采用3阶巴特沃斯带通滤波器滤波，上下截止频率分别为x1,x2,其中x1,x2是待优化的参数，目的在于抽取出r波所包含的特有的成分；
24.s12，采用数字滤波器进行数字滤波初步减少每段心跳的显著毛刺噪声；
25.s13，将数字滤波后的心跳信号进行平方运算以突出r波波峰的幅度；
26.s14，进行平滑滤波，其移动窗口大小为x3，x3是可学习参数；
27.s15，将处理后的心电信号归一化来寻找局部最大值，要求局部最大值满足：大于可学习值x4,连续相邻两个局部最大值间隔大于可学习值x5；
28.s16，将所有满足条件的局部最大值所在的位置记为r波波峰位置r
peak
＝{ r1,r2,l,rn}，其中n为筛选后局部最大值的总个数。
29.优选地，本发明的具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法，x1∈[3hz,6hz],x2∈[12hz,30hz]，x3∈[0.12s,0.18s]，x4∈[0.5,0.7]，x5∈[0.15s,0.4s]。
[0030]
优选地，本发明的具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法，x
10
∈[0.4s,1.0s],x
11
∈[0.08s,0.15s]。
[0031]
优选地，本发明的具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法，数字滤波器的系数为{ 0.125,0.25,0,-0.25,-0.125}。
[0032]
优选地，本发明的具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法，步骤s20包括：
[0033]
s21，标记心电信号r
peak
中每个rn之前的x6时刻到之后x7时刻为一个心跳beat，其中x6、x7为两个可更新值；
[0034]
s22，采用截止频率为x8hz的低通滤波器进行滤波，并求得滤波后的信号beat_filtered的一阶导数debeat_filtered。
[0035]
s23，通过滑动窗口算法，求每个窗口大小x9窗内信号的积分，来得到信号beat_lw＝{ beat_lw1,beat_lw2,l,beat_lwn}；
[0036]
s24，将每段beat_lwn中振幅最大值的位置记作sloc_beat＝(xqe,yqe),其中xqe是振幅最大值的发生时间，yqe为xqe时刻的振幅值，将beat_lwn的发生点记为qloc_beat＝(xqs,yqs)，将qloc_beat和sloc_beat点连接成直线，发生在[xqs,xqe]之间的点中距离直线最远的点记作qloc＝(xqloc,yqloc)。
[0037]
s25，将每段信号beat_lwn中xqe-xqloc的差值记为该段信号的qrs宽度记作qrsn。
[0038]
优选地，本发明的具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法，x6∈[0.3s,0.8s],x7∈[0.3s,0.8s]，x9∈[0.08s,0.18s]。
[0039]
优选地，本发明的具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法，步骤s60中，使用最小二乘法进行函数φ的最小化。
[0040]
一种具有自生长的动态心电图异位心跳提取设备，用于执行上述的具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法。
[0041]
本发明的有益效果是：
[0042]
该方法借助于医生的交互，通过建立函数，寻找针对不同个体心电信号的参数最优值，从而得到提高了异位心跳分类的准确率。
附图说明
[0043]
下面结合附图和实施例对本技术的技术方案进一步说明。
[0044]
图1是本技术实施例的具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法流程图。
具体实施方式
[0045]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0046]
在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0047]
在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。本实施例中如涉及x、y、z方向或x、y、z轴，则均是基于笛卡尔坐标系。
[0048]
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术的技术方案。
[0049]
实施例
[0050]
本实施例提供一种具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法，如图1所示，包括：
[0051]
针对某个个体的心电信号采用以下步骤进行：
[0052]
s10，r波提取
[0053]
s11,采用3阶巴特沃斯带通滤波器中上下截止频率分别为x1,x2,其中x1,x2是待优化的参数，其中x1∈[3hz,6hz],x2∈[12hz,30hz]。
[0054]
s12,采用系数为{ 0.125,0.25,0,-0.25,-0.125}的数字滤波器进行数字滤波初步减少每段心跳的显著毛刺噪声。
[0055]
s13,将数字滤波后的心跳信号进行平方运算以突出r波波峰的幅度。
[0056]
s14,进行平滑滤波，其移动窗口大小x3也是可学习参数,其中x3∈[0.12s,0.18s]。
[0057]
s15,将处理后的心电信号归一化来寻找局部最大值，要求局部最大值满足首先其值大于可学习值x4,其中x4∈[0.5,0.7],连续相邻两个局部最大值间隔大于可学习值x5,其中x5∈[0.15s,0.4s]。
[0058]
s16,将所有满足上述x4、x5条件的局部最大值所在的位置记为r波波峰位置r
peak
＝{ r1,r2,l,rn},其中n为筛选后局部最大值的总个数。s20,qrs波提取
[0059]
s21,标记心电信号r
pea
k中每个rn之前的x6时刻到之后x7时刻为一个心跳beat，其中
[0060]
x6、x7为两个可更新值，范围为x6∈[0.3s,0.8s],x7∈[0.3s,0.8s]。
[0061]
s22,采用截止频率为x8hz的低通滤波器进行滤波，并求得滤波后的信号beat_filtered的一阶导debeat_filtered。
[0062]
s23,通过滑动窗口算法，求每个窗口大小x9窗内信号的积分，来得到信号beat_lw＝{ beat_lw1,beat_lw2,l,beat_lwn}，其中
[0063]
s24,将每段beat_lwn中振幅最大值的位置记作sloc_beat＝(xqe,yqe),其中xqe是振幅最大值的发生时间yqe为xqe时刻的振幅值，将beat_lwn的发生点记为qloc_beat＝(xqs,yqs)，将qloc_beat和sloc_beat点连接成直线，发生在[xqs,xqe]之间的点中距离直线最远的点，记作qloc＝(xqloc,yqloc)。
[0064]
s25,将每段信号beat_lwn中xqe-xqloc的差值记为该段信号的qrs宽度记作qrsn。
[0065]
通过s23-s24，充分利用了qrs波群跳动最大的特点，s24步骤通过查找到跳动幅度开始变大和逐渐减小的转折点定位qrs的起点和终点。方法简便，实用性强，鲁棒性好。
[0066]
s30,标记异位心跳
[0067]
将任意第n个心跳beat的r波波峰位置rn距离其前一个心跳beat的r波波峰位置r
n-1
间隔记作rrn，将rrn≤x
10
,qrsn＞x
11
的心跳记为pvc(室性期前收缩)心跳；将rrn≤x
10
,qrsn≤x
11
的心跳记为pac(房性期前收缩)心跳；其余的心跳标记为正常心跳，其中x
10
、x
11
分别为可学习更新参数，其范围x
10
∈[0.4s,1.0s],x
11
∈[0.08s,0.15s]。
[0068]
s40,初始化学习量将动态心电图数据输入计算机中并经过步骤s10、s20、s30得到心跳分类结果，然后由专业的心内科医生对计算机输出的结果进行核查与修改，由计算机记录下医生调整后的心跳个数占心跳总个数的比例y0。
[0069]
s50,重复步骤s40，其中初始化不重复执行；得到xi、yi，其中i为重复步骤s40迭代更新的次数.
[0070]
s60,利用s50中得到的数据，使用最小二乘法最小化得到最优的w1,b1,w2,b2。
[0071]
其中，f1是线性拟合函数，
[0072]
w1是大小为30
×
11的矩阵，
[0073]
b1是矩阵w1的偏置项其大小为30
×
1，
[0074]
f2是线性拟合函数，
[0075]
w2是大小为1
×
30的矩阵，
[0076]
b2是矩阵w2的偏置项其大小为1
×
1，
[0077]
i为重复步骤4迭代的总次数。
[0078]
s70,利用s60中计算得到的w1,b1,w2,b2带入y＝f2(w2f1(w1x+b1)+b2)中，计算求得在x定义域中使得y函数值最小的x＝x
best
＝{ x
best1
,x
best2
,l,x
best11
}。
[0079]
函数φ是一个可以学习的简单的网络，由于过程中需要学习的参数(x
0-x
11
)参数个数不多，因此仅仅需要简单的网络就可以实现，避免过拟合等现象的发生。
[0080]
本实施例还提供一种具有自生长的动态心电图异位心跳提取设备，用于执行上述的具有自生长的动态心电图异位心跳提取方法。
[0081]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0082]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0083]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0084]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0085]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。