本發明涉及醫療設備中信號處理技術，尤其涉及一種qrs復合波檢測方法及裝置。

背景技術：

心血管疾病發病率越來越高，已成為目前對人類生命構成最大的危害疾病之一。而心電圖是檢測、診斷和預防這類疾病的主要有效方法。傳統的pc監護儀價格昂貴，體積龐大，不便移動且主要集中在醫院，而無法實時監護患者的病情，給病人和醫生帶來很大不便。針對這些弊端，也隨著嵌入式和網絡通訊技術的飛速發展，克服傳統的移動心電監測儀應運而生，它具有低成本、體積小、可靠性高、操作簡單等優點，適用于個人，家庭，中小型醫院和社區醫療單位。移動心電監護設備能夠快速對動態心電信號進行實時檢測和心臟疾病的自動診斷，以便能為用戶提供緊急救護、疾病預警、醫學咨詢和指導等多種服務，必然，選擇一種準確快速適用的心率檢測算法，意義重大。

近幾年檢測qrs復合波算法主要有以下幾種：

（1）基于斜率、幅度、和寬度特征值的閾值檢測方法：該算法較簡單，處理速度快。不足：準確率有待進一步提高。

（2）基于小波變換的檢測方法：該方法用于心電信號的檢測，已經獲得較好的效果，小波變換具有良好的時頻域轉換和局部化分析能力，但其不足是：計算量比較大，處理大批量數據時效率不高；

（3）基于模板匹配的檢測方法：該方法原理是把心電信號與預先存儲的波形模板逐點比較，當待處理信號與模板耦合時相關值最大，不足：該方法易受高頻噪聲和基線漂移以及個體差異的影響，在自適應能力方面表現較差；

（4）基于神經網絡的檢測方法：該方法作為近年來迅速發展的一種模擬人腦機理和功能的新型計算機和人工智能技術，在qrs復合波檢測中主要作為自適應非線性預測器和學習向量量化網絡，有較快的檢測速度和較高的檢測率，但其不足是：該方法依靠人工網絡的學習訓練，且對訓練樣本的廣泛性和代表性有一定的要求，訓練學習要花費較多的時間，實際應用困難；

（5）基于數學形態學的檢測方法：該方法所提取信號成分（波峰、波谷）的形態是由結構元素決定，首先利用并行的開閉、閉開運算對心電信號去高頻噪聲，然后對心電信號通過pve方法進行峰谷提取運算來檢測qrs復合波，該方法構成的qrs復合波檢測體系具有數學上的嚴謹性和精確性，對基線漂移等低頻噪聲有非常好的抑制效果，但其不足是：該方法對高頻噪聲敏感，算法的效率受限制于結構元素的長度和信號的采樣率等。

技術實現要素：

本發明的主要目的是公開一種qrs復合波檢測方法及裝置，主要應用于醫療設備中，以解決當前qrs復合波檢測方法準確率低、計算量大、處理效率低、自適應差等技術問題。

為解決上述技術問題，本發明一方面提出一種qrs復合波檢測方法，包括如下步驟：

獲取心電信號，對獲取的信號進行預處理；

取心電信號的開始的一段計算心電信號初始斜率閾值；

根據初始斜率閾值對心電信號進行檢測，獲得qrs復合波的位置；

獲取n個qrs復合波之后，根據獲取的qrs復合波更新斜率閾值；

根據更新后的斜率閾值對心電信號進行檢測，獲取qrs復合波的位置。

優選地，在上述的qrs復合波檢測方法中，取心電信號的開始的一段計算心電信號初始斜率閾值；根據初始斜率閾值對心電信號進行檢測，獲得qrs復合波的位置具體步驟如下：

取心電信號開始的10s并將其分成5個2s信號段，計算每個信號段的差分最大絕對值；

去掉一個最大一個最小差分絕對值，記剩下的差分絕對值的均值為avgslope；

計算出初始斜率閾值為：slopethr1=2/7*avgslope，slopethr2=2/11*avgslope；

獲取心電信號上連續的兩點并分別計算其斜率為slope1、slope2，當slope1≥slopethr1，slope2≥slopethr2時，在斜率為slope1的點前后各0.6s的心電信號內搜索出最大的尖峰點位置，即為qrs復合波位置。

優選地，在上述的qrs復合波檢測方法中，獲取n個qrs復合波之后，根據獲取的qrs復合波更新斜率閾值；根據更新后的斜率閾值對心電信號進行檢測，獲取qrs復合波的位置具體步驟如下：

獲取n個qrs復合波，計算每個qrs復合波的差分最大絕對值；

計算差分最大絕對值的均值為avgslope_new；

計算更新后的斜率閾值為slopethr1_new=2/5*avgslope_new，slopethr2_new=2/9*avgslope_new；

獲取心電信號上連續的兩點并分別計算其斜率為slope1_new、slope2_new，當slope1_new≥slopethr1_new，slope2_new≥slopethr2_new時，在斜率為slope1_new的點前后各0.6s的心電信號內搜索出最大的尖峰點位置，即為qrs復合波位置。

優選地，在上述的qrs復合波檢測方法中，取n個qrs復合波之后，根據qrs復合波更新斜率閾值；根據更新后的斜率閾值對心電信號進行檢測，獲取qrs復合波的位置還包括步驟：

從n個獲取的qrs復合波中計算出qrs復合波峰值的均值，即用于后續分析的qrs復合波峰值的判斷閾值avgqrspeak；

獲取心電信號上連續的兩點并分別計算其斜率為slope1_new、slope2_new，且滿足slope1_new≥slopethr1_new，slope2_new≥slopethr2_new時，在斜率為slope1_new的點前后各0.6s的心電信號內搜索出最大的尖峰點位置，則認為是暫定的qrs復合波位置，并記下其峰值為qrspeak，若該點滿足：當前rr>200ms，且qrspeak>avgqrspeak/2，則認為該位置是qrs復合波的位置。

優選地，在上述的qrs復合波檢測方法中，獲取qrs復合波之后還包括步驟：

判斷qrs復合波是否為干擾信號段；

剔除判斷為干擾信號段的qrs復合波。

同時，本發明還公開一種qrs復合波檢測裝置，包括：

獲取模塊，用于獲取心電信號，對獲取的信號進行預處理；

計算模塊，用于取心電信號的開始的一段計算心電信號初始斜率閾值；

獲取n個qrs復合波之后，根據獲取的qrs復合波更新斜率閾值；

判斷模塊，用于根據初始斜率閾值對心電信號進行檢測，獲得qrs復合波的位置；

根據更新后的斜率閾值對心電信號進行檢測，獲取qrs復合波的位置。

優選地，在上述的qrs復合波檢測裝置中，所述計算模塊取心電信號的開始的一段計算心電信號初始斜率閾值；所述判斷模塊根據初始斜率閾值對心電信號進行檢測，獲得qrs復合波的位置具體步驟如下：

取心電信號開始的10s并將其分成5個2s信號段，計算每個信號段的差分最大絕對值；

去掉一個最大一個最小差分絕對值，記剩下的差分絕對值的均值為avgslope；

計算出初始斜率閾值為：slopethr1=2/7*avgslope，slopethr2=2/11*avgslope；

獲取心電信號上連續的兩點并分別計算其斜率為slope1、slope2，當slope1≥slopethr1，slope2≥slopethr2時，在斜率為slope1的點前后各0.6s的心電信號內搜索出最大的尖峰點位置，即為qrs復合波位置。

優選地，在上述的qrs復合波檢測裝置中，所述計算模塊獲取n個qrs復合波之后，根據獲取的qrs復合波更新斜率閾值；所述判斷模塊根據更新后的斜率閾值對心電信號進行檢測，獲取qrs復合波的位置具體步驟如下：

獲取n個qrs復合波，計算每個qrs復合波的差分最大絕對值；

計算差分最大絕對值的均值為avgslope_new；

計算更新后的斜率閾值為slopethr1_new=2/5*avgslope_new，slopethr2_new=2/9*avgslope_new；

獲取心電信號上連續的兩點并分別計算其斜率為slope1_new、slope2_new，當slope1_new≥slopethr1_new，slope2_new≥slopethr2_new時，在斜率為slope1_new的點前后各0.6s的心電信號內搜索出最大的尖峰點位置，即為qrs復合波位置。

優選地，在上述的qrs復合波檢測裝置中，所述計算模塊還用于從n個獲取的qrs復合波中計算出qrs復合波峰值的均值，即用于后續分析的qrs復合波峰值的判斷閾值avgqrspeak；

獲取心電信號上連續的兩點并分別計算其斜率為slope1_new、slope2_new，且滿足slope1_new≥slopethr1_new，slope2_new≥slopethr2_new時，在斜率為slope1_new的點前后各0.6s的心電信號內搜索出最大的尖峰點位置，則認為是暫定的qrs復合波位置，并記下其峰值為qrspeak，若該點滿足：當前rr>200ms，且qrspeak>avgqrspeak/2，則認為該位置是qrs復合波的位置。

優選地，在上述的qrs復合波檢測裝置中，所述qrs復合波檢測裝置還包括篩選模塊，所述篩選模塊用于獲取qrs復合波之后，判斷qrs復合波是否為干擾信號段并剔除判斷為干擾信號段的qrs復合波。

本發明的提出的qrs復合波檢測方法及裝置，使用qrs復合波及時更新qrs復合波判斷閾值，和現有技術方案相比，大大提高了判斷準確率，同時也大大降低了計算量、抗干擾性強、提高了處理效率，自適應性較強。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖示出的結構獲得其他的附圖。

圖1為本發明qrs復合波檢測方法中一個實施例的流程示意圖；

圖2為本發明qrs復合波檢測方法中根據初始斜率閾值檢測qrs復合波的流程示意圖；

圖3為本發明qrs復合波檢測方法中獲取n個qrs復合波之后更新斜率閾值檢測qrs復合波的流程示意圖；

圖4為本發明qrs復合波檢測裝置中一個實施例的結構示意圖；

圖5為本發明qrs復合波檢測裝置中另一個實施例的結構示意圖。

本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

需要說明，本發明實施例中所有方向性指示（諸如上、下、左、右、前、后……）僅用于解釋在某一特定姿態（如附圖所示）下各部件之間的相對位置關系、運動情況等，如果該特定姿態發生改變時，則該方向性指示也相應地隨之改變。

另外，在本發明中涉及“第一”、“第二”等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。另外，各個實施例之間的技術方案可以相互結合，但是必須是以本領域普通技術人員能夠實現為基礎，當技術方案的結合出線相互矛盾或無法實現時應當認為這種技術方案的結合不存在，也不在本發明要求的保護范圍之內。

首先，本發明公開了一種qrs復合波檢測方法，參照圖1，本發明公開的qrs復合波檢測方法包括如下步驟：

11、獲取心電信號，對獲取的信號進行預處理；

12、取心電信號的開始的一段計算心電信號初始斜率閾值；

13、根據初始斜率閾值對心電信號進行檢測，獲得qrs復合波的位置；

14、獲取n個qrs復合波之后，根據獲取的qrs復合波更新斜率閾值；

15、根據更新后的斜率閾值對心電信號進行檢測，獲取qrs復合波的位置。

獲取心電信號后，通常需要對獲取的信號進行預處理，以減少信號噪聲，提高檢測準確率，該實施例中，對信號進行預處理的步驟包括但不限定于50hz陷波濾波和1-30hz帶通濾波。

參照圖2，該發明的技術方案中，取心電信號的開始的一段計算心電信號初始斜率閾值；根據初始斜率閾值對心電信號進行檢測，獲得qrs復合波的位置具體步驟如下：

121、取心電信號開始的10s并將其分成5個2s信號段，計算每個信號段的差分最大絕對值；

122、去掉一個最大一個最小差分絕對值，記剩下的差分絕對值的均值為avgslope；

123、計算出初始斜率閾值為：slopethr1=2/7*avgslope，slopethr2=2/11*avgslope；

131、獲取心電信號上連續的兩點并分別計算其斜率為slope1、slope2，當slope1≥slopethr1，slope2≥slopethr2時，在斜率為slope1的點前后各0.6s的心電信號內搜索出最大的尖峰點位置，即為qrs復合波位置。

上述實施例中，通過對獲取的心電信號初始段10s并將其分成5個2s的信號段，計算每個信號段的差分最大絕對值，差分計算公式：

slope(i)=ecg(i+2)–ecg(i)

該實施例中，通過計算心電信號的初始斜率閾值，并通過心電信號上連續的連點斜率進行判斷，當滿足預設的閾值條件，即slope1≥slopethr1，slope2≥slopethr2，在斜率為slope1的點前后各0.6s的心電信號內搜索出最大的尖峰點位置，即為qrs復合波位置。

參照圖3，該發明的技術方案中，在利用上述方法獲取n個qrs復合波之后，根據獲取的qrs復合波更新斜率閾值；根據更新后的斜率閾值對心電信號進行檢測，獲取qrs復合波的位置具體步驟如下：

141、獲取n個qrs復合波，計算每個qrs復合波的差分最大絕對值；

142、計算差分最大絕對值的均值為avgslope_new；

143、計算更新后的斜率閾值為slopethr1_new=2/5*avgslope_new，slopethr2_new=2/9*avgslope_new；

151、獲取心電信號上連續的兩點并分別計算其斜率為slope1_new、slope2_new，當slope1_new≥slopethr1_new，slope2_new≥slopethr2_new時，在斜率為slope1_new的點前后各0.6s的心電信號內搜索出最大的尖峰點位置，即為qrs復合波位置。

該實施例中，通常獲取8個qrs復合波，之后計算每個qrs復合波的差分最大絕對值，計算公式如下：

slope(i)=ecg(i+2)–ecg(i)

該實施例中，利用獲取的qrs復合波不斷更新斜率閾值，使得后續的qrs復合波檢測準確率更高。

上述實施例中，在檢測到qrs復合波后設定一段時間的絕對不應期，通常為200ms，在此期間不進行qrs復合波的檢測，該不應期根據心電信號周期設置，在不應期內，通常不可能會出現qrs復合波，通過該技術方法能夠大大降低本發明技術方案的計算量，提高檢測效率。

作為本發明的另一實施例，取n個qrs復合波之后，根據qrs復合波更新斜率閾值；根據更新后的斜率閾值對心電信號進行檢測，獲取qrs復合波的位置還包括步驟：

從n個獲取的qrs復合波中計算出rr間期均值，即后續分析的rr間期的判斷閾值avgrr；

從n個獲取的qrs復合波中計算出qrs復合波峰值的均值，即后續分析的qrs復合波峰值的判斷閾值avgqrspeak；

獲取心電信號上連續的兩點并分別計算其斜率為slope1_new、slope2_new，且滿足slope1_new≥slopethr1_new，slope2_new≥slopethr2_new時，記下斜率為slope1_new的點峰值為qrspeak，當rr>200ms，且qrspeak>avgqrspeak/2時，在斜率為slope1_new的點前后各0.6s的心電信號內搜索出最大的尖峰點位置，即為qrs復合波位置。

該實施例在對待檢測點進行斜率閾值判斷的同時還增加了rr間期及qrs復合波峰值的判斷閾值，在滿足rr>200ms，且qrspeak>avgqrspeak/2時，在斜率為slope1_new的點前后各0.6s的心電信號內搜索出最大的尖峰點位置，大大提高本發明技術方案檢測qrs復合波的準確率。

上述一個或多個實施例中，獲取qrs復合波之后還包括步驟：

判斷qrs復合波是否為干擾信號段；

剔除判斷為干擾信號段的qrs復合波。

該實施例剔除了qrs復合波中屬于干擾信號的部分，直接提高了qrs復合波的檢測的準確率。

本發明的技術方案中，當檢測到一個qrs復合波后，若當前rr間期較長，滿足rr>1.5*avgrr時，則可能是出現了漏檢，取當前rr間期中的一段信號，將對其重新進行qrs復合波檢測，將其相應的斜率判斷閾值都縮小一半，當連續兩個點的斜率滿足斜率閾值條件時，在該點前后各0.6s的一段信號內搜索出最大的尖峰點位置為暫定的qrs復合波的位置，并記下其峰值為qrspeak，若該點滿足：當前rr>200ms，且qrspeak>avgqrspeak/2，則認為該位置是qrs復合波的實際位置，且同時判斷該信號段是否為干擾信號段，反之，則不是qrs復合波的位置。

本發明的提出的qrs復合波檢測方法，使用qrs復合波及時更新qrs復合波判斷閾值，和現有技術方案相比，大大提高了判斷準確率，同時也大大降低了計算量、抗干擾性強、提高了處理效率，自適應性較強。

本發明還提供一種利用上述方法進行qrs復合波檢測的qrs復合波檢測裝置

參照圖4，本發明還公開一種qrs復合波檢測裝置，包括：

獲取模塊21，用于獲取心電信號，對獲取的信號進行預處理；

計算模塊22，用于取心電信號的開始的一段計算心電信號初始斜率閾值；

獲取n個qrs復合波之后，根據獲取的qrs復合波更新斜率閾值；

判斷模塊23，用于根據初始斜率閾值對心電信號進行檢測，獲得qrs復合波的位置；

根據更新后的斜率閾值對心電信號進行檢測，獲取qrs復合波的位置。

獲取心電信號后，獲取模塊21通常需要對獲取的信號進行預處理，以減少信號噪聲，提高檢測準確率，該實施例中，對信號進行預處理的步驟包括但不限定于50hz陷波濾波和1-30hz帶通濾波。

優選地，在上述的qrs復合波檢測裝置中，計算模塊22取心電信號的開始的一段計算心電信號初始斜率閾值；判斷模塊23根據初始斜率閾值對心電信號進行檢測，獲得qrs復合波的位置具體步驟如下：

取心電信號開始的10s并將其分成5個2s信號段，計算每個信號段的差分最大絕對值；

去掉一個最大一個最小差分絕對值，記剩下的差分絕對值的均值為avgslope；

計算出初始斜率閾值為：slopethr1=2/7*avgslope，slopethr2=2/11*avgslope；

獲取心電信號上連續的兩點并分別計算其斜率為slope1、slope2，當slope1≥slopethr1，slope2≥slopethr2時，在斜率為slope1的點前后各0.6s的心電信號內搜索出最大的尖峰點位置，即為qrs復合波位置。

上述實施例中，通過對獲取的心電信號初始段10s并將其分成5個2s的信號段，計算每個信號段的差分最大絕對值，差分計算公式：

slope(i)=ecg(i+2)–ecg(i)

該實施例中，通過計算心電信號的初始斜率閾值，并通過心電信號上連續的連點斜率進行判斷，當滿足預設的閾值條件，即slope1≥slopethr1，slope2≥slopethr2，在斜率為slope1的點前后各0.6s的心電信號內搜索出最大的尖峰點位置，即為qrs復合波位置。

優選地，在上述的qrs復合波檢測裝置中，計算模塊22獲取n個qrs復合波之后，根據獲取的qrs復合波更新斜率閾值；判斷模塊23根據更新后的斜率閾值對心電信號進行檢測，獲取qrs復合波的位置具體步驟如下：

獲取n個qrs復合波，計算每個qrs復合波的差分最大絕對值；

計算差分最大絕對值的均值為avgslope_new；

計算更新后的斜率閾值為slopethr1_new=2/5*avgslope_new，slopethr2_new=2/9*avgslope_new；

獲取心電信號上連續的兩點并分別計算其斜率為slope1_new、slope2_new，當slope1_new≥slopethr1_new，slope2_new≥slopethr2_new時，在斜率為slope1_new的點前后各0.6s的心電信號內搜索出最大的尖峰點位置，即為qrs復合波位置。

該實施例中，通常獲取8個qrs復合波，之后計算每個qrs復合波的差分最大絕對值，計算公式如下：

slope(i)=ecg(i+2)–ecg(i)

該實施例中，利用獲取的qrs復合波不斷更新斜率閾值，使得后續的qrs復合波檢測準確率更高。

優選地，在上述的qrs復合波檢測裝置中，計算模塊22還用于從n個獲取的qrs復合波中計算出rr間期均值，即后續分析的rr間期的判斷閾值avgrr；

從n個獲取的qrs復合波中計算出qrs復合波峰值的均值，即后續分析的qrs復合波峰值的判斷閾值avgqrspeak；

判斷模塊23用于在獲取心電信號上連續的兩點并分別計算其斜率為slope1_new、slope2_new，且滿足slope1_new≥slopethr1_new，slope2_new≥slopethr2_new時，在斜率為slope1_new的點前后各0.6s的心電信號內搜索出最大的尖峰點位置，則認為是暫定的qrs復合波位置，并記下其峰值為qrspeak，若該點滿足：當前rr>200ms，且qrspeak>avgqrspeak/2，則認為該位置是qrs復合波的位置。

參照圖5，在上述的qrs復合波檢測裝置中，qrs復合波檢測裝置還包括篩選模塊24，篩選模塊用于獲取qrs復合波之后，判斷qrs復合波是否為干擾信號段并剔除判斷為干擾信號段的qrs復合波。

該實施例中的篩選模塊24剔除了qrs復合波中屬于干擾信號的部分，直接提高了qrs復合波的檢測的準確率。

本發明的技術方案中，當檢測到一個qrs復合波后，若當前rr間期較長，滿足rr>1.5*avgrr時，則可能是出現了漏檢，取當前rr間期中的一段信號，將對其重新進行qrs復合波檢測，將其相應的斜率判斷閾值都縮小一半，當連續兩個點的斜率滿足斜率閾值條件時，在該點前后各0.6s的一段信號內搜索出最大的尖峰點位置為暫定的qrs復合波的位置，并記下其峰值為qrspeak，若該點滿足：當前rr>200ms，且qrspeak>avgqrspeak/2，則認為該位置是qrs復合波的實際位置，且同時判斷該信號段是否為干擾信號段，反之，則不是qrs復合波的位置。

在本發明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現，也可以采用軟件功能單元的形式實現。

所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實現并作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基于這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：u盤、移動硬盤、只讀存儲器(rom，read-onlymemory)、隨機存取存儲器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。

以上所述僅為本發明的優選實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。