專利名稱：動(dòng)態(tài)體表電位重建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物組織電信號處理領(lǐng)域，具體地講是一種動(dòng)態(tài)體表電位重建方法。
背景技術(shù)：
心臟電活動(dòng)是人體基本生命指征之一，在心電激勵(lì)下心臟有序搏動(dòng)而驅(qū)動(dòng)人體血液循環(huán)是人體各類生理活動(dòng)的基本條件，但心臟疾病一直是人類的頭號死亡因素。心電圖是心臟疾病診斷和功能評估的最基本手段，已逐漸形成心電圖機(jī)、心電監(jiān)護(hù)儀、運(yùn)動(dòng)平板、動(dòng)態(tài)心電圖等一系列心電體表測量系統(tǒng)。由于這些傳統(tǒng)體表心電測量系統(tǒng)對于人體心電活動(dòng)信息獲取能力的局限性，其性能尚不能完全滿足臨床對心臟疾病診斷的要求。在預(yù)激綜合征、心肌缺血等疾病的診斷中，還需借助術(shù)中心外膜電位標(biāo)測系統(tǒng)、經(jīng)介入的漂浮導(dǎo)管心電標(biāo)測系統(tǒng)等有創(chuàng)性的人體心臟電生理檢測、監(jiān)測儀器才能完成電生理的診斷。體表電位測量通常采用幾十到幾百個(gè)測量電極，是體表標(biāo)測中最能完整反映心臟電生理活動(dòng)的測量方法，在預(yù)激綜合征、心肌缺血、冠心病定位等復(fù)雜心臟電生理疾病定位方面表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。現(xiàn)有技術(shù)的體表電位標(biāo)測導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)的復(fù)雜程度高、缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)根據(jù)香農(nóng)采樣定理，為了不失真的恢復(fù)出原始信號，采樣頻率應(yīng)該不小于原始信號最高頻率的2倍，這導(dǎo)致在信號采集、編碼、傳輸中保留了大量的冗余信息，因而數(shù)據(jù)過于龐大而難以有效表達(dá)；使得這項(xiàng)技術(shù)難以臨床普及。此外，現(xiàn)有技術(shù)對于體表電位數(shù)據(jù)的處理只是停留在時(shí)間或空間的 單獨(dú)處理，沒有同時(shí)具備時(shí)間和空間處理的動(dòng)態(tài)電位數(shù)據(jù)處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種將壓縮感知應(yīng)用于多維體表電位數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)重建，冗余信息少，并能優(yōu)化體表電位測量數(shù)據(jù)和導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)體表電位重建方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，提供以下步驟的動(dòng)態(tài)體表電位重建方法，包括以下步驟:對于一個(gè)表達(dá)具有時(shí)空特性物理量的任意N維高階張量; eC/lX& +&，基于壓縮感知的動(dòng)態(tài)體表
電位數(shù)據(jù)可以用以下的優(yōu)化過程來重建:
Minimize:||ψ(^ )||ο^.||Of(^)-^||2<￡ 在上述優(yōu)化過程中，需要對N維高階張量jeC/lX/2X &進(jìn)行展開和分解；其中y是實(shí)際測量值，ε表示重建數(shù)據(jù)和實(shí)測數(shù)據(jù)之間誤差的容忍度，Ψ是張量3的稀疏變換，ΦΡ是包含了二維體表電位數(shù)據(jù)傅立葉變化及隨機(jī)欠采樣的算子；①式通過Itl范數(shù)最小化來實(shí)現(xiàn)稀疏重建，同時(shí)利用分解后的高階張量
進(jìn)行稀疏基構(gòu)建，并利用I2范數(shù)(||Φ;70 )-作為約束條件來保證采樣域的數(shù)據(jù)可靠性；①式中的優(yōu)化問題是一個(gè)非確定性問題，用I1范數(shù)代替Itl范數(shù)理論上來說是安全的，進(jìn)而將問題轉(zhuǎn)換為:
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)態(tài)體表電位重建方法，其特征在于:包括以下步驟: 對于一個(gè)表達(dá)具有時(shí)空特性物理量的任意N維高階張量3eC/lX/2X…，基于壓縮感知對動(dòng)態(tài)體表電位數(shù)據(jù)通過以下的優(yōu)化過程來實(shí)現(xiàn)重建:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)體表電位重建方法，其特征在于:所述的N維高階張量^eC7ix72x x/〃的展開是指，把張量展開為矩陣:對于一個(gè)N階張量…，展開的矩陣A(n)在行編號為in、列編號為
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動(dòng)態(tài)體表電位重建方法，其特征在于:對于三維張量的展開過程以三個(gè)矩陣(水平面、橫斷面、正面)表達(dá)一個(gè)三階的張量3￡([:/1></2><\其中所有的切片依次排放；橫斷面矩陣表達(dá)4 e C1^定義為Mo)](,h)/3+v2 = ,正面矩陣表達(dá)A⑵G C1^定義為[d-υ/— = ;水平面矩陣表達(dá)A⑶e C1^xi'定義為
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)體表電位重建方法，其特征在于:所述的N維高階張量AeC1'^ %的分解是指，張量男^CiAx χ Λ與矩陣[/e<C々^的η模式乘積記為JXnU ,是一個(gè)(I1X I2X…X IlriXJnXIlrtX…XIn)張量，完整的定義為:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的動(dòng)態(tài)體表電位重建方法,其特征在于:對于三維張量與矩陣的 3 模式乘積記為
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的動(dòng)態(tài)體表電位重建方法，其特征在于:對分解后的高階張量進(jìn)行稀疏基構(gòu)建是指，在高階情況下，可以類似的對任何復(fù)雜的N階張量J G Cw' 進(jìn)行分解為:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種動(dòng)態(tài)體表電位重建方法，包括以下步驟對于一個(gè)表達(dá)具有時(shí)空特性物理量的任意N維高階張量基于壓縮感知對動(dòng)態(tài)體表電位數(shù)據(jù)通過以下的優(yōu)化過程來實(shí)現(xiàn)重建在上述優(yōu)化過程中，需要對N維高階張量進(jìn)行展開和分解；采用本發(fā)明方法，時(shí)間和空間的信息冗余同步降低，大大降低了電位數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜度，并實(shí)現(xiàn)對體表電位測量數(shù)據(jù)和導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)的優(yōu)化，使得體表電位測量系統(tǒng)能夠走向臨床實(shí)用，實(shí)現(xiàn)無創(chuàng)傷性、高精度的體表心電診斷。
文檔編號A61B5/0402GK103251404SQ20131014590
公開日2013年8月21日 申請日期2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月23日
發(fā)明者徐文龍 申請人:中國計(jì)量學(xué)院