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      檢測(cè)心跳方法

      文檔序號(hào):1151557閱讀:363來(lái)源:國(guó)知局
      專利名稱:檢測(cè)心跳方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種檢測(cè)方法,特別涉及一種檢測(cè)心跳方法。
      背景技術(shù)
      心電圖(ECG)是評(píng)估心血管疾病的一項(xiàng)重要指標(biāo)。通過(guò)心電圖信號(hào)的QRS波便可 得知心跳的時(shí)間與間隔,進(jìn)而得知心跳是否異常。圖1為心電圖信號(hào)的示意圖。每一次的 心跳可使得心電圖信號(hào)依序產(chǎn)生P波、QRS復(fù)合波以及T波。P波發(fā)生在區(qū)段110內(nèi),QRS 復(fù)合波發(fā)生在區(qū)段120內(nèi),T波發(fā)生在區(qū)段130內(nèi)。如圖所示,區(qū)段120內(nèi)的QRS復(fù)合波最 為明顯。然而,在某些情況下,QRS復(fù)合波無(wú)法像圖1 一樣明顯。圖2a及圖2b顯示非正常 心電圖信號(hào)。在圖2a中,QRS復(fù)合波與T波反向。在圖2b中,QRS復(fù)合波也與正常情況不 同。因此,當(dāng)心電圖信號(hào)如圖2a或2b所示時(shí),便無(wú)法正確地得知心跳發(fā)生的時(shí)間。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明提供一種檢測(cè)心跳的方法,包括下列步驟,提供一心電圖信號(hào);增強(qiáng)該心電 圖信號(hào),以產(chǎn)生一處理信號(hào);檢測(cè)該處理信號(hào)的一第一波峰;將該第一波峰之后的波峰定 義成一第二波峰,該第二波峰大于一第一閾值;以及根據(jù)該第二波峰,得知在該第一波峰附 近是否具有一心跳。為讓本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂,下文特舉出優(yōu)選實(shí)施例,并配合附圖,作 詳細(xì)說(shuō)明如下


      圖1為心電圖信號(hào)的示意圖。圖2a及圖2b顯示非正常心電圖信號(hào)。圖3a為本發(fā)明的檢測(cè)心跳方法的一可能實(shí)施例。圖3b為第二波峰與心跳之間的關(guān)系。圖4a及圖4b顯示處理信號(hào)的示意圖。圖5a為本發(fā)明的檢測(cè)心跳方法的另一可能實(shí)施例。圖5b為第二波峰及第二波谷與心跳之間的關(guān)系。圖6為本發(fā)明的增強(qiáng)步驟的一可能實(shí)施例主要元件符號(hào)說(shuō)明110、120、130 區(qū)段;S310 S350、S510 S570、S610 S630 步驟;41 44:曲線;421 429、441、443、445、447 波峰;442、444、448 波谷。
      具體實(shí)施例方式圖3a為本發(fā)明的檢測(cè)心跳方法的一可能實(shí)施例。首先,提供一心電圖信號(hào)(步驟 S310)。心電圖信號(hào)可能如圖2a或2b所示。接著,增強(qiáng)(enhance)心電圖信號(hào),以產(chǎn)生一處理信號(hào)(步驟S320)。圖4a及圖 4b顯示處理信號(hào)的示意圖。曲線41及43分別為圖2a及圖2b所示的心電圖信號(hào),即為步 驟S310所述的心電圖信號(hào)。當(dāng)曲線41及43被增強(qiáng)后,便可得到曲線42及44。曲線42及 44為步驟S320所述的處理信號(hào)。檢測(cè)處理信號(hào)的一第一波峰(步驟S330)。在本實(shí)施例中,第一波峰需大于一第一 閾值。因此,將處理信號(hào)的波峰先與第一閾值作比較(步驟S331)。如果處理信號(hào)的波峰未 大于第一閾值,則再繼續(xù)找下一個(gè)波峰(步驟S332)。如果處理信號(hào)的波峰大于第一閾值, 則將此波峰定義為第一波峰(步驟S333)。在其它實(shí)施例中,第一波峰可小于第一閾值。舉 例而言,只要是處理信號(hào)的波峰,均可被定義成第一波峰。接著,將第一波峰之后的波峰定義成第二波峰(步驟S340)。在本實(shí)施例中,第一 及第二波峰均大于一第一閾值,但并非用以限制本發(fā)明。在其它實(shí)施例中,第一及/或第二 波峰小于第一閾值。根據(jù)第二波峰,得知在第一波峰之后是否具有一心跳(步驟S350)。舉例而言,可 根據(jù)第二波峰的數(shù)量、振幅或是位置,得知在第一波峰之后是否具有心跳。在一可能實(shí)施例中,在定義出第一波峰后,開(kāi)始計(jì)時(shí),用以判斷在一時(shí)間周期內(nèi)的 第二波峰的數(shù)量。舉例而言,在得知第一波峰后的300ms (豪秒)內(nèi),通過(guò)計(jì)算第二波峰的 數(shù)量,便可得知在第一波峰附近是否具有心跳發(fā)生。在本實(shí)施例中,執(zhí)行完步驟S350后,可回到步驟S330,用以重新定義下一個(gè)第一 波峰。通過(guò)重復(fù)步驟S330 S350,便可得知心跳間的間隔。以下將說(shuō)明第二波峰與心跳之 間的關(guān)系。請(qǐng)參考圖3b,圖3b為第二波峰與心跳之間的關(guān)系。圖3b所顯示的曲線與圖4a的 曲線42相同,為增強(qiáng)后的心電圖信號(hào)(即處理信號(hào))。其中符號(hào)N為第二波峰的數(shù)量。由于處理信號(hào)的波峰421大于第一閾值,故波峰421被定義成第一波峰Smaxl。如 圖所示,在波峰421后的一段時(shí)間內(nèi),波峰422及423并未大于第一閾值。因此,第一波峰 Smaxl后的第二波峰數(shù)量N等于0,這表示在第一波峰Smaxl附近具有心跳。假設(shè),處理信號(hào)的波峰需大于第一閾值,才能被定義成第一波峰。由于處理信號(hào)的 波峰422及423均未大于第一閾值,故無(wú)法被定義成第一波峰。由于處理信號(hào)的波峰424大于第一閾值,故波峰424可被定義成第一波峰Smax2。 在波峰424后的一段時(shí)間內(nèi),波峰425大于第一閾值,而波峰426未大于第一閾值,故只有 波峰425被定義成第二波峰。因此,第一波峰SmaX2后的第二波峰數(shù)量N等于1,這表示在 第一波峰SmaX2附近發(fā)生心跳。同樣地,處理信號(hào)的波峰427大于第一閾值,故波峰427被定義成第一波峰Smax3。 在波峰427后的一段時(shí)間內(nèi),波峰428大于第一閾值,而波峰429未大于第一閾值,故只有 波峰428被定義成第二波峰。因此,第一波峰SmaX3后的第二波峰數(shù)量N等于1,這表示在 第一波峰SmaX3附近發(fā)生心跳。
      在本實(shí)施例中,第一波峰Smaxl Smax3不僅大于第一閾值(如0.2),更大于第三 閾值(如0. 6),但并非用以限制本發(fā)明。在其它實(shí)施例中,第一波峰Smaxl SmaX3可小于
      第一閾值。圖5a為本發(fā)明的檢測(cè)心跳方法的另一可能實(shí)施例。圖5a相似圖3a,不同之處在 于圖5a多了步驟S540、S560。為了簡(jiǎn)潔,與圖3a相同的步驟不再贅述。在圖5a中,在定 義出第一波峰(步驟S530)后,定義第一波谷(步驟S540)。在本實(shí)施例中,第一波谷需小 于第二閾值。為達(dá)此目的,可將處理信號(hào)的波谷與第二閾值作比較(步驟S541)。如果處理 信號(hào)的波谷不小于第二閾值,則再找處理信號(hào)的下一個(gè)波谷(步驟S542)。當(dāng)處理信號(hào)的波 谷小于第二閾值時(shí),則將此波谷定義成第一波谷(步驟S543)。在定義完第二波峰后,定義第二波谷(步驟S560)。在本實(shí)施例中,小于第二閾值 的波谷才能被定義成第二波谷。最后,根據(jù)第二波峰及第二波谷,便可得知在第一波峰及第 一波谷間是否具有心跳。在一些可能實(shí)施中,可通過(guò)第二波峰及第二波谷的數(shù)量、振幅或是 位置,判斷出在該第一波峰及第一波谷間是否具有心跳。以下將說(shuō)明第二波峰及第二波谷與心跳之間的關(guān)系。請(qǐng)參考圖5b,圖5b顯示第二 波峰及第二波谷與心跳之間的關(guān)系。圖5b所顯示的曲線與圖4b的曲線44相同,為增強(qiáng)后 的心電圖信號(hào)(即處理信號(hào))。其中符號(hào)N為第二波峰的數(shù)量,符號(hào)η為第二波谷的數(shù)量。由于處理信號(hào)的波峰441大于第一閾值,故波峰441被定義成第一波峰Smaxl。另 外,處理信號(hào)的波谷442小于第二閾值,故波谷442被定義成第一波谷Sminl。在本實(shí)施例 中,在定義第一波峰后,才定義第一波谷。如圖所示,在第一波峰Smaxl后的一段時(shí)間內(nèi),波峰445及447大于第一閾值,而 波峰443并未大于第一閾值。因此,第一波峰Smaxl后的第二波峰數(shù)量N等于2,這表示第 一波峰Smaxl與第一波谷Sminl之間可能不是QRS波。在其它實(shí)施例中,第一波峰Smaxl 后的第二波峰數(shù)量N可能大于2。另外,在第一波谷Sminl后的一段時(shí)間內(nèi),波谷446小于第二閾值,而波谷444及 448并未小于第二閾值。因此,第一波谷Sminl后的第二波谷數(shù)量η等于1,這表示第一波 峰Smaxl與第一波谷Sminl之間可能不是QRS波。在其它狀況中,第二波谷數(shù)量η等于1 或可能大于2以上,這表示第一波峰附近發(fā)生雜訊,而非心跳。因此,通過(guò)第二波谷數(shù)量η, 可輔助判斷第一波峰與第一波谷之間是否發(fā)生雜訊。接著,繼續(xù)定義第一波峰Smaxl之后的第一波峰。在本實(shí)施例中,處理信號(hào)的波峰 需大于第一閾值,故波峰443并未被定義成第一波峰。由于波峰445大于大于第一閾值,故 波峰445定義第一波峰Smax2。在第一波峰Smax2之后,由于波谷446小于第二閾值,故波 谷446被定義成第一波谷Smin2。在第一波峰Smax2之后,由于波峰447大于第一閾值,故可被定義成第二波峰。因 此,第一波峰SmaX2之后的第二波峰的數(shù)量N等于1,這表示在第一波峰SmaX2與第一波谷 Smin2之間具有心跳。另外,在第一波谷Smin2之后,處理信號(hào)并沒(méi)有小于第二閾值的波谷, 故第二波谷的數(shù)量η等于0。由于第一波峰SmaX2之后的第二波峰的數(shù)量N等于1,因此當(dāng) 第一波谷Smin2之后的第二波谷的數(shù)量η等于0時(shí),更加確定在第一波峰SmaX2與第一波 谷Smin2之間具有心跳。另外,如果第二波峰及第二波谷的數(shù)量均等于0時(shí),表示在第一波峰及第一波谷
      6之間不具有心跳。不過(guò),如果第一波峰大于第三閾值,就算第二波峰及第二波谷的數(shù)量均等 于0,仍可表示在第一波峰附近具有心跳。圖6為本發(fā)明的增強(qiáng)步驟的一可能實(shí)施例。利用一濾波器處理心電圖信號(hào)(步 驟S610)。在一可能實(shí)施例中,可利用一低通濾波器(low-pass filter)或是一帶通濾波 器(band-pass filter)處理心電圖信號(hào)。另外,在本實(shí)施例中,通過(guò)濾波器的頻率為0 5Hz,并且濾波器的截止頻率為12 18Hz。利用一遮罩(mask)處理濾波器處理后的心電圖信號(hào)(步驟S620),用以增強(qiáng) (enhance)心電圖信號(hào)的QRS復(fù)合波,并抑制P波及T波。此遮罩可以是3階或3階以上 (為了對(duì)稱,都會(huì)取奇數(shù)階)。如果為3階,可以是[-12-1]或是[-101]。如果為5階,可以 是[-1-14-1-1]或是[-2-1012]。步驟S620主要是強(qiáng)調(diào)點(diǎn)變化或是斜率變化。對(duì)于ρ階的遮罩而言,P為奇數(shù),可 表示成ρ = 2k+l。在一可能實(shí)施例中,可利用點(diǎn)增強(qiáng)(point enhance)形式,處理濾波器處 理后的心電圖信號(hào)。在另一可能實(shí)施例中,可利用梯度增強(qiáng)(gradient enhance)形式,處 理濾波器處理后的心電圖信號(hào)。增強(qiáng)點(diǎn)變化的遮罩如下式所示 -ΜΟΧ ^Ο-Λ-Ι-
      ^Ο Ηδ] · M{n) = 2*k,n = k
      M{n) = -\,n = k + \~2k其中,M為遮罩,k與遮罩階數(shù)ρ有關(guān)(p = 2*k+l)。增加斜率變化的遮罩如下式所示M (n) = -k+n, η = 0 2k標(biāo)準(zhǔn)化(normalize)遮罩處理后的心電圖信號(hào)(步驟S630)。在一可能實(shí)施例中, 在經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化之后,信號(hào)的最大值將為1,用以突顯QRS復(fù)合波。舉例而言,如果原始的心電 圖信號(hào)如圖4a的曲線41所示時(shí),則在經(jīng)過(guò)步驟S610 630后,便可產(chǎn)生如曲線42所示的 處理信號(hào),其中在步驟S620中,利用點(diǎn)增加遮罩。在另一可能實(shí)施例中,如果原始的心電圖 信號(hào)如圖4b的曲線43所示時(shí),則在經(jīng)過(guò)步驟S610 630后,便可產(chǎn)生如曲線44所示的處 理信號(hào),其中在步驟S620中,利用梯度增加遮罩。由于心電圖信號(hào)的QRS復(fù)合波可能不明顯,故可通過(guò)增強(qiáng)心電圖信號(hào),得到增強(qiáng) 心電圖信號(hào)(即為上述的處理信號(hào))。接著,檢測(cè)處理信號(hào)的第一波峰,以得知QRS復(fù)合波 可能的位置。通過(guò)第一波峰后的第二波峰的數(shù)量、振幅及位置,便可判斷出處理信號(hào)的第一 波峰的附近,是否有QRS復(fù)合波。在其它的實(shí)施例中,也可檢測(cè)處理信號(hào)的第一波谷。通過(guò)第一波谷后的第二波谷 的數(shù)量、振幅及位置,便可判斷出處理信號(hào)的第一波峰的附近,是否發(fā)生雜訊。另外,通過(guò)第 一波谷后的第二波谷的數(shù)量、振幅及位置,并且也可判斷出處理信號(hào)的第一波峰與第一波 谷間是否具有QRS復(fù)合波。雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例公開(kāi)如上,然其并非用以限定本發(fā)明,本領(lǐng)域技術(shù)人 員,在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi),當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾,因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng) 視所附權(quán)利要求書(shū)所界定者為準(zhǔn)。
      權(quán)利要求
      一種檢測(cè)心跳方法,包括提供一心電圖信號(hào);增強(qiáng)該心電圖信號(hào),以產(chǎn)生一處理信號(hào);檢測(cè)該處理信號(hào)的一第一波峰;將該第一波峰之后的波峰定義成一第二波峰,該第二波峰大于一第一閾值;以及根據(jù)該第二波峰,得知在該第一波峰附近是否具有一心跳。
      2.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)心跳方法,其中根據(jù)該第二波峰的數(shù)量、振幅或是位置,得 知在該第一波峰附近是否具有該心跳。
      3.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)心跳方法,其中該第一波峰大于該第一閾值。
      4.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)心跳方法,其中,根據(jù)該第一波峰后的一時(shí)間周期內(nèi)的第 二波峰的數(shù)量,得知在該第一波峰附近是否具有該心跳。
      5.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)心跳方法,其中當(dāng)該第二波峰的數(shù)量等于0或1時(shí),表示在 該第一波峰附近具有該心跳。
      6.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)心跳方法,當(dāng)該第二波峰的數(shù)量大于等于2時(shí),表示在該第 一波峰及第一波谷間不具有該心跳。
      7.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)心跳方法,還包括檢測(cè)該處理信號(hào)的一第一波谷,該第一 波谷發(fā)生在該第一波峰之后。
      8.如權(quán)利要求7所述的檢測(cè)心跳方法,還包括將該第一波谷之后的波谷定義成一第二波谷,該第一及第二波谷小于一第二閾值;以及根據(jù)該第二波谷,得知在該第一波峰及第一波谷間是否具有該心跳。
      9.如權(quán)利要求8所述的檢測(cè)心跳方法,其中根據(jù)該第二波谷的數(shù)量、振幅或是位置,得 知在該第一波峰及第一波谷間是否具有該心跳。
      10.如權(quán)利要求8所述的檢測(cè)心跳方法,其中,根據(jù)該第一波谷后的一時(shí)間周期內(nèi)的第 二波谷的數(shù)量,得知在該第一波峰及第一波谷間是否具有該心跳。
      11.如權(quán)利要求8所述的檢測(cè)心跳方法,其中當(dāng)該第二波谷的數(shù)量不等于0時(shí),表示在 該第一波峰及第一波谷間不具有該心跳。
      12.如權(quán)利要求11所述的檢測(cè)心跳方法,其中當(dāng)該第二波谷的數(shù)量等于1時(shí),表示在該 第一波峰及第一波谷間不具有該心跳。
      13.如權(quán)利要求11所述的檢測(cè)心跳方法,其中當(dāng)該第二波峰及第二波谷的數(shù)量均等于 0時(shí),表示在該第一波峰及第一波谷之間不具有該心跳。
      14.如權(quán)利要求11所述的檢測(cè)心跳方法,其中當(dāng)該第一波峰大于一第三閾值,并且該 第二波峰及第二波谷的數(shù)量均等于0時(shí),表示在該第一波峰附近具有該心跳,該第三閾值 大于該第一閾值。
      15.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)心跳方法,其中該增強(qiáng)步驟包括利用一濾波器處理該心電圖信號(hào);利用一遮罩處理該濾波器處理后的該心電圖信號(hào);以及標(biāo)準(zhǔn)化該遮罩處理后的該心電圖信號(hào)。
      16.如權(quán)利要求15所述的檢測(cè)心跳方法,其中利用一低通濾波器或是一帶通濾波器處2理該心電圖信號(hào)。
      17.如權(quán)利要求15所述的檢測(cè)心跳方法,其中通過(guò)該濾波器的頻率為O 5Hz,并且該 濾波器的截止頻率為12 18Hz。
      18.如權(quán)利要求15所述的檢測(cè)心跳方法,其中該遮罩為一點(diǎn)增強(qiáng)形式或是一梯度增強(qiáng) 形式。
      19.如權(quán)利要求15所述的檢測(cè)心跳方法,其中該遮罩步驟增強(qiáng)該心電圖信號(hào)的QRS復(fù) 合波,并抑制P波及T波。
      全文摘要
      一種檢測(cè)心跳的方法,包括提供一心電圖信號(hào);增強(qiáng)該心電圖信號(hào),以產(chǎn)生一處理信號(hào);檢測(cè)該處理信號(hào)的一第一波峰;將該第一波峰之后的波峰定義成一第二波峰,該第二波峰大于一第一閾值;以及根據(jù)該第二波峰,得知在該第一波峰附近是否具有一心跳。
      文檔編號(hào)A61B5/0452GK101869476SQ200910134758
      公開(kāi)日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2009年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月22日
      發(fā)明者莊俊德 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院
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