專利名稱：使用部分狀態(tài)空間重構(gòu)監(jiān)視生理活動的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0002本申請描述了涉及監(jiān)視生物體的生理活動的系統(tǒng)和技術(shù)，例如，在從人體獲得的心臟信號上執(zhí)行QRS檢測。
背景技術(shù)：
0003諸如心臟或者大腦的不同器官的電活動可被監(jiān)視，并且可對該電活動進(jìn)行分析以尋找可幫助診斷各種情況的模式。例如，心臟的電活動可被監(jiān)視以追蹤心臟機(jī)能的各個(gè)方面?？紤]到身體的單位體積導(dǎo)電率，身體表面的電極或者皮膚下面的電極可顯示與該活動相關(guān)的電勢差。異常的電活動可指示出疾病狀態(tài)或者涵蓋良性到致命范圍內(nèi)的其它生理情況。
0004心臟監(jiān)視裝置可感測活體的心臟電活動并識別心跳。正如在心電圖(ECG)中所看到的那樣，經(jīng)常通過識別QRS復(fù)合波中的R波來執(zhí)行對心跳的識別。R波表示心室除極。QRS復(fù)合波中該波的通常大的振幅在識別心跳中是很有用的。傳統(tǒng)的自動ECG信號分析工具通常依賴基于相關(guān)性的模板匹配和許多以經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)的決策規(guī)則，這些規(guī)則針對某些ECG數(shù)據(jù)庫而被優(yōu)化。很多技術(shù)已經(jīng)被開發(fā)出來以執(zhí)行QRS檢測，但是還是希望進(jìn)一步的改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
0005本公開內(nèi)容包括涉及使用部分狀態(tài)空間重構(gòu)來監(jiān)視生理活動的系統(tǒng)和技術(shù)。一般而言，在一個(gè)方面中，通過使用諸如希爾伯特(Hilbert)變換的與頻率無關(guān)的變換來生成用于生物系統(tǒng)的狀態(tài)空間的部分重構(gòu)，該變換生成與生理信號數(shù)學(xué)上正交的變換后的信號。從部分重構(gòu)的狀態(tài)空間提取動力學(xué)信息的想法有賴于這樣的經(jīng)驗(yàn)完全重構(gòu)并不一定增強(qiáng)對生理活動的最重要特征的理解。較低維數(shù)的部分重構(gòu)經(jīng)常包含提取生理系統(tǒng)的動力學(xué)屬性所需的所有關(guān)鍵特征。此后，可使用狀態(tài)空間技術(shù)來分析部分狀態(tài)空間以識別生理信息。這些技術(shù)可在分布式心臟活動監(jiān)視系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)包括心臟監(jiān)視設(shè)備和其中的QRS檢測器。
0006以下優(yōu)勢中的一個(gè)或更多個(gè)可被提供。在更高維數(shù)的狀態(tài)空間中，心臟的動力學(xué)特征可被表示得更好和更為自然。希爾伯特變換可以容易地以數(shù)字濾波器的形式實(shí)現(xiàn)，該濾波器對于基礎(chǔ)信號的頻譜特性具有最小的畸變。如和傳統(tǒng)時(shí)間序列表示相對的，心跳的可靠分類可基于其在較高維數(shù)的空間中的形態(tài)。例如，自動化程序可輕松區(qū)分心室搏動和正常心跳。此外，即使在心臟監(jiān)視系統(tǒng)中有較少數(shù)量的導(dǎo)聯(lián)(lead)時(shí)，該分類也可被準(zhǔn)確地執(zhí)行，這在減少數(shù)據(jù)存儲和擴(kuò)展監(jiān)視應(yīng)用方面提供了優(yōu)勢。
0007從生物系統(tǒng)獲得的電信號，諸如心跳，是由生物系統(tǒng)產(chǎn)生的電勢的度量，并且因而這些信號僅代表了生物系統(tǒng)的真正的動態(tài)特性。本系統(tǒng)和技術(shù)可使自動過程能夠執(zhí)行被認(rèn)為是逆問題的任務(wù)，從所獲得信號反推系統(tǒng)動態(tài)特性，并且由此斷定心臟中發(fā)生了什么才引起如所觀察到的那樣表現(xiàn)的導(dǎo)聯(lián)信號，這類似于醫(yī)生或醫(yī)師觀察ECG時(shí)間序列時(shí)所做的事情。
0008狀態(tài)空間變換允許以非常普通的/恒定的形式表示生理信號，這可避免與受檢者的特定解剖特征和/或電生理學(xué)特征相關(guān)聯(lián)的特性。一般而言，在較高維數(shù)空間中，噪聲具有格外不同/不規(guī)律的動力學(xué)行為，并且因而其檢測和估計(jì)變成了更為簡單的任務(wù)。假陽性、假陰性或二者的風(fēng)險(xiǎn)可被降低。結(jié)合使用狀態(tài)空間技術(shù)和希爾伯特變換可導(dǎo)致對信號特征的識別的極大改進(jìn)。信號的動力學(xué)量或動態(tài)量(dynamicalquantity)可被計(jì)算，并且隨后的分析操作可基于這些動力學(xué)量。通過使用基于動力學(xué)量的自動分析來以高準(zhǔn)確度和高靈敏度檢測心律不齊何時(shí)發(fā)生，可改進(jìn)監(jiān)視裝置。因而，使用心臟動力學(xué)行為的這個(gè)特別性質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)心臟心律不齊的檢測和診斷的有效自動化。
0009在附圖和以下描述中，闡明了一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)。參照本說明書、附圖和權(quán)利要求書，其它特征和優(yōu)勢將變得顯而易見。


0010圖1是示出了使用部分狀態(tài)空間重構(gòu)來監(jiān)視生理活動的流程圖。
0011圖2示出了分布式心臟活動監(jiān)視系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中為了醫(yī)學(xué)目的來監(jiān)視心臟信號。
0012圖3是示出了心臟監(jiān)視設(shè)備中的實(shí)例QRS檢測器的塊圖。
0013圖4、8A、8B和8C示出了一種狀態(tài)空間方法，其利用使用希爾伯特變換重構(gòu)的分析信號、基于心室除極進(jìn)行心跳分類。
0014圖5是示出了一種狀態(tài)空間方法的流程圖，該方法用于心跳分類和生理情況的特性描述。
0015圖6和圖7是示出了實(shí)例心臟處理系統(tǒng)和QRS檢測器的塊圖。
具體實(shí)施例方式
0016這里所描述的系統(tǒng)和方法使得能夠從單導(dǎo)聯(lián)或雙導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行心臟動態(tài)特性的部分重構(gòu)。一般而言，這里所描述的方法是基于這樣的事實(shí)所獲得的電信號，諸如ECG信號，是生物系統(tǒng)(諸如心臟)的電活動在某個(gè)導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)上的表示或投影。從可用的導(dǎo)聯(lián)的信號重構(gòu)心臟的動態(tài)特性會導(dǎo)致對心臟的電活動的更準(zhǔn)確診斷?？赏ㄟ^僅使用兩個(gè)導(dǎo)聯(lián)來執(zhí)行心臟動態(tài)特性的部分重構(gòu)。下文所描述的系統(tǒng)和技術(shù)(例如，移動式心臟門診遙測系統(tǒng))可導(dǎo)致改進(jìn)診斷而不需要眾多額外的計(jì)算資源。其它優(yōu)勢可包括更精確檢測用于諸如QRS寬度和QRS間隔的計(jì)算的基準(zhǔn)點(diǎn)，更準(zhǔn)確的心室形態(tài)分析，和在出現(xiàn)噪音的情況下改進(jìn)的檢測算法穩(wěn)定性。
0017圖1是示出了使用部分狀態(tài)空間重構(gòu)來監(jiān)視生理活動的流程圖。在110，獲得生物體的生物系統(tǒng)的生理信號。生理信號可以是諸如ECG信號的心臟信號，諸如腦電圖(EEG)信號的腦信號，呼吸信號，血壓信號或來自于生物體的其它信號。該信號(一個(gè)或多個(gè))可以直接獲得，諸如通過如下文所進(jìn)一步描述的監(jiān)視人類患者的心臟活動；或者該信號(一個(gè)或多個(gè))也可從另一裝置或系統(tǒng)間接獲得。例如，因?yàn)樾盘柺菑臄?shù)據(jù)庫或其它電子存儲裝置獲取的并且/或者信號在從數(shù)據(jù)庫或其它電子存儲裝置取回的存儲的信號上，故此處所描述的信號處理和分析可被實(shí)時(shí)執(zhí)行。
0018在120，通過應(yīng)用與頻率無關(guān)的變換(例如希爾伯特變換的數(shù)字形式)，產(chǎn)生變換后的信號。變換后的信號在數(shù)學(xué)上與生理信號正交，并且由于該變換不支持或放大信號的某些頻率超過其它頻率，故該變換是與頻率無關(guān)的。該頻率無關(guān)性在分析諸如ECG數(shù)據(jù)的生物信號方面尤其有用，在這樣的生物信號中，頻譜輕易覆蓋寬范圍的頻率。例如，心臟頻譜可包括低至1赫茲和高至100赫茲的頻率。
0019此外，與頻率無關(guān)的變換通常是對噪聲不敏感的變換，諸如希爾伯特變換。這在分析從生物系統(tǒng)感測到的信號時(shí)極有價(jià)值，在這種情況下，信號的噪聲分量可能很大。希爾伯特變換在這種情況下特別有用，盡管希爾伯特變換在另外被認(rèn)為是用于生物系統(tǒng)的全刻度嵌入的優(yōu)選方法上強(qiáng)加潛在限制。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到考慮到現(xiàn)實(shí)世界所感測的生理信號中一些主要波形的通常支配地位，部分狀態(tài)空間方法仍然極為有用。
0020在130，從生理信號和變換后的信號生成多維部分狀態(tài)空間。部分狀態(tài)空間是用于生物系統(tǒng)的潛在完全狀態(tài)空間的部分重構(gòu)，并且完全狀態(tài)空間表示生物系統(tǒng)的動態(tài)特性。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)采用專門用于狀態(tài)空間表示的狀態(tài)空間技術(shù)來分析生物系統(tǒng)活動是極為有效的，即使是僅在部分狀態(tài)空間(即，較低維數(shù)空間)中起作用時(shí)。
0021甚至二維部分狀態(tài)空間(原始信號加上其希爾伯特變換，作為第三維的時(shí)間是隱含的)已被發(fā)現(xiàn)在如下文所描述的QRS檢測中極為有效；并且使用較低維數(shù)空間在降低自動分析的復(fù)雜度方面(例如，在某些實(shí)施方式中，需要僅一個(gè)信號導(dǎo)聯(lián)并且因而需要僅一個(gè)信號輸入)具有巨大優(yōu)勢。在部分狀態(tài)空間上使用狀態(tài)空間技術(shù)來識別生理信息在實(shí)際應(yīng)用中是極為有效的，原因是部分狀態(tài)空間保留了原始信號的很多屬性，同時(shí)也添加了狀態(tài)空間表示所特有的屬性。例如，在較高維數(shù)空間中，原始信號中的噪聲趨于具有格外不同/不規(guī)律的動力學(xué)行為，并且因而在生物監(jiān)視裝置或與此類裝置通信的監(jiān)視站中，其檢測和估計(jì)變成了更為容易的任務(wù)。
0022獲得生理信號可包含接收電感測時(shí)間序列x(t)，生成較高維數(shù)信號可包含對時(shí)間序列x(t)應(yīng)用希爾伯特(H)變換以獲得H(x(t))，并且產(chǎn)生多維部分狀態(tài)空間可包含將x(t)和H(x(t))一起作為狀態(tài)向量的分量考慮。這兩個(gè)變量x(t)和H(x(t))，形成簡單的部分狀態(tài)空間。此過程也被稱為將x(t)嵌入(部分)狀態(tài)空間。對于使用多源信號(例如，多導(dǎo)聯(lián)ECG輸入)的實(shí)施方式，x(t)是多維向量，在這種情況中，x(t)和H(x(t))都是向量，并且部分狀態(tài)空間的維數(shù)等于x(t)的維數(shù)的兩倍。
0023在140，可從生理信號和變換后的信號生成一個(gè)或更多個(gè)動力學(xué)量。如果狀態(tài)空間中的點(diǎn)描述了特定動力學(xué)狀態(tài)，則動力學(xué)量描述該狀態(tài)在空間和時(shí)間中如何演變，例如，生理狀態(tài)如何從一點(diǎn)演變到另一點(diǎn)。例如，生成的動力學(xué)量可以是x(t)和H(x(t))在狀態(tài)空間中的非線性變換，不包括振幅和相位的簡單線性組合。一般而言，動力學(xué)量可用于描述生物系統(tǒng)的動力學(xué)狀態(tài)的演變特性。
0024在150，基于在多維部分狀態(tài)空間中的信號形態(tài)的分析，識別關(guān)于生物體的生理信息。識別生理信息可包含基于動力學(xué)量檢測生物系統(tǒng)的生理事件，如上所述，動力學(xué)量是來源于生理信號和變換后的信號的組合的值。另外，識別生理信息可包含評估關(guān)于生物系統(tǒng)的一個(gè)或更多個(gè)預(yù)定義的生理方面的多個(gè)動力學(xué)量。
0025圖2示出了分布式心臟活動監(jiān)視系統(tǒng)200，在該系統(tǒng)中監(jiān)視心臟信號用于醫(yī)療目的。生物體210(例如，人類患者，包括可能健康的患者，但是對其進(jìn)行心臟監(jiān)視仍然被認(rèn)為是合適的)具有心臟監(jiān)視設(shè)備220，該設(shè)備被配置以從患者心臟獲得心臟信號。心臟監(jiān)視設(shè)備220可由一個(gè)或更多個(gè)裝置組成，諸如處理裝置和感測裝置。感測裝置可包括兩個(gè)獨(dú)立的導(dǎo)聯(lián)225，其通過如圖所示的人體表面電極(例如，銀/氯化銀電極，其可放置于規(guī)定的位置以幫助監(jiān)視心臟的電活動)接收電信號。正如此處所使用的，術(shù)語“導(dǎo)聯(lián)”應(yīng)被理解為包括受電勢差影響的裝置，諸如產(chǎn)生ECG信號的電極，該電勢差產(chǎn)生電壓信號；和導(dǎo)體，其形成去往設(shè)備220中所使用的任一信號放大器的信號路徑。
0026心臟監(jiān)視設(shè)備220可通過通信信道230與監(jiān)視站240(例如，監(jiān)視中心中的計(jì)算機(jī))通信。心臟監(jiān)視設(shè)備220可包括一個(gè)或更多個(gè)適于產(chǎn)生并處理心臟信號、并且適于在通信信道230上轉(zhuǎn)送所有心臟信號或者一部分心臟信號的感測、校準(zhǔn)、信號處理、控制、數(shù)據(jù)存儲和傳輸單元。通信信道230可以是通信網(wǎng)絡(luò)的一部分，并且可包括用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜我夂线m介質(zhì)，包括適于承載光信號和/或電信號的有線和無線介質(zhì)。設(shè)備220所進(jìn)行的無線通信可采用如圖所示的適當(dāng)天線。
0027心臟監(jiān)視設(shè)備220可向監(jiān)視站240傳送所感測的心臟信號、心臟事件信息(例如，實(shí)時(shí)心率數(shù)據(jù))和額外的生理信息和/或其它信息。心臟監(jiān)視設(shè)備220可包括可植入的醫(yī)療裝置，諸如可植入的心臟除顫器和相關(guān)聯(lián)的收發(fā)機(jī)、或者起搏器和相關(guān)聯(lián)的收發(fā)機(jī)、或者患者佩戴或甚至固定安裝的外部監(jiān)視裝置。此外，例如，使用CardioNet移動心臟門診遙測(MCOT)設(shè)備，可實(shí)施心臟監(jiān)視設(shè)備220，CardioNetMCOT設(shè)備可購買獲得并且由加利福尼亞州圣迭哥的CardioNet公司提供。
0028監(jiān)視站240可包括用于接收所發(fā)送的信號的接收機(jī)單元，和各種數(shù)據(jù)處理和存儲單元，其用于提取和存儲由傳輸所承載的關(guān)于個(gè)體210的狀態(tài)的信息。監(jiān)視站240可與監(jiān)視設(shè)備220位于同一大體位置(例如，在同一房間中，同一建筑物中或同一醫(yī)療保健機(jī)構(gòu)中)，或者位于遙遠(yuǎn)的位置。監(jiān)視站240可包括顯示器和處理系統(tǒng)，并且系統(tǒng)操作員250(例如，醫(yī)生或者心血管專家)可使用監(jiān)視站240評估從心臟監(jiān)視設(shè)備220接收的生理數(shù)據(jù)。在對人員210進(jìn)行主動心臟監(jiān)視期間，系統(tǒng)操作員250可遠(yuǎn)程地使用監(jiān)視站240來改變心臟監(jiān)視設(shè)備220的操作設(shè)置。
0029此外，心臟監(jiān)視設(shè)備220和/或監(jiān)視站240可使用此處所描述的系統(tǒng)和技術(shù)來識別關(guān)于人員220的生理信息。這可包括對主動接收到的信號和存儲在數(shù)據(jù)庫245中的先前信號進(jìn)行信號處理和分析。例如，人的歷史信號信息可與此處所描述的系統(tǒng)和技術(shù)結(jié)合使用以改進(jìn)對當(dāng)前獲取的信號的分析，并且可幫助心跳分類和對生理情況的特性描述，這可幫助醫(yī)生或醫(yī)師做出適當(dāng)?shù)脑\斷并開出適當(dāng)?shù)闹委煼桨浮?br> 0030圖3是示出了心臟監(jiān)視設(shè)備中的實(shí)例QRS檢測器300的塊圖。ECG輸入單元310包括拆分開的輸出，該輸出向QRS檢測器中的兩個(gè)處理路徑提供ECG信號。濾波器315工作于這些ECG信號中的第一信號上以清理該信號，后面的分析處理需要該信號。濾波器315可以是濾波器組，其可包括基線移位抑制器(baseline shift remover)和一個(gè)或更多個(gè)帶通濾波器，帶通濾波器被配置以清理用于后面處理的多方面的信號；濾波器組315也可將ECG信號拆分成分開的信號以用于后面的并行處理，并且/或者濾波器組315包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
0031濾波器315的輸出可提供給噪聲估計(jì)器320和狀態(tài)空間變換組件325。狀態(tài)空間變換組件325可產(chǎn)生如所述的部分狀態(tài)空間，諸如通過將希爾伯特變換直接應(yīng)用于ECG信號并向QRS識別組件330提供ECG信號和變換后的ECG信號。應(yīng)當(dāng)注意到，如所示地將希爾伯特變換“直接”應(yīng)用于ECG信號(因?yàn)橹虚g濾波并未構(gòu)成中間分析處理，故這種濾波不被認(rèn)為使希爾伯特變換的這個(gè)直接應(yīng)用無效)與所描述的狀態(tài)空間分析技術(shù)相結(jié)合可具有顯著優(yōu)勢；希爾伯特變換可應(yīng)用在算法的前端，而非應(yīng)用于心臟信號的某個(gè)衍生信號。此外，狀態(tài)空間變換組件325可在變換信號的過程中實(shí)現(xiàn)噪聲消除，這是信號所變換成的部分狀態(tài)空間的結(jié)果。
0032QRS識別組件330響應(yīng)狀態(tài)空間變換組件325的輸出，并且包括如下文進(jìn)一步所述的一個(gè)或更多個(gè)動力學(xué)量計(jì)算器335。QRS識別組件330可基于提供給它的形態(tài)參數(shù)340在部分狀態(tài)空間中執(zhí)行信號分析，并且QRS識別組件330可與pQRST參數(shù)平均組件345和最終QRS決策邏輯350都耦合。
0033最終QRS決策邏輯350可將其QRS檢測器輸出355建立在從QRS識別組件330、pQRST參數(shù)平均組件345和噪聲估計(jì)器320接收到的輸入上。這可包括檢測心跳，也可包括通過評估關(guān)于人類心臟的一個(gè)或更多個(gè)預(yù)定義的生理方面(例如，基于心室除極將心跳分類為正常和異常)的一個(gè)或更多個(gè)動力學(xué)量來檢測生理事件。另外，最終決策邏輯350也可將其QRS檢測器輸出355建立在從心律不齊識別組件360接收到的輸入上，心律不齊識別組件360與ECG輸入310的分開的輸出相耦合。心律不齊識別組件360可包括心室或心房纖維性顫動檢測器和心搏停止檢測器，其可使用多種已知的用于識別心室纖維性顫動和心臟收縮缺乏的技術(shù)。
0034QRS檢測器300可在監(jiān)視站240中和/或心臟監(jiān)視設(shè)備220中實(shí)施，其各種組件可實(shí)施為模擬或數(shù)字組件。QRS檢測器300可以是實(shí)時(shí)QRS檢測器，其識別連續(xù)的QRS復(fù)合波并實(shí)時(shí)確定心跳間隔時(shí)間(即輸出數(shù)據(jù)直接從當(dāng)時(shí)的輸入數(shù)據(jù)產(chǎn)生)。通過測量連續(xù)R波之間的時(shí)間可確定心跳間隔時(shí)間(RR間隔)。QRS檢測器輸出355可提供給額外的邏輯，后者可包括基于信號形態(tài)分析來確定是否潛在地正在發(fā)生異常T波的邏輯，心房纖維性顫動/心房顫動(AF)檢測器，AF決策邏輯，事件發(fā)生器。此外，當(dāng)被詢問時(shí)和/或響應(yīng)于識別的事件/情況，感測到的心臟信號或者其中的部分可被周期性地送至監(jiān)視站。
0035圖4示出了基于心室除極對心跳進(jìn)行分類的狀態(tài)空間方法。第一幅圖400示出了ECG信號410和其帶通濾波后的形式420，其振幅是縱軸而時(shí)間是橫軸。心跳周期包括被傳統(tǒng)地認(rèn)知的波形P波，QRS復(fù)合波，T波和U波。異常心跳包括在時(shí)間窗430中，并且第二副圖450示出了呈現(xiàn)在部分狀態(tài)空間中的該異常心跳。
0036部分狀態(tài)空間在縱軸上呈現(xiàn)信號振幅并在橫軸上呈現(xiàn)信號的希爾伯特變換。時(shí)間在Z軸上，其與頁面平面相垂直。因而，時(shí)間窗430控制在所呈現(xiàn)的狀態(tài)空間表示中覆蓋了多少信號點(diǎn)，并且時(shí)間以這些點(diǎn)在圖450中的所處順序表示。
0037正如所見，正常心跳與異常心室跳動明顯可區(qū)分(例如，通過計(jì)算其利用多少點(diǎn)來通過大圈，大圈表示QRS復(fù)合波；所示的小圈是T波)。使用該狀態(tài)空間方法來進(jìn)行QRS信號分析在實(shí)踐中比心臟時(shí)間序列的傳統(tǒng)分析健壯得多，原因是狀態(tài)空間方法更不可能被任一特定軸上的信號所混淆(注意心臟可處于胸腔中和/或相對于導(dǎo)聯(lián)的不同位置)。雖然在系統(tǒng)的用戶界面中可采用諸如此類的一幅和更多幅圖，但是該圖的主要目的是說明在多維部分狀態(tài)空間中分析信號形態(tài)的優(yōu)勢。在很多應(yīng)用中，該分析被預(yù)期為是完全自動化的，尤其當(dāng)所使用的嵌入空間具有四個(gè)或更多的空間維(加上時(shí)間維)時(shí)，人難以看到和理解該分析。
0038圖5是示出了一種用于心跳分類和生理情況的特性描述的狀態(tài)空間方法的流程圖。在510中，可獲得心臟信號。在520，心臟信號可被轉(zhuǎn)換為表示心臟的粗粒度動態(tài)特性的嵌入空間。例如，嵌入空間可由來自于獨(dú)立導(dǎo)聯(lián)的多個(gè)心臟信號和該多個(gè)心臟信號的希爾伯特變換組成。
0039在530中，可采用狀態(tài)空間技術(shù)來從嵌入空間中提取心臟的生理信息。這可包含從嵌入空間推導(dǎo)出多個(gè)動力學(xué)量。這可包括計(jì)算心臟活動的三個(gè)或更多的動力學(xué)度量和導(dǎo)出的生理量，諸如狀態(tài)空間中的軌跡速度、軌跡長度、速度向量的面積積分和越限(thresholdcrossing)。
0040狀態(tài)空間中的軌跡速度可被定義為動力學(xué)量V(t)，其被計(jì)算為(1)---V→(t)=S→(t)-S→(t-Δt)Δt]]>其中，S(t)是具有坐標(biāo)x(t)和H(x(t))的狀態(tài)空間中的向量。狀態(tài)空間中的軌跡長度可被定義為動力學(xué)量L(t)，其可被計(jì)算為狀態(tài)空間中的點(diǎn)到點(diǎn)距離的和；它是相位軌跡的非線性函數(shù)，其可用于估計(jì)離開預(yù)期演變的系統(tǒng)偏離(隨機(jī)偏差)。速度向量的面積積分可估計(jì)為(2)---A(t)=Σt0t0+nΔt|V→(t)⊗[V‾(t)-V→(t-Δt)]|]]>其中nΔt是計(jì)算面積A(t)的時(shí)間間隔。狀態(tài)空間中的越限與狀態(tài)空間中的所選點(diǎn)相對應(yīng)，軌跡在所選定的點(diǎn)穿過諸如(x(t)，0)或(0，H(t))的特定平面。一般而言，相位軌跡與所選擇表面的交叉被稱為坡印凱(Poincare)映射，并且該映射可用于尋找狀態(tài)轉(zhuǎn)移的開始，諸如電生理波的波峰。盡管描述了動力學(xué)量的三個(gè)實(shí)例，但顯然也可使用其它狀態(tài)空間分析技術(shù)，諸如最近鄰技術(shù)、拓?fù)淙毕萦?jì)算或它們的變體。
0041可將心臟認(rèn)為是一動力學(xué)系統(tǒng)，這意味著存在一些確定性的(動力學(xué))法則控制經(jīng)過心臟組織的電脈沖。心臟動態(tài)特性的詳細(xì)重構(gòu)在理論上是可能的，但是由于ECG數(shù)據(jù)中的噪聲和變化性，這通常是不現(xiàn)實(shí)的。盡管如此，以診斷為目的，完全重構(gòu)是不必要的。因而，表示心臟的粗粒度動態(tài)特性的狀態(tài)空間的部分重構(gòu)，是進(jìn)行心臟監(jiān)視的高效方法。
0042為更進(jìn)一步闡述該內(nèi)容，假定已獲得完全重構(gòu)的多維狀態(tài)空間。在這個(gè)完全的狀態(tài)空間中，當(dāng)在某些方向中投影時(shí)，重構(gòu)的動態(tài)特性具有大振幅，而在其它方向，具有很小的振幅。通過選擇在二維上使振幅最大化并使剩余投影最小化的線性正交變換，前兩維表示大振幅的粗粒度動態(tài)特性，并且其它維包括較低振幅、較細(xì)粒度的動力學(xué)運(yùn)動。此外，較細(xì)粒度的維包括有噪聲的、較不規(guī)律的運(yùn)動。因而，前兩維對診斷目的應(yīng)該是最為有用的，原因是它們主要表示生物系統(tǒng)(心臟，在這個(gè)實(shí)例中)的動態(tài)特性，并且較少受噪聲影響。因此，前兩維可用于診斷目的。正如根據(jù)上述內(nèi)容所認(rèn)識到的那樣，全部所需要的是輸入信號到二維粗粒度狀態(tài)空間的直接變換，而非實(shí)施輸入信號到完全狀態(tài)空間再到二維粗粒度狀態(tài)空間的序列，前者應(yīng)該在較低計(jì)算密集型程序中提供前兩維的幾乎所有益處。
0043在540，可基于所提取的生理信息對感測到的心臟信號中的心跳進(jìn)行分類。這包含如上所述的那樣檢測異常心跳。在550，描述生理情況的特性。這包含基于檢測到的異常心跳估計(jì)生理情況。對生理情況的此類估計(jì)或特性描述作為對患者的特定診斷的初步結(jié)論。
0044因而，除了檢測諸如心跳的特定生理事件，本系統(tǒng)和技術(shù)可用于檢測更為廣泛的生理事件，諸如特定心臟情況的進(jìn)展。這使得能夠自動預(yù)測指定生理情況的概率，并且允許自動系統(tǒng)提出對患者的診斷。此預(yù)測能力對于醫(yī)生或醫(yī)師很有用，并且隨著生理信息數(shù)據(jù)庫隨時(shí)間不斷建立，此預(yù)測能力可不斷改進(jìn)。
0045在心臟監(jiān)視的背景下，本系統(tǒng)和技術(shù)可用于準(zhǔn)確識別心臟波包括P波和U波的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)。這可使得能夠準(zhǔn)確計(jì)算生理間隔，諸如QT間隔、QS間隔，PR間隔和ST間隔。因而，采用這些技術(shù)的自動程序可建立患者的心臟波形間隔的全面記錄，并且使用這個(gè)記錄來幫助對患者當(dāng)前情況做出后面的分析和診斷。相關(guān)的臨床信息可來自于大量心臟數(shù)據(jù)，并且僅需要向醫(yī)師或內(nèi)科醫(yī)生呈現(xiàn)自動程序所確定的數(shù)據(jù)的最突出的特征。
0046圖6和圖7是示出了采用上述系統(tǒng)和技術(shù)的實(shí)例心臟處理系統(tǒng)600和QRS檢測器700的塊圖。系統(tǒng)600包括ECG數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)610，其采用少于10個(gè)的導(dǎo)聯(lián)。例如，系統(tǒng)610可以是如上所述的雙導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)。ECG數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)610可向QRS和QT分析包提供雙通道采樣ECG信號(例如，以每秒250個(gè)樣本的采樣速率)，用于處理。此外，包的輸入可包括采樣數(shù)據(jù)、起搏器尖刺波和無效導(dǎo)聯(lián)信息(每個(gè)樣本)、加上命令和配置信息。
0047QRS和VFIB(心室纖維性顫動)檢測器620可分析輸入信號并提供包括QRS位置和形態(tài)信息(例如，正常的、心室的或者未分類的)以及VFIB信息在內(nèi)的輸出。AFIB(心房纖維性顫動)檢測器630可檢查心房纖維性顫動。QT間隔測量組件640可測量QT間隔，如下文進(jìn)一步描述的。此外，這些組件的輸出可被作為輸入提供給心律不齊分析系統(tǒng)中的一個(gè)或更多個(gè)觸發(fā)器650。
0048QRS檢測器700包括預(yù)處理級710，其包括QRS帶通組件、分析信號發(fā)生器和速度/相位計(jì)算器。預(yù)處理級710可包括濾波器組，該濾波器組包含低通濾波器和高通濾波器，并且預(yù)處理級710可構(gòu)造上述的分析信號。例如，圖8A、8B和8C示出了原始ECG信號810、ECG信號810的希爾伯特變換820和ECG信號810的分析表示830。
0049預(yù)處理級710可形成被隨后的級使用的數(shù)據(jù)棧。預(yù)處理級710可將進(jìn)入的ECG數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為描述心臟電活動的速度和功率特性的明確定義的積(下文縮寫為速度振幅積)。預(yù)處理級710也可提供濾波后的數(shù)據(jù)，以幫助在隨后級的數(shù)據(jù)分析中進(jìn)行低頻和高頻噪聲估計(jì)。
0050更新級720可包括通道質(zhì)量估計(jì)器、閾值調(diào)整組件和通道統(tǒng)計(jì)更新組件。通道質(zhì)量估計(jì)器可報(bào)告檢測過程中的導(dǎo)聯(lián)可用性。如果導(dǎo)聯(lián)中的一個(gè)關(guān)閉或者不提供信息，則檢測可使用另一個(gè)導(dǎo)聯(lián)繼續(xù)。如果兩個(gè)導(dǎo)聯(lián)都被通道質(zhì)量估計(jì)器分類為不提供信息，則產(chǎn)生相應(yīng)的警報(bào)。
0051更新級720的輸出可被提供給振幅相位QRS檢測器730。一般而言，QRS峰值檢測可包含計(jì)算動力學(xué)閾值、將先前檢測到的峰值作為起始點(diǎn)、和識別明確定義的速度振幅積的閾值之上的最大值。此外，檢測器可負(fù)責(zé)測試通道質(zhì)量并使其自身適應(yīng)基線移位和高振幅高頻噪聲。在當(dāng)前樣本之前的250個(gè)樣本(例如每秒)，通道質(zhì)量可被估計(jì)。
0052形態(tài)分類級740可采用RR分析(例如，非對稱，雙槽口檢測)、QS分析(例如，心跳寬度)、P波檢測、T波檢測和心室形態(tài)檢查。在成功分類之后，可對心跳分配某些度量標(biāo)準(zhǔn)，其可用于更新心跳統(tǒng)計(jì)量。
0053通道融合級750可對通道、心跳質(zhì)量(心跳對偽像)和心室形態(tài)之間的QRS相關(guān)性做出最終決策。在該級，通道可融合為單一輸出。此外，可對與檢測到的心跳或通道質(zhì)量相關(guān)聯(lián)的多種信息的輸出提供可編程控制。例如，輸出可被設(shè)置為包括心跳注解(例如，“N”＝正常心跳，“V”＝心室跳動，“Q”＝未分類)和對應(yīng)于所檢測到的QRS復(fù)合波中心的時(shí)間標(biāo)記。擴(kuò)展注解可包括基準(zhǔn)點(diǎn)(例如，Q點(diǎn)、S點(diǎn)、P波位置和T波位置)和通道特性(例如，信噪比，檢測可信度等等)。
0054如果適用的話，心跳注解可開始于所檢測到的第三次心跳，并且心室形態(tài)可開始于所檢測到的第五次心跳。一般而言，檢測器不需學(xué)習(xí)，但在某些實(shí)施方式中，可能需要兩秒鐘的延遲以讓預(yù)處理級710準(zhǔn)備濾波后的輸入并調(diào)整參數(shù)。此外，QRS復(fù)合波可被分類為屬于組，并且該組可用于更新平均QRS參數(shù)以幫助形態(tài)分析。
0055QRS檢測器700可包括偽像消除組件760，并且最終決策邏輯780可基于來自偽像消除組件760和VFBB檢測器770的輸入來產(chǎn)生QRS輸出。QRS輸出可包括用于每個(gè)所檢測到的QRS事件的QRS復(fù)合波輸出。QRS復(fù)合波輸出可包括心跳注解和時(shí)序信息。此外，QRS輸出可包括QRS振幅，QRS寬度和基準(zhǔn)點(diǎn)信息。
0056VFIB檢測器770可通過進(jìn)入的ECG的分析來檢測心室纖維性顫動/撲動節(jié)律，其基于以下標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)缺少與QRS類似的活動并且心室信號在噪聲級(VFIB標(biāo)志位為真)之上時(shí)，VFIB觸發(fā)。如果發(fā)生該事件，則QRS檢測器可空轉(zhuǎn)直到VFIB標(biāo)志位被設(shè)置為假(未檢測到VFIB)。
0057QRS檢測器700也可包括心搏停止監(jiān)視。QRS檢測器700可使用自動調(diào)整的閾值。振幅上的較低界限可被作為輸入?yún)?shù)提供。另外，如果在10秒鐘之內(nèi)未檢測到下一個(gè)QRS峰，則檢測器可給出心搏停止警告以幫助外部觸發(fā)。
0058來自于圖7的QT間隔測量組件640可使用各種QT間隔定義之一來測量QT間隔。一般而言，QT間隔是Q與T波的終點(diǎn)之間的距離。Q點(diǎn)定義為QRS波的起始，但是T波的終點(diǎn)可以至少兩種截然不同的方式定義“切線”法和“振幅”法。振幅法將T波的終點(diǎn)定義為ECG信號振幅變得小于0.1mV的點(diǎn)。
0059切線法將T波的終點(diǎn)定義為分析信號的振幅變得小于0.1mV的點(diǎn)。分析信號是原始ECG信號在復(fù)數(shù)空間中的擴(kuò)張，比如以下(3)A(t)＝x(t)+iH(x(t))其中H(x(t))是原始ECG信號x(t)的希爾伯特變換?？墒褂脦尴柌刈儞Q(例如，兩個(gè)不同的高通濾波器)。此后，可為兩種表示估計(jì)分析信號的振幅，并且具有較高振幅的那個(gè)可用于T波終點(diǎn)計(jì)算。Q點(diǎn)可被定義為分析信號的振幅變得大于0.1mV的點(diǎn)。此外，在希爾伯特變換之后可使用高通濾波器(例如，截止頻率是15Hz的高通濾波器)。
0060應(yīng)當(dāng)注意到使用上述的切線法會導(dǎo)致低估QT間隔的可能性大為降低。一般而言，分析信號的振幅(絕對值方面)總是比信號振幅大。因而，使用切線法定義T波終點(diǎn)可導(dǎo)致一些額外的樣本在某些實(shí)施方式中被當(dāng)作T波的一部分。此外，由于使用分析信號表示，使用切線法可導(dǎo)致獨(dú)立于QRS軸或T波的軸產(chǎn)生的一致值。
0061可以模擬電子電路、數(shù)字電子電路、集成電路、計(jì)算機(jī)硬件、固件、軟件或前述的組合(諸如本說明書中所公開的結(jié)構(gòu)工具和其結(jié)構(gòu)等價(jià)物(例如，嵌入式實(shí)施方式))，實(shí)施本說明書中描述和闡明的系統(tǒng)和方法。設(shè)備可以軟件產(chǎn)品(例如，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品)實(shí)施，該軟件產(chǎn)品有形地體現(xiàn)在機(jī)器可讀介質(zhì)(例如存儲裝置)中，用于被可編程處理器執(zhí)行，并且通過在輸入數(shù)據(jù)上進(jìn)行操作并產(chǎn)生輸出，執(zhí)行指令程序的可編程處理器可執(zhí)行處理操作以執(zhí)行功能。此外，可在一個(gè)或更多個(gè)軟件程序中有利地實(shí)施該系統(tǒng)，這些軟件程序可在可編程系統(tǒng)上執(zhí)行。該可編程系統(tǒng)可包括以下(1)至少一個(gè)可編程處理器，其被耦合以從數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)和指令并向數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)和指令；(2)至少一個(gè)輸入裝置；和(3)至少一個(gè)輸出裝置。此外，每個(gè)軟件程序可以高級程序編程語言或者面向?qū)ο蟮木幊陶Z言實(shí)現(xiàn)，或者，如果希望，可以匯編語言或者機(jī)器語言實(shí)現(xiàn)；并且無論如何，語言可以是編譯性語言或者解釋性語言。
0062此外，例如，適當(dāng)?shù)奶幚砥骷劝ㄍㄓ梦⑻幚砥饔职▽Ｓ锰幚砥?。通常，處理器將從只讀存儲器、隨機(jī)存取存儲器接收指令和數(shù)據(jù)，和/或機(jī)器可讀信號(例如，通過網(wǎng)絡(luò)連接接收的數(shù)字信號)。通常，計(jì)算機(jī)將包括一個(gè)或更多個(gè)大容量存儲裝置以存儲數(shù)據(jù)文件。此裝置可包括磁盤，諸如內(nèi)部硬盤和可移動盤、磁光盤和光盤。適于有形地體現(xiàn)軟件程序指令和數(shù)據(jù)的存儲裝置包括所有形式的非易失性存儲器，例如，包括下列(1)半導(dǎo)體存儲器裝置，諸如EPROM(電可編程只讀存儲器)；EEPROM(電可擦除可編程只讀存儲器)和閃存裝置；(2)諸如內(nèi)部硬盤和可移動盤的磁盤；(3)磁光盤；和(4)光盤，諸如CD-ROM盤。ASIC(特定用途集成電路)可補(bǔ)充上述裝置中的任一裝置，或者上述裝置中的任一裝置可并入ASIC中。
0063為提供與用戶(諸如系統(tǒng)操作員)之間的交互，系統(tǒng)可實(shí)施在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有顯示裝置，諸如用于向用戶顯示信息的監(jiān)視器或者液晶顯示器(LCD)屏幕；及鍵盤和點(diǎn)擊裝置，諸如鼠標(biāo)或跟蹤球，用戶通過它們向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供輸入。可對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行編程以提供圖形用戶界面，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過該圖形用戶界面與用戶交互，并且可改變在監(jiān)視系統(tǒng)中的操作設(shè)置。
0064前述描述是針對特定實(shí)施方式進(jìn)行的。其它實(shí)施例處于所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。例如，可以不同的順序執(zhí)行操作并且仍然取得期望的結(jié)果；不應(yīng)認(rèn)為所示出的操作順序是限制性的。此外，替代的實(shí)施方式可使用多個(gè)生理信號，并且動力學(xué)量可基于多個(gè)不同類型的生理信號。
權(quán)利要求
1.一種由機(jī)器實(shí)施的方法，其包含獲得生物體的生物系統(tǒng)的生理信號；通過對所述生理信號應(yīng)用與頻率無關(guān)的變換，產(chǎn)生與所述生理信號在數(shù)學(xué)上正交的變換后的信號；從所述生理信號和所述變換后的信號生成表示所述生物系統(tǒng)的動態(tài)特性的部分狀態(tài)空間，所述部分狀態(tài)空間是表示用于所述生物系統(tǒng)的系統(tǒng)動態(tài)特性的狀態(tài)空間的部分重構(gòu)；和基于對所述部分狀態(tài)空間中的信號形態(tài)的分析，識別關(guān)于所述生物體的生理信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中獲得所述生理信號包含接收感測到的心臟信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中識別所述生理信息包含對所述感測到的心臟信號中的心跳進(jìn)行分類。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中識別所述生理信息包含描述所述生物體的生理情況的特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中識別所述生理信息包含基于動力學(xué)量檢測所述生物系統(tǒng)的生理事件，該動力學(xué)量包含源自于所述生理信號和所述變換后的信號的值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中獲得所述生理信號包含接收電感測的時(shí)間序列x(t)，產(chǎn)生所述變換后的信號包含對所述時(shí)間序列x(t)應(yīng)用希爾伯特(H)變換以獲得H(x(t))，并且生成所述部分狀態(tài)空間包含將x(t)和H(x(t))一起作為狀態(tài)向量的分量考慮。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包含從所述生理信號和所述變換后的信號產(chǎn)生多個(gè)動力學(xué)量，并且其中識別所述生理信息包含關(guān)于所述生物系統(tǒng)的一個(gè)或更多個(gè)預(yù)定義的生理方面來評估所述多個(gè)動力學(xué)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述多個(gè)動力學(xué)量包含x(t)和H(x(t))在狀態(tài)空間中的非線性變換，不包括振幅和相位的簡單線性組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中獲得所述生理信號包含接收主動監(jiān)視的人的心臟的實(shí)時(shí)心電圖時(shí)間序列，產(chǎn)生所述分析信號包含直接對所述接收到的心電圖時(shí)間序列應(yīng)用希爾伯特變換，并且檢測所述生理事件包含關(guān)于所述人的心臟的一個(gè)或更多個(gè)預(yù)定義的生理方面評估所述動力學(xué)量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述與頻率無關(guān)的變換包含非線性變換。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述與頻率無關(guān)的變換包含線性變換和非線性變換。
12.一種有形地體現(xiàn)在機(jī)器可讀介質(zhì)中的軟件產(chǎn)品，所述軟件產(chǎn)品包含可操作以引起數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行操作的指令，所述操作包含獲得生物體的生物系統(tǒng)的生理信號；通過對所述生理信號應(yīng)用與頻率無關(guān)的變換，產(chǎn)生在數(shù)學(xué)上與所述生理信號正交的變換后的信號；從所述生理信號和所述變換后的信號生成表示所述生物系統(tǒng)的動態(tài)特性的部分狀態(tài)空間，所述部分狀態(tài)空間是用于所述生物系統(tǒng)的潛在完全狀態(tài)空間的部分重構(gòu)；和基于對所述部分狀態(tài)空間中的信號形態(tài)的分析，識別關(guān)于所述生物體的生理信息。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的軟件產(chǎn)品，其中獲得所述生理信號包含接收感測到的心臟信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的軟件產(chǎn)品，其中識別所述生理信息包含對所述感測到的心臟信號中的心跳進(jìn)行分類。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的軟件產(chǎn)品，其中識別所述生理信息包含描述所述生物體的生理情況的特性。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的軟件產(chǎn)品，其中識別所述生理信息包含基于動力學(xué)量檢測所述生物系統(tǒng)的生理事件，該動力學(xué)量包含源自于所述生理信號和所述變換后的信號的值。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的軟件產(chǎn)品，其中獲得所述生理信號包含接收電感測的時(shí)間序列x(t)，產(chǎn)生所述變換后的信號包含對所述時(shí)間序列x(t)應(yīng)用希爾伯特(H)變換以獲得H(x(t))，并且生成所述部分狀態(tài)空間包含將x(t)和H(x(t))一起作為狀態(tài)向量的分量考慮。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的軟件產(chǎn)品，所述操作進(jìn)一步包含從所述生理信號和所述變換后的信號產(chǎn)生多個(gè)動力學(xué)量，并且其中識別所述生理信息包含關(guān)于所述生物系統(tǒng)的一個(gè)或更多個(gè)預(yù)定義的生理方面評估所述多個(gè)動力學(xué)量。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的軟件產(chǎn)品，其中所述多個(gè)動力學(xué)量包含x(t)和H(x(t))在狀態(tài)空間中的非線性變換，不包括振幅和相位的簡單線性組合。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的軟件產(chǎn)品，其中獲得所述生理信號包含接收主動監(jiān)視的人的心臟的實(shí)時(shí)心電圖時(shí)間序列，產(chǎn)生所述分析信號包含直接對所述接收到的心電圖時(shí)間序列應(yīng)用希爾伯特變換，并且檢測所述生理事件包含關(guān)于所述人的心臟的一個(gè)或更多個(gè)預(yù)定義的生理方面評估所述動力學(xué)量。
21.根據(jù)權(quán)利要求12所述的軟件產(chǎn)品，其中所述與頻率無關(guān)的變換包含非線性變換。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的軟件產(chǎn)品，其中所述與頻率無關(guān)的變換包含線性變換和非線性變換。
23.一種心臟監(jiān)視設(shè)備，其包含ECG輸入單元；狀態(tài)空間變換組件，其響應(yīng)于所述ECG輸入單元的輸出；和QRS識別組件，其響應(yīng)于所述狀態(tài)空間變換組件的輸出，所述QRS識別組件包含一個(gè)或更多個(gè)動力學(xué)量計(jì)算。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的設(shè)備，進(jìn)一步包含與所述QRS識別組件相耦合的pQRST參數(shù)平均組件，響應(yīng)于所述ECG輸入單元的所述輸出的噪聲估計(jì)器和與所述QRS識別組件、所述pQRST參數(shù)平均組件和所述噪聲估計(jì)器相耦合的最終QRS決策邏輯。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，進(jìn)一步包含濾波器，其耦合在所述ECG輸入單元和所述狀態(tài)空間變換組件以及所述噪聲估計(jì)器之間。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中所述ECG輸入單元的所述輸出包含拆分開的輸出，所述設(shè)備進(jìn)一步包含心律不齊識別組件，其與所述拆分開的輸出和所述最終QRS決策邏輯的輸入相耦合。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其中所述心律不齊識別組件包含心室纖維性顫動檢測器。
28.一種系統(tǒng)，其包含ECG輸入單元；狀態(tài)空間變換組件，其響應(yīng)于所述ECG輸入單元的輸出；和QRS識別組件，其響應(yīng)于所述狀態(tài)空間變換組件的輸出，所述QRS識別組件包含一個(gè)或更多個(gè)動力學(xué)量計(jì)算器；和天線，其與所述QRS識別組件相耦合并且被配置以無線發(fā)送生理信息。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包含監(jiān)視站，其被配置以接收所述發(fā)送的生理信息。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的設(shè)備，進(jìn)一步包含與所述QRS識別組件相耦合的pQRST參數(shù)平均組件，響應(yīng)于所述ECG輸入單元的所述輸出的噪聲估計(jì)器，和與所述QRS識別組件、所述pQRST參數(shù)平均組件和所述噪聲估計(jì)器相耦合的最終QRS決策邏輯。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的設(shè)備，進(jìn)一步包含濾波器，其耦合在所述ECG輸入單元和所述狀態(tài)空間變換組件以及所述噪聲估計(jì)器之間。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其中所述ECG輸入單元的所述輸出包含拆分開的輸出，所述設(shè)備進(jìn)一步包含心律不齊識別組件，其與所述拆分開的輸出和所述最終QRS決策邏輯的輸入相耦合。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中所述心律不齊識別組件包含心室顫動檢測器和心搏停止檢測器。
34.一種由機(jī)器實(shí)施的方法，其包含獲得心臟的心臟信號；將所述心臟信號轉(zhuǎn)換為表示所述心臟的粗粒度動態(tài)特性的嵌入空間，所述轉(zhuǎn)換包含對所述心臟信號應(yīng)用希爾伯特變換；和采用狀態(tài)空間分析技術(shù)來從所述嵌入空間提取所述心臟的生理信息。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中獲得所述心臟信號包含從獨(dú)立導(dǎo)聯(lián)獲得多個(gè)心臟信號，并且轉(zhuǎn)換所述心臟信號包含直接對所述多個(gè)心臟信號應(yīng)用希爾伯特變換以形成所述嵌入空間，所述嵌入空間具有大于或者等于所述獨(dú)立導(dǎo)聯(lián)數(shù)目的二倍的維數(shù)。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中所述獨(dú)立導(dǎo)聯(lián)的數(shù)目是2，并且所述嵌入空間具有4個(gè)空間維。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中獲得所述多個(gè)心臟信號包含從數(shù)據(jù)庫取回所述多個(gè)心臟信號。
38.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中轉(zhuǎn)換所述心臟信號包含計(jì)算所述心臟信號和所述心臟信號的希爾伯特變換的非線性組合。
39.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中采用狀態(tài)空間分析技術(shù)包含從所述嵌入空間得到多個(gè)動力學(xué)量。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中所述多個(gè)動力學(xué)量包含狀態(tài)空間中的軌跡速度、狀態(tài)空間中的軌跡長度、速度向量的面積積分和狀態(tài)空間中的越限。
41.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，進(jìn)一步包含基于所提取的生理信息檢測異常心跳。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，進(jìn)一步包含基于所檢測到的異常心跳估計(jì)生理情況。
43.一種有形地體現(xiàn)在機(jī)器可讀介質(zhì)中的軟件產(chǎn)品，所述軟件產(chǎn)品包含可操作以引起一個(gè)或更多個(gè)數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行操作的指令，所述操作包含獲得心臟的心臟信號；將所述心臟信號轉(zhuǎn)換為表示所述心臟的粗粒度動態(tài)特性的嵌入空間，所述轉(zhuǎn)換包含對所述心臟信號應(yīng)用希爾伯特變換；和采用狀態(tài)空間分析技術(shù)以從所述嵌入空間提取所述心臟的生理信息。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的軟件產(chǎn)品，其中獲得所述心臟信號包含從獨(dú)立導(dǎo)聯(lián)獲得多個(gè)心臟信號，并且轉(zhuǎn)換所述心臟信號包含直接對所述多個(gè)心臟信號應(yīng)用希爾伯特變換以形成所述嵌入空間，所述嵌入空間具有大于或者等于所述導(dǎo)聯(lián)數(shù)目的二倍的維數(shù)。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的軟件產(chǎn)品，其中所述獨(dú)立導(dǎo)聯(lián)的數(shù)目是2，并且所述嵌入空間具有4個(gè)空間維。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的軟件產(chǎn)品，其中獲得所述多個(gè)心臟信號包含從數(shù)據(jù)庫取回所述多個(gè)心臟信號。
47.根據(jù)權(quán)利要求43所述的軟件產(chǎn)品，其中轉(zhuǎn)換所述心臟信號包含計(jì)算所述心臟信號和所述心臟信號的希爾伯特變換的非線性組合。
48.根據(jù)權(quán)利要求43所述的軟件產(chǎn)品，其中采用狀態(tài)空間分析技術(shù)包含從所述嵌入空間得到多個(gè)動力學(xué)量。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的軟件產(chǎn)品，其中所述多個(gè)動力學(xué)量包含狀態(tài)空間中的軌跡速度、狀態(tài)空間中的軌跡長度、速度向量的面積積分和狀態(tài)空間中的越限。
50.根據(jù)權(quán)利要求43所述的軟件產(chǎn)品，所述操作進(jìn)一步包含基于所提取的生理信息檢測異常心跳。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的軟件產(chǎn)品，所述操作進(jìn)一步包含基于所檢測到的異常心跳估計(jì)生理情況。
全文摘要
本發(fā)明提供了涉及使用部分狀態(tài)空間重構(gòu)來監(jiān)視生理活動的系統(tǒng)和技術(shù)。一般而言，在一個(gè)方面，通過使用諸如希爾伯特變換的正交的、與頻率無關(guān)的變換來生成部分狀態(tài)空間。此后，可使用狀態(tài)空間技術(shù)來分析部分狀態(tài)空間以識別生物系統(tǒng)的生理信息。所描述的技術(shù)可在分布式心臟活動監(jiān)視系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)包括心臟監(jiān)視設(shè)備和其中的QRS檢測器。
文檔編號A61B5/0444GK101065058SQ200580040134
公開日2007年10月31日 申請日期2005年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月20日
發(fā)明者L·科爾濟(jì)諾夫, M·克列姆利夫斯基 申請人:卡迪歐尼特公司