CN107847174B - 起搏信号处理方法、***和心电监护仪 - Google Patents

Abstract

一种起搏信号处理方法、***和心电监护仪(100,200,300,400,500)，通过高采样率采样的方式采集体表原始心电信号，根据采样点得到起搏信号的参数信息和位置信息，并显示出起搏信号形态和/或参数信息，通过起搏脉冲信号的形态重复性和干扰的随机性以及起搏脉冲信号形态的特异性，可将起搏信号和干扰准确地区分开来。分析出的起搏位置信号和宽度信号可以用于心电信号的起搏抹平处理，以抹去ECG信号上的起搏信号，避免起搏波形干扰心电算法的分析，由于在起搏抹平处理采用的是与起搏信号相适应的脉冲宽度，可以根据不同的病人起搏器，和实际的体表信号情况，自动选择合适的起搏抹平宽度，以最大程度保留心电信号的有效成分。

Description

起搏信号处理方法、***和心电监护仪

技术领域

本发明涉及医疗监护领域，具体涉及心电监护仪及心脏起搏信号的处理方法和***。

背景技术

心脏起搏器是一种植入于体内的电子治疗仪器，通过脉冲发生器发放由电池提供能量的电脉冲，通过导线电极的传导，刺激电极所接触的心肌，使心脏激动和收缩，从而达到治疗由于某些心律失常所致的心脏功能障碍的目的。对于心脏植入起搏器的病人来说，需要查看起搏器的工作情况，以对起搏器的工作状态进行评价。由于起搏器可以发射无线信号，因此可采用专用检测设备(例如程控仪)通过无线接收的方式接收起搏器的各项工作参数及体内心电起搏脉冲波形，然后结合常规体表心电(ECG)图可对起搏器的工作状态进行评价、对起搏器的工作参数进行调整。但由于起搏器因生产厂家不同，无法统一使用同一种程控仪，因此需要先了解起搏器型号，再找到对应的程控仪检测设备，才能查看起搏的形态、参数信息、仪器和附件的工作状态。虽然这种方案可评价、设置和调整起搏器的工作参数，是对起搏器的直接监控，但过程比较麻烦，不能简单地用于筛查和监测。

另外，在对心脏植入起搏器的病人进行心电监护时，从体表检测的电信号除了心脏本身产生的心电信号外，还包括起搏器产生的电信号。传统的起搏脉冲检测，仅能显示出起搏器是否触发，无法分辨双心房或双心室起搏也不能获知起搏器的更多信息(形态、宽度、幅度、极性以及间期等)，因此无法将干扰和起搏脉冲信服地区分开来，导致医护人员对检测准确性和起搏器工作状态的判断存疑。

另一方面，佩戴起搏器的病人的体表心电信号中混合有起搏器的电刺激信号。富含高频成分的起搏器电刺激信号在经传统ECG电路低通滤波后会导致信号幅度衰减的同时宽度拓宽。信号拓宽会导致更长时间段的ECG信号上被混合起搏信号，影响心电的分析，因此客观上存在将起搏信号从体表检测的电信号中抹平的需求。对于双心房或双心室起搏，两个起搏信号的间期非常短，前一个起搏信号的宽度拓宽变形可能影响到后一个起搏信号的识别和处理，即影响了起搏的检测，继而又会影响到起搏信号的抹平处理。

发明内容

根据本发明第一方面，一种实施例中提供一种起搏信号处理方法，包括：

采用第一采样率对检测的原始心电信号进行采样，以使得采样点足够形成起搏信号形态；

获取起搏信号的位置信息；

根据第一采样率的采样点和位置信息显示起搏信号的细节信息，所述细节信息包括起搏信号的形态。

另外还提供一种起搏信号处理***，包括：

第一采样单元，用于采用第一采样率对检测的原始心电信号进行采样，以使得采样点足够形成起搏信号形态；

位置检测单元，用于获取起搏信号的位置信息；

显示单元，用于根据第一采样率的采样点和位置信息将起搏信号的细节信息处理成可视化信息，所述细节信息包括起搏信号的形态。

根据本发明第二方面，提供另一种起搏信号处理方法，包括：

采用第一采样率对检测的原始心电信号进行采样，以使得采样点足够形成起搏信号形态；

根据第一采样率的采样点和起搏信号特征识别起搏信号；

获取起搏信号的位置信息；

对识别出的起搏信号进行形态分析，得到该起搏信号的参数信息；

根据第一采样率的采样点和位置信息显示起搏信号的细节信息，所述细节信息包括起搏信号的形态和/或参数信息。

另外提供一种起搏信号处理***，包括：

第一采样单元，用于采用第一采样率对检测的原始心电信号进行采样，以使得采样点足够形成起搏信号形态；

信号识别单元，用于根据第一采样率的采样点和起搏信号特征识别起搏信号；

位置检测单元，用于获取起搏信号的位置信息；

形态分析单元，用于对识别出的起搏信号进行形态分析，得到该起搏信号的参数信息；

显示单元，用于将起搏信号的细节信息处理成可视化信息，所述细节信息包括起搏信号的形态和/或参数信息。

根据本发明第三方面，提供一种心电监护仪，包括：

心电电极，用于与生物体表接触，检测生物体的心电信号；

前端处理模块，所述前端处理模块包括第一采样单元，第一采样单元用于采用第一采样率对检测的原始心电信号进行采样，以使得采样点足够形成起搏信号形态；

第一后端处理模块，所述第一后端处理模块用于根据第一采样率的采样点和起搏信号特征识别起搏信号，对识别出的起搏信号进行形态分析，得到该起搏信号的参数信息，第一后端处理模块还用于获取起搏信号的位置信息，并根据第一采样率的采样点和位置信息将起搏信号的细节信息处理为显示数据，所述细节信息包括起搏信号的形态和/或参数信息；

人机交互设备，其与第一后端处理模块信号连接，用于为用户提供可视化的显示输出，并接收用户输入的操作指令。

根据本发明第四方面，提供一种起搏信号处理方法，包括：

采用第一采样率对检测的原始心电信号进行采样，以使得采样点足够形成起搏信号形态；

根据第一采样率所得的采样点和起搏信号特征识别起搏信号；

对识别出的起搏信号进行形态分析，得到该起搏信号的参数信息，所述参数信息至少包括脉冲宽度；

获取起搏信号的位置信息；

根据起搏信号的位置信息和脉冲宽度对心电信号进行起搏抹平处理。

根据本发明第五方面，提供一种起搏信号处理***，包括：

第一采样单元，用于采用第一采样率对检测的原始心电信号进行采样，以使得采样点足够形成起搏信号形态；

信号识别单元，用于根据第一采样率所得的采样点和起搏信号特征识别起搏信号；

形态分析单元，用于对识别出的起搏信号进行形态分析，得到该起搏信号的参数信息，所述参数信息至少包括脉冲宽度；

位置检测单元，用于获取起搏信号的位置信息；

抹平处理单元，用于根据起搏信号的位置信息和脉冲宽度对心电信号进行起搏抹平处理。

根据本发明第六方面，提供一种心电监护仪，包括：

心电电极，用于与生物体表接触，检测生物体的心电信号；

前端处理模块，所述前端处理模块包括第一采样单元，第一采样单元用于采用第一采样率对检测的原始心电信号进行采样，以使得采样点足够形成起搏信号形态；

第二后端处理模块，所述第二后端处理模块用于根据第一采样率的采样点和起搏信号特征识别起搏信号，对识别出的起搏信号进行形态分析，得到该起搏信号的参数信息，所述参数信息至少包括脉冲宽度，所述第二后端处理模块还用于获取起搏信号的位置信息，根据起搏信号的位置信息和脉冲宽度对心电信号进行起搏抹平处理。

根据本发明第七方面，提供一种心电监护仪，包括：

心电电极，用于与生物体表接触，检测生物体的心电信号；

前端处理模块，所述前端处理模块包括第一采样单元和第二采样单元，第一采样单元用于采用第一采样率对检测的原始心电信号进行采样，以使得采样点足够形成起搏信号形态；第二采样单元用于采用第二采样率对检测的原始心电信号进行采样，以得到心电信号，所述第二采样率小于第一采样率；

第二后端处理模块，所述第二后端处理模块用于根据第一采样率的采样点和起搏信号特征识别起搏信号，对识别出的起搏信号进行形态分析，得到该起搏信号的参数信息，所述参数信息至少包括脉冲宽度，所述第二后端处理模块还用于获取起搏信号的位置信息，根据起搏信号的位置信息和脉冲宽度对心电信号进行起搏抹平处理。

本发明实施例中，通过高采样率采样的方式采集体表起搏信号，然后分析出起搏信号的参数信息和位置信息，并显示出起搏信号形态或参数信息。

分析出的起搏位置信息和脉冲宽度信息可以用于心电信号的起搏抹平处理，以抹去ECG信号上的起搏信号，避免了传统起搏抹平做法中固定抹去一段时间可能导致的起搏抹不全或多抹去的问题。这种起搏抹平方式具备自适应性，也就是可以根据不同的病人起搏器的体表起搏信号情况，自动选择合适的起搏抹平宽度，以最大程度保留心电信号的有效成分。

附图说明

图1为实施例一的心电监护仪结构示意图；

图2为显示起搏信号的一种流程图；

图3为一种实施例中根据选择的触发位置显示起搏信号的示意图；

图4为显示起搏信号的另一种流程图；

图5为一种实施例中根据选择的P-QRS-T波显示起搏信号的示意图；

图6为实施例二的心电监护仪结构示意图；

图7为实施例三的心电监护仪结构示意图；

图8为采用固定时间抹平前后的心电波形；

图9为实施例四的心电监护仪结构示意图；

图10为实施例四的心电监护仪处理流程图；

图11为采用自适应时间抹平后的心电波形；

图12为实施例五的心电监护仪结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

请参考图1，心电监护仪100包括心电电极110、前端处理模块120、第一后端处理模块130和人机交互设备140，心电电极110的输出端与前端处理模块120相连，前端处理模块120的输出端与第一后端处理模块130相连，第一后端处理模块130与人机交互设备140信号连接。

心电电极110用于与生物体表接触，从生物体表检测生物电信号，本实施例中，生物电信号为心电信号。本实施例中，心电电极110可以组合成多个导联，多个导联分别连接到前端处理模块120，将模拟的心电信号输出到前端处理模块120。本文中将通过心电导联从生物体表检测出的心电信号称为原始心电信号，对于心脏内植入起搏器的病人，其原始心电信号中包含有起搏信号。

前端处理模块120包括第一采样单元121，第一采样单元121用于采用第一采样率对检测的原始心电信号进行采样，起搏信号为富含高频成分的窄脉冲信号，第一采样率的采样间隔远小于起搏信号的脉冲宽度，以使得采用第一采样率所得的采样点足够形成起搏信号形态。心电导联输出的模拟心电信号经模拟低通滤波单元122处理后，输入第一采样单元121，第一采样单元121分别对各导联检测的原始心电信号进行采样，并对采样后的数据进行模数转换，将数字信号输入到第一后端处理模块130。

第一后端处理模块130用于根据第一采样率的采样点和起搏信号特征识别起搏信号，对识别出的起搏信号进行形态分析，得到该起搏信号的参数信息和位置信息，并将起搏信号的细节信息处理为可视化显示数据，其细节信息包括起搏信号的形态和/或参数信息。在一种具体实施例中，第一后端处理模块130包括信号识别单元131、位置检测单元132、形态分析单元133、显示单元134和心电分析单元135。信号识别单元131用于根据第一采样率的采样点和起搏信号特征识别起搏信号；位置检测单元132用于根据识别出的起搏信号获取起搏信号的位置信息；形态分析单元133用于对识别出的起搏信号进行形态分析，得到该起搏信号的参数信息；显示单元134用于将起搏信号的参数信息处理成适于显示的可视化信息，参数信息包括脉冲宽度、脉冲高度、脉冲极性、起搏间期以及起搏脉冲和P-QRS-T波特征点的位置距离中的至少一个。显示单元134还可以将起搏信号的采样点生成起搏波形数据以便显示。心电分析单元135用于根据采样数据生成心电波形数据，并计算心电参数。

人机交互设备140与第一后端处理模块信号连接，用于为用户提供可视化的显示输出，并接收用户输入的操作指令。在一种具体实施例中，人机交互设备140包括显示器和各种输入设备，输入设备用于为用户提供输入接口，用户可通过输入设备输入操作指令，输入设备例如可以为键盘、鼠标、触控屏、遥控器等。显示器用于为用户提供可视化显示界面，例如在第一显示区域显示心电波形，在第二显示区域根据用户的选择显示起搏信号的细节信息，例如显示起搏信号的形态，和/或起搏信号的参数。

显示出的起搏信号可以是实时识别出的起搏信号，例如，信号识别单元每识别出一个起搏信号，显示单元则根据对该起搏信号的采样点生成该起搏信号的形态，然后通过显示器进行显示。当用户输入暂停指令时，可暂停在当前显示的起搏信号上。当用户输入回放指令时，可从用户指定的地方回放起搏信号。

显示出的起搏信号也可以是用户选定的起搏信号，例如，通过检测用户输入的指令，显示单元根据指令确定出关联起搏信号，只显示关联起搏信号的细节信息。如图2所示为用户通过选择起搏信号的触发位置来选择期望显示的起搏信号，具体包括以下步骤：

步骤10，第一采样单元121采用第一采样率对检测的原始心电信号进行采样，每个采样点都是一个与采样时间有关的采样值。

步骤11，信号识别单元131根据第一采样率的采样点和起搏信号特征识别起搏信号，例如可通过检测斜率的方法识别起搏信号，由于起搏信号与心脏本身的心电信号相比，属于非常陡峭的高频脉冲信号，当连续相邻采样点的差值超过预设阈值时，则认为检测到起搏信号。

步骤12，对起搏信号进行分析。形态分析单元133对识别出的起搏信号进行形态分析，得到该起搏信号的参数信息，参数信息包括起搏脉冲的宽度、高度、极性、起搏间期以及和P-ORS-T波特征点的位置距离等信息。另外，位置检测单元132根据识别出的起搏信号的采样点可得到该起搏信号的位置信息。在一种具体实施例中，对起搏信号进行形态分析后，可生成该起搏信号的数组，包括该起搏信号的参数信息和位置信息。

步骤14，标记触发位置。高频采样点一方面用于识别起搏信号，另一方面，心电分析单元根据采样点生成心电波形，并通过人机交互设备140将心电波形显示在第一显示区域。当识别出一个起搏信号时，位置检测单元132根据其位置信息在心电波形上描记出该起搏信号的触发位置，描记可以反映起搏特性，比如极性，单腔起搏、双房或双室起搏。描记触发位置的方式可采用某一特殊标记，如图3所示，采用旗帜型符号来标记起搏信号的触发位置，旗帜朝上表示极性为正，旗帜朝下表示极性为负，上下两端都有旗帜表示为正负双极性，两个相对的旗帜表示存在双房或双室起搏。

步骤15，通过触发位置关联起搏信号。用户可通过鼠标、触摸屏和移动窗等选中期望显示细节信息的起搏信号的触发位置，例如一具体实施例中，可以通过预设在第一显示区域的焦点来捕获用户的点击操作，从而得到用户选中的触发位置。在一种具体实施例中，采用实心三角来标记用户选中的起搏信号，如图3所示。显示单元检测用户选择的心电波形上的触发位置，由于各起搏信号的数组中包含位置信息，因此通过该位置信息可查找到匹配的起搏信号的数组，从而确定关联起搏信号。

步骤16，在第二显示区域显示该关联起搏信号的细节信息，如图3所示，心电波形显示在第一显示区域，当用户选择最右端的起搏信号触发位置时，显示单元134根据第一采样率的采样点、位置信息和脉冲宽度对识别出的起搏信号进行显示处理，人机交互设备140根据显示单元134输出的数据在第二显示区域显示该触发位置的起搏信号的细节信息，包括该起搏信号的形态，和用数字描述的脉冲宽度0.9ms和高度6.7mv。

如图4所示为用户通过选择心电波形上的一个心搏波(即一个P-QRS-T波)来选择期望显示的起搏信号的流程图，具体包括以下步骤：

步骤20，第一采样单元121采用第一采样率对检测的原始心电信号进行采样。

步骤21，信号识别单元131根据第一采样率的采样点和起搏信号特征识别起搏信号。

步骤22，对起搏信号进行分析。形态分析单元133对识别出的起搏信号进行形态分析，得到该起搏信号的参数信息，参数信息包括起搏脉冲的宽度、高度、极性、起搏间期以及和P-QRS-T波特征点的位置距离等信息。另外，位置检测单元132根据识别出的起搏信号的采样点可得到该起搏信号的位置信息。分析后，可生成该起搏信号的数组，包括该起搏信号的参数信息和位置信息。

步骤24，标记触发位置。位置检测单元132根据各起搏信号的位置信息，在心电波形上描记出该起搏信号的触发位置。

步骤25，通过心搏波关联起搏信号。用户可通过鼠标、触摸屏和移动窗等选中心电波形上的某个心搏波，显示单元134根据起搏信号和相邻P-QRS-T波特征点的位置距离确定出该心搏波所有的起搏信号，例如当一个起搏信号与前面心搏波的距离大于其与后面心搏波的距离时，认为该起搏信号属于后面的心搏波。

步骤26，在第二显示区域显示该关联起搏信号的细节信息，如图5所示，心电波形显示在第一显示区域，当用户通过滑动窗(例如图中的灰色方框)选择一个心搏波时，在第二显示区域则显示该心搏波的所有的多个起搏信号的细节信息，包括该起搏信号的形态，和用数字描述的脉冲宽度、高度以及相邻起搏信号的间距。

本领域技术人员应当理解，对于通过选择心搏波确定关联起搏信号的情况，在有的实施例中，可以不包括步骤24。在有的实施例中，也可以显示该心搏波的所有起搏信号中的一个或多个的细节信息，或者多个心搏波的起搏信号。

起搏信号的参数信息和波形可以和心电波形一起显示，也可以单独显示，另外，起搏信号的参数信息和形态可以同时显示，也可以只显示参数或只显示形态。其中，参数可以任何恰当的方式显示。

在有的实施例中，起搏信号的参数信息中还包括起搏类型，起搏类型分为：A-单房起搏，V-单室起搏，VV-双室起搏，AV-单房单室起搏，AVV-单房双室起搏，AAVV-双房双室起搏。根据当前心搏波与起搏之间的间距间期或起搏波和心搏波的P、QRS、T波的信息，可判断起搏类型并显示出来。

起搏器发出的信号经过人体组织后，在不同心电导联上会有不同的映射变化，甚至存在幅度、形态和噪声程度的不同。为便于医护人员观察，可以提供多个导联方向的体表起搏信号的显示。例如，将心电波形和起搏信号同时显示在一个窗口，用户可以切换不同的心电导联，然后在选择的导联上选定一个心搏波段，窗口中就能显示出此心搏波上的所有起搏信号和参数信息。

显示的起搏信号可以是一个体表起搏采集波形，也可以是多个起搏波形的叠加或平均的波形。多个起搏信号的叠加为不同心电导联采集到的同一触发位置、相同类型的起搏信号的细节信息的重叠。多个起搏信号的平均为设定时段内同一心电导联采集到的多个相同类型的起搏信号的细节信息的平均。叠加是为了同时看多导联的起搏信号，而平均是一段时间一个导联上多个相同类型起搏信号的平均，平均的目的是为了提高起搏信号的显示信噪比。

本实施例中，采用高采样率对心电导联输出的模拟信号进行采样，可分析得到起搏信号的形态和参数，通过起搏脉冲信号的形态重复性和干扰的随机性以及起搏脉冲信号形态的特异性，可将起搏信号和干扰准确地区分开来。

另外，体表起搏信号或起搏器的一些重要参数信息可以以图形或文字的方式展现出来，可以帮助临床人员在确认起搏信号检测准确性(是干扰还是起搏脉冲)的基础上，进一步了解起搏器在患者体内的工作状况，包括起搏器输出是否有效被夺获、导联线位置以及是否工作正常。

实施例2：

请参考图6，心电监护仪200包括心电电极210、前端处理模块220、第一后端处理模块230和人机交互设备240，心电电极210的输出端与前端处理模块220相连，前端处理模块220的输出端与第一后端处理模块230相连，第一后端处理模块230与人机交互设备240信号连接。

与图1所示的实施例中的心电监护仪100不同的是本实施例中的前端处理模块220包括第一采样单元221和第二采样单元223。在一具体实施例中，对心电电极210检测的心电信号分两路进行处理，第一路，心电电极210检测的心电信号经模拟低通滤波单元222处理后，输入第一采样单元221，第一采样单元221采用第一采样率对检测的原始心电信号进行采样，得到高频率采样点，采集的信号输入第一后端处理模块230进行起搏信号识别。另外一路，心电电极210检测的心电信号经模拟低通滤波单元224处理后，输入第二采样单元223，第二采样单元223采用第二采样率对检测的原始心电信号进行采样，采集的信号输入第一后端处理模块230用于生成心电波形，第二采样率小于第一采样率，例如第二采样率为传统采样率，第一采样率可以为第二采样率的若干倍，采用第二采样率采样所得的采样点为低频率采样点。

本实施例中，分别采用高低两种采样率采样原始心电信号，高频率的采样点用于起搏脉冲的检测，低频率的采样点用于生成心电波形，从而可减少后端进行心电分析的复杂度和数据计算量。

实施例3：

本实施例中，起搏信号的触发位置通过硬件检测得到，请参考图7，心电监护仪300包括心电电极310、前端处理模块320、第一后端处理模块330和人机交互设备340，前端处理模块320包括第一采样单元321和起搏硬件检测单元，本实施例中起搏硬件检测单元包括电连接的高通滤波器324和比较器323。在具体实施例中，对心电电极310检测的心电信号分两路进行处理，第一路，心电电极310检测的心电信号经模拟低通滤波单元322处理后，输入第一采样单元321，第一采样单元321采用第一采样率对检测的原始心电信号进行采样，得到高频率采样点，采集的信号输入第一后端处理模块330。另外一路，心电电极310检测的心电信号经模拟高通滤波器324处理，以滤除心搏信号并保留富含高频成分的起搏信号，将高通滤波后的信号输入阈值比较器323的第一输入端，阈值比较器323的第二输入端连接参考电位，用于提供比较阈值，第一后端处理模块330根据起搏硬件检测单元输出的电平判断起搏信号的触发位置，从而得到起搏信号的位置信息，同时对前端处理模块320输出的采样值进行起搏脉冲的形态分析，得到起搏信号的参数信息。

本实施例中，当只显示起搏信号的形态时，可以不需要对起搏信号进行形态分析和计算起搏信号的参数信息，而是显示单元根据起搏信号的位置信息获取位置信息前后设定时间段的采样点，将设定时间段的采样点处理为波形数据，人机交互设备340根据显示单元输出的波形数据显示起搏信号的形态。

实施例4：

由于从原始心电信号采集的数据中包含起搏器的电刺激信息，因此根据该采样信号形成的心电波形也会受到起搏脉冲的影响，如图8所示左边图为原始数据形成的心电波形，起搏信号叠加在心电信号上。为显示心脏自身产生的心电波形，通常会对心电波形进行起搏抹平处理，即将叠加在心电信号上的起搏信号消除。一种方案是预设一固定时间(例如20ms)为起搏脉冲的宽度，然后在起搏触发位置处从起搏脉冲的起点采用该固定时间拉平，如图8中右边图所示为将左边图中的起搏信号抹平后的效果。由于在心电信号上以起搏触发位置为中心固定抹去一段时间，而对于不同的病人或起搏器，起搏信号的脉冲宽度并不一定相同，因此就会导致起搏抹不全或多抹去的问题。例如从图8可以看出，图8中的起搏信号的脉冲宽度小于固定时间20ms，采用20ms的固定时间进行抹平处理后，心电波形上出现了台阶状的失真。

本实施例中，采用自适应的脉冲宽度进行起搏信号抹平，该自适应的脉冲宽度跟随起搏信号的脉冲宽度而变化。

请参考图9，本实施例的心电监护仪400包括心电电极410、前端处理模块420、第二后端处理模块430和人机交互设备440，心电电极410的输出端与前端处理模块420相连，前端处理模块420的输出端与第二后端处理模块430相连，第二后端处理模块430与人机交互设备440信号连接。

心电电极410与上述实施例中的心电电极相同，再此不做详细描述。

前端处理模块420包括第一采样单元421，第一采样单元421用于采用高频的第一采样率对检测的原始心电信号进行采样，采样点一方面用于起搏分析，起搏分析除了起搏信号识别、触发位置检测外，还需要得到起搏信号的各种参数信息，因此要求第一采样率足够高，以在起搏脉冲期间采集足够多个采样点，以便形成起搏信号形态。采样点另一方面作为生成心电波形的基础数据。

第二后端处理模块430用于根据第一采样率的采样点和起搏信号特征识别起搏信号，对识别出的起搏信号进行形态分析，得到该起搏信号的参数信息，其中参数信息至少包括脉冲宽度，第二后端处理模块430还用于获取起搏信号的位置信息，根据起搏信号的位置信息和脉冲宽度对心电信号进行起搏抹平处理。

在一具体实施例中，第二后端处理模块430包括起搏分析单元、抹平处理单元434、降采样单元435和心电分析单元436。起搏分析单元包括信号识别单元431、形态分析单元432和位置检测单元433。心电监护仪400的处理流程如图10所示，包括以下步骤：

步骤30，采用第一采样率对检测的原始心电信号进行采样。

步骤31，识别起搏信号。信号识别单元431根据第一采样率所得的采样点和起搏信号特征识别起搏信号。

步骤32，检测起搏位置。位置检测单元433在信号识别单元431识别出起搏信号后，获取起搏信号的位置信息。

步骤33，计算参数信息。形态分析单元432对识别出的起搏信号进行形态分析，得到该起搏信号的参数信息。

步骤34，抹平处理。抹平处理单元434根据起搏信号的位置信息和脉冲宽度对心电信号进行起搏抹平处理，具体为，根据起搏信号的位置信息确定该起搏信号在心电波形上的触发位置，以触发位置的起搏脉冲起点开始，采用该起搏信号的脉冲宽度进行抹平处理。

步骤35，降采样处理。降采样单元435用于在对心电信号进行起搏抹平处理后对心电信号进行降采样处理，例如将采样点由第一采样率降低到第二采样率，以便减少后续心电分析单元436的数据处理量。

步骤36，心电分析。心电分析单元436将经降采样处理后的数据处理后形成心电波形数据，并计算心电参数。

步骤37，显示抹平处理后的心电波形。

本领域技术人员应当理解，上述步骤中，步骤32和33的顺序可调换。

在另一具体实施例中，第二后端处理模块430还包括显示单元437，如图9所示，形态分析单元432对识别出的起搏信号的采样点进行形态分析，计算出起搏信号的各种参数，例如脉冲宽度、高度、极性、各起搏脉冲间隔以及和P-QRS-T波特征点的位置距离等，用户可采用上述实施例中的方案选择期望显示的起搏信号，显示单元437用于将起搏信号的采样点和参数信息进行可视化处理，并通过人机交互设备440显示给用户。

本实施例中，由于通过高频率采样可准确获得起搏信号的起搏位置脉冲宽度，在后续抹平处理中采用起搏信号的实际脉冲宽度和起搏位置对该起搏信号进行抹平，因此可准确剔除掉心电信号上叠加的起搏信号，避免对起搏信号多抹或少抹。另外，本实施例的起搏信号和心电信号的采集都采用高采样率，利用高频采样点进行起搏抹平处理，经过抹平处理后的心电波形在送入心电算法分析前，再进行降采样处理，这样可避免高频信号经低通滤波后导致的宽度拓宽问题。如图11所示为起搏心电波形采用起搏信号的实际宽度抹平的效果图。这种起搏抹平方式具备自适应性，也就是可以根据不同的病人起搏器，和实际的体表信号情况，自动选择合适的起搏抹平宽度，以最大程度保留心电信号的有效成分。

实施例5：

本实施例阐述了采用自适应的脉冲宽度进行起搏信号抹平的另一种方案。即起搏分析采用高频率采样方式，ECG采样仍使用传统的低频率采样方式，既可以通过高频率的起搏采样准确的识别起搏信号(包括双房和双室起搏)，又不增加ECG信号的处理复杂度和数据量，但将高频的起搏信号降低到低频时，其脉冲宽度会相应地展宽，因此本实施例中，在抹平处理之前，对起搏信号的展宽宽度进行估测。

如图12所示，本实施例的心电监护仪500包括心电电极510、前端处理模块520、第二后端处理模块530和人机交互设备540，前端处理模块520与实施例2中的前端处理模块220相同，包括第一采样单元521和第二采样单元523。第一采样单元521采用第一采样率对检测的原始心电信号进行采样，采集的信号输入第二后端处理模块530进行起搏分析。第二采样单元523采用第二采样率对检测的原始心电信号进行采样，采集的信号作为ECG信号输入第二后端处理模块530。其中第二采样率小于第一采样率。

第二后端处理模块530包括信号识别单元531、形态分析单元532、位置检测单元533、降频分析单元534、抹平处理单元535和心电分析单元536。信号识别单元531、形态分析单元532、位置检测单元533分别与实施例四中的对应单元相同，用于对采用第一采样率得到的采样点进行起搏分析。降频分析单元534用于分析起搏信号降频到ECG采样频率导致的宽度拓宽，首先计算第一采样率与第二采样率的差值，然后根据差值和起搏信号第一采样率检测的脉冲宽度和高度，并结合两种采样率的采样带宽，计算起搏信号展宽后的脉冲宽度。抹平处理单元535根据起搏信号的位置信息和展宽后的脉冲宽度对心电信号进行起搏抹平处理，心电分析单元536对抹平处理后的心电信号进行心电分析，并通过人机交互设备540显示心电波形。

起搏信号展宽后的脉冲宽度除了采用实际计算出的宽度，也可以采用档位选择的方式确定展宽后的脉冲宽度，例如在具体实施例中，第一采样率与第二采样率以及对应的采样带宽是固定的，因此可预先设计一个查找表，将起搏信号的拓展宽度划分为若干档，例如划分为5ms、10ms、15ms、20ms等四档，每个展宽档对应起搏信号第一采样率检测的脉冲宽度和高度的一个区间，因此在另外的实施例中，降频分析单元534还可以根据起搏信号的第一采样率检测的脉冲宽度和高度，确定其宽度区间，从而通过查找表确定该起搏信号的拓展档。

本实施例中通过对起搏信号进行降频分析，采用展宽后的起搏脉冲宽度进行后续的起搏抹平处理，取得了处理器资源和抹平处理的平衡，尽可能避免多抹的同时，降低了处理器的资源使用。

本领域技术人员应当理解，在实施例4和5中，起搏信号的位置信息还可以通过硬件获得，如采用实施例3中的方案得到起搏信号的位置信息。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关硬件完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘或光盘等。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，可以对上述具体实施方式进行变化。

技术问题

问题的解决方案

发明的有益效果

Claims (25)

1.一种起搏信号处理方法,其特征在于包括：

检测生物体的原始心电信号，所述原始心电信号包括由所述生物体的心脏产生的生物电信号和由植入所述生物体心脏的起搏器所产生的起搏信号；

采用第一采样率对检测的原始心电信号进行采样，所述第一采样率的采样间隔小于起搏信号的脉冲宽度，以使得采样点足够形成起搏信号形态；

根据第一采样率的采样点和起搏信号特征识别起搏信号；

获取起搏信号的位置信息；

根据起搏信号的位置信息在位于第一显示区域的心电波形上采用预设标记描记出起搏信号的触发位置，所述心电波形根据对所述原始心电信号采样得到的心电波形数据生成，所述心电波形数据采用第二采样率得到，所述第二采样率小于第一采样率；

根据用户在心电波形上的选择确定关联的起搏信号；

在第二显示区域显示所述关联的起搏信号的细节信息，所述细节信息包括起搏信号的形态和/或参数信息。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述起搏信号的形态通过以下方式获得：

对识别出的起搏信号进行形态分析，得到该起搏信号的参数信息；或

获取起搏信号的位置信息前后设定时间段的采样点，将设定时间段的采样点处理为波形数据，得到起搏信号的形态。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据用户在心电波形上的选择确定关联的起搏信号：检测用户选择的心电波形上的起搏信号的触发位置，将该触发位置对应的起搏信号确定为关联的起搏信号。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据用户在心电波形上的选择确定关联的起搏信号：

检测用户在第一显示区域的心电波形上选择的心搏波；

确定与该心搏波关联起搏信号。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当关联起搏信号有多个时，在第二显示区域排列多个关联起搏信号的细节信息。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，确定属于该心搏波的起搏信号包括：计算各起搏信号和相邻心搏波的距离，根据起搏信号和相邻心搏波的距离确定出该心搏波所有的起搏信号。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述描记还用于反映起搏特性。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获取起搏信号的位置信息包括：从采用数字软件方式识别出的起搏信号中得到起搏信号的位置信息；或将原始心电信号中的起搏信号和预设阈值输入比较器比较，根据比较器的输出电平检测起搏信号的位置信息。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参数信息包括脉冲宽度、高度、极性、起搏间期、起搏类型以及起搏脉冲和P-QRS-T波特征点的位置距离中的至少一个。

10.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，起搏信号的细节信息为单个起搏信号的细节信息、多个起搏信号的叠加或多个起搏信号的平均，所述多个起搏信号的叠加为不同心电导联采集到的同一触发位置、相同类型的起搏信号的细节信息的重叠，所述多个起搏信号的平均为设定时段内同一心电导联采集到的多个相同类型的起搏信号的细节信息的平均。

11.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述参数信息包括脉冲宽度，所述方法还包括根据起搏信号的位置信息和脉冲宽度对心电信号进行起搏抹平处理。

12.一种起搏信号处理***,其特征在于包括：

用于检测生物体的原始心电信号的单元，所述原始心电信号包括由所述生物体的心脏产生的生物电信号和由植入所述生物体心脏的起搏器所产生的起搏信号；

第一采样单元，用于采用第一采样率对检测的原始心电信号进行采样，所述第一采样率的采样间隔小于起搏信号的脉冲宽度，以使得采样点足够形成起搏信号形态；

信号识别单元，用于根据第一采样率的采样点和起搏信号特征识别起搏信号；

心电分析单元，用于根据对所述原始心电信号采用第一采样率或第二采样率采样得到的采样点生成心电波形数据，并通过人机交互设备将心电波形显示在第一显示区域，所述第二采样率小于第一采样率；

位置检测单元，用于获取起搏信号的位置信息，并根据起搏信号的位置信息在位于第一显示区域的心电波形上采用预设标记描记出该起搏信号的触发位置；

显示单元，用于根据用户在心电波形上的选择确定关联的起搏信号，在第二显示区域显示所述关联的起搏信号的细节信息，所述细节信息包括起搏信号的形态和/或参数信息。

13.如权利要求12所述的***，其特征在于还包括：

形态分析单元，其用于对识别出的起搏信号进行形态分析，得到该起搏信号的参数信息；或者获取起搏信号的位置信息前后设定时间段的采样点，将设定时间段的采样点处理为波形数据，得到起搏信号的形态。

14.如权利要求12或13所述的***，其特征在于，显示单元检测用户选择的心电波形上的起搏信号的触发位置，将该触发位置的起搏信号的细节信息显示在第二显示区域。

15.如权利要求12或13所述的***，其特征在于，显示单元用于检测用户在第一显示区域的心电波形上选择的心搏波，确定与该心搏波关联起搏信号，在第二显示区域显示所述关联起搏信号的细节信息。

16.如权利要求15所述的***，其特征在于，当关联起搏信号有多个时，显示单元在第二显示区域排列多个关联起搏信号的细节信息。

17.如权利要求15所述的***，其特征在于，显示单元在确定属于该心搏波的起搏信号时，根据起搏信号和相邻心搏波特征点的位置距离确定出该心搏波所有的起搏信号。

18.如权利要求12或13所述的***，其特征在于，所述心电波形由第一采样单元采用第一采样率对心电信号进行采样并分析后得到，或所述心电波形由第二采样单元采用第二采样率对心电信号进行采样并分析后得到，所述第二采样率小于第一采样率。

19.如权利要求12或13所述的***，其特征在于，位置检测单元用于从采用数字软件方式识别出的起搏信号中得到起搏信号的位置信息；或位置检测单元将原始心电信号中的起搏信号和预设阈值输入比较器比较，根据比较器的输出电平检测起搏信号的位置信息。

20.如权利要求12或13所述的***，其特征在于，所述参数信息包括脉冲宽度、高度、极性、起搏间期、起搏类型以及起搏脉冲和P-QRS-T波特征点的位置距离中的至少一个。

21.如权利要求12或13所述的***，其特征在于，起搏信号的细节信息为单个起搏信号的细节信息、多个起搏信号的叠加或多个起搏信号的平均，所述多个起搏信号的叠加为不同心电导联采集到的同一触发位置、相同类型的起搏信号的细节信息的重叠，所述多个起搏信号的平均为设定时段内同一心电导联采集到的多个相同类型的起搏信号的细节信息的平均。

22.如权利要求12或13所述的***，其特征在于，所述参数信息包括脉冲宽度，所述***还包括用于根据起搏信号的位置信息和脉冲宽度对心电信号进行起搏抹平处理的抹平处理单元。

23.一种心电监护仪，其特征在于包括：

心电电极，用于与生物体表接触，检测生物体的原始心电信号，所述原始心电信号包括由所述生物体的心脏产生的生物电信号和由植入所述生物体心脏的起搏器所产生的起搏信号；

前端处理模块，所述前端处理模块包括第一采样单元，第一采样单元用于采用第一采样率对检测的原始心电信号进行采样，所述第一采样率的采样间隔小于起搏信号的脉冲宽度，以使得采样点足够形成起搏信号形态；

第一后端处理模块，所述第一后端处理模块用于根据第一采样率的采样点和起搏信号特征识别起搏信号，对识别出的起搏信号进行形态分析，得到该起搏信号的参数信息，根据对所述原始心电信号采样得到的的采样点生成心电波形数据，并将心电波形显示在第一显示区域；第一后端处理模块还用于获取起搏信号的位置信息，根据起搏信号的位置信息在位于第一显示区域的心电波形上采用预设标记描记出起搏信号的触发位置，并根据用户在心电波形上的选择确定关联的起搏信号，生成用于在第二显示区域进行显示的关联起搏信号的细节信息的显示数据，所述细节信息包括起搏信号的形态和/或参数信息；

人机交互设备，其与第一后端处理模块信号连接，用于为用户提供可视化的显示输出，并接收用户输入的操作指令。

24.如权利要求23所述的心电监护仪，其特征在于，关联起搏信号为经用户在心电波形上选择的起搏信号触发位置所确定的起搏信号；或者关联起搏信号为经用户在心电波形上选择心搏波所确定的起搏信号。

25.如权利要求23所述的心电监护仪，其特征在于，第一后端处理模块根据识别出的起搏信号直接获得位置信息；或所述前端处理模块还包括电连接的高通滤波器和比较器，所述高通滤波器输入原始心电信号，滤除心搏后输出起搏信号，所述比较器的两个信号输入端分别用于输入起搏信号和阈值电压，输出端连接到第一后端处理模块，第一后端处理模块根据比较器输出的电平判断起搏信号的触发位置并获取位置信息。

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