CN113573638A - 使用希尔伯特变换的心电图信号幅度的测量装置、方法和计算机可读记录介质 - Google Patents

使用希尔伯特变换的心电图信号幅度的测量装置、方法和计算机可读记录介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种使用希尔伯特变换的心电图信号幅度的测量装置，其中，包括：接收单元，用于接收测量的心电图信号；转换单元，用于对接收的所述心电图信号进行希尔伯特变换；以及测量单元，用于根据希尔伯特变换的心电图信号获得所述心电图信号的幅度。

Description

使用希尔伯特变换的心电图信号幅度的测量装置、方法和计 算机可读记录介质
技术领域
本发明涉及一种使用希尔伯特变换的心电图信号幅度的测量装置和方法，以及计算机可读记录介质。
背景技术
在使用医学图像(超声、MT、CT)进行诊断时，心电图(心电图)信号不仅用于提取图像信息，还用于提取身体特定点的图像。
如图1a所示，可以将心电图信号1的波形显示为以由心脏收缩产生的电流与电位差之间的基线(BaseLine，BL)为中心的曲线。通常，在心电图信号1的一个周期内连续产生P波、Q波、R波、S波和T波。P波代表心房收缩，一系列Q波、R波和S波(QRS波群)代表心室收缩，T波代表心室舒张所出现的特征。
对于使用心电图的健康监测，心电图信号中的P波、R波和T波的大小是非常重要的因素。但是，相关学会或机构没有关于测量这些P波、R波和T波的大小的国际法规。
通常，如图1a所示，P波、R波、T波的大小是指从基线(BL)到P波、R波、T波的峰值的高度，在R波的情况下，也意味着从Q波或S波的低值的波峰到R波的波峰的高度。
然而，如图1b所示，由于心电图信号1的基线BL受低频或高频噪声的影响很大，因此，当以基线(BL)为中心测量P、R和T波的幅度时，很难获得可靠的P、R和T波。
在图1b中，附图标记10表示包含噪声的心电图信号，附图标记20表示通过使用0.67Hz的高通滤波器去除噪声的心电图信号。
作为相关技术，韩国专利申请公开号2014-0144132(“心电图信号检测方法、心电图信号显示方法和心电图信号检测装置”，2014年12月18日)。
发明内容
要解决的技术问题
根据本发明的一实施例，提供一种能够获得高度可靠的P波、R波和T波幅度的使用希尔伯特变换的心电图信号幅度的测量装置和方法，以及计算机可读记录介质。
技术方案
根据本发明的一实施例，本发明的使用希尔伯特变换的心电图信号幅度的测量装置，其中，包括：接收单元，用于接收测量的心电图信号；转换单元，用于对接收的所述心电图信号进行希尔伯特变换；以及测量单元，用于根据希尔伯特变换的所述心电图信号获得所述心电图信号的幅度。
根据本发明的一实施例，所述测量单元包括：第一模块，用于创建以所述心电图信号的值为实值，以希尔伯特变换的所述心电图信号的值为虚值的作为时间响应曲线的奈奎斯特图；第二模块，使用圆拟合方法来拟合所创建的所述奈奎斯特图；以及第三模块，用于获取拟合的所述奈奎斯特图上形成的圆的直径作为所述心电图信号的幅度。
在拟合的所述奈奎斯特图上形成的圆的直径与所述心电图信号的P波、R波、T波的幅度成正比。
所述第三模块用于在所述奈奎斯特图中包括的曲线形状中，与最早形成的第一曲线形状对应的第一圆的直径作为所述心电图信号P波的大小，与相比所述第一曲线形状晚形成的第二曲线形状对应的第二圆的直径作为所述心电图信号的R波的大小，与在所述第二曲线形状之后形成的第三曲线形状对应的第三圆的直径作为所述心电图信号的T波的大小。
所述P波或T波的幅度是所述心电图信号的基线到所述P波或T波峰值的高度，所述R波的幅度是从Q波或S波中具有较低值的峰值到所述R波的峰值的高度。
根据本发明的第二实施例，使用希尔伯特变换的心电图信号幅度的测量方法，其中，包括：从接收单元接收已测量的心电图信号的第一步骤；
转换单元中，将接收到的所述心电图信号进行希尔伯特变换的第二步骤；以及测量单元中，基于希尔伯特变换的所述心电图信号获得所述心电图信号的幅度的第三步骤。
根据本发明的第三实施例的计算机可读记录介质，其中，记录用于执行使用上述希尔伯特变换的心电图信号的幅度的测量方法的程序。
有益效果
根据本发明的一实施例，将心电图信号转换为希尔伯特变换，通过基于希尔伯特变换的心电图信号获得心电图信号的幅度，使用基线BL，可以获得比获得P、R和T波幅值的方法更可靠的P、R和T波幅值。
附图说明
图1a是说明通常心电图信号的图；
图1b是示出包括噪声的心电图信号和去除了噪声的心电图信号的图；
图2是根据本发明的实施例的用于使用希尔伯特变换的心电图信号的幅度的测量装置的框图；
图3a显示心电图信号；
图3b是图示心电图信号和希尔伯特变换的心电图信号之间的比较的图；
图3C是示出通过使用心电图信号值作为实值并且使用希尔伯特变换的心电图信号值作为虚值而创建的奈奎斯特图的图；
图3d是用于说明使用圆形拟合方法从拟合的奈奎斯特图获得心电图信号的幅度的过程的图。
图4是示出根据本发明的实施例的使用希尔伯特变换的心电图信号的幅度的测量方法的流程图。
具体实施方式
本发明的实施例可以以各种其他形式进行修改，并且本发明的范围不仅限于以下描述的实施例。附图中元件的形状和尺寸为了清楚描述可能被夸大，附图中相同附图标记表示的元件为相同元件。
图2是根据本发明的实施例的用于使用希尔伯特变换的心电图信号的幅度的测量装置的框图。图3a显示心电图信号，图3b是图示心电图信号和希尔伯特变换的心电图信号之间的比较的图。图3C是示出通过使用心电图信号值作为实值并且使用希尔伯特变换的心电图信号值作为虚值而创建的奈奎斯特图的图。图3d是用于说明使用圆形拟合方法从拟合的奈奎斯特图获得心电图信号的幅度的过程的图。
首先，如图2所示，根据本发明实施例的利用希尔伯特变换的心电图信号幅值的测量装置200包括：接收单元210，用于接收测量的心电图信号；转换单元220，用于对接收的心电图信号进行希尔伯特变换；以及测量单元230，用于根据希尔伯特变换的心电图信号获得心电图信号的幅度。
具体地，接收单元210可以接收从外部测量的心电图信号，并将接收到的心电图信号发送到转换单元220。
转换单元220可以对从接收单元210接收的心电图信号进行希尔伯特变换。
上述希尔伯特变换在保持心电图信号的幅度的同时，在负频率处仅将相位偏移+π/2，在正频率处仅将相位偏移-π/2。实信号可以扩展到复数维度，从而更容易分析幅度和相位。即，当实信号为x(t)，希尔伯特变换后的信号为x^(t)时，得到复维扩展的信号xp(t)＝x(t)+jx^(t)。
图3a以示例的方式示出心电图信号300，图3b示出心电图信号301与希尔伯特变换的心电图信号302之间的比较。
然后，测量单元230可以基于希尔伯特变换的心电图信号获得心电图信号的幅度。为此，测量单元230可以包括第一模块231、第二模块232以及第三模块233。
第一模块231用于创建心电图信号的值为实值，并且希尔伯特变换的心电图信号的值为虚值的作为时间响应曲线的奈奎斯特图。创建的奈奎斯特图可以被传输到第二模块232。通常，需要说明的是，奈奎斯特曲线是指根据频率变化的频率响应曲线，而在本发明中，是根据时间变化的时间响应曲线。
图3C示出通过使用心电图信号值作为实值和希尔伯特变换的心电图信号值作为虚值创建的奈奎斯特图。从图3C的奈奎斯特图中可以看出，形成了三个不同直径的曲线形状303、304、305。
即，当通过使用心电图信号值作为实值和希尔伯特变换的心电图信号值作为虚值来创建奈奎斯特图时，随着时间的流逝，由于心电图信号以P波、R波和T波的顺序出现，因此可以顺序地形成第一曲线形状305、第二曲线形状303以及第三曲线形状304。
此时，第一曲线形状305为后述的第一圆305a，第二曲线形状303为后述的第二圆303a，第三曲线形状304为第三圆304a。
第二模块232可以使用圆拟合方法来拟合所创建的奈奎斯特图。
图3d示出使用圆形拟合方法拟合的奈奎斯特图。如图3d所示，通过圆拟合的方法可以得到三个不同直径的圆303a、304a、305a。
从包含噪声的圆形状的数据计算圆的直径时，若使用圆拟合法求出圆的直径，则具有可以平均去除圆形状中包含的噪声的优点。
另外，若峰值如心电图信号由顶点和谷组成，而若谷数据部分充满噪声，则使用上述圆形拟合方法时，仅使用噪声较小的顶点的局部数据就可以获得圆的直径。
第三模块233可以获得拟合奈奎斯特图上形成的圆的直径作为心电图信号的幅度。此时，拟合奈奎斯特图上形成的圆的直径可以与心电图信号的P波、R波和T波的幅度成正比。
具体地，第三模块233用于在第一模块231创建的奈奎斯特图中包括的曲线形状中，最早形成的第一曲线305对应的第一圆305a的直径作为心电图信号的P波的大小，与在第一曲线形状305之后形成的第二曲线形状303相对应的第二圆303a的直径作为心电图信号的R波的大小，可以得到与比第二曲线形状303晚形成的第三曲线形状304对应的第三圆304a的直径作为心电图信号的T波的幅度。
如图3C所示，拟合的奈奎斯特图中包括的三个圆中最小的圆305a的直径是心电图信号中P波的大小，拟合奈奎斯特图中包含的三个圆中的中径圆304a的直径为心电图信号中T波的大小，拟合奈奎斯特图中包括的三个圆中直径最大的圆303a的直径可以是心电图信号中R波的大小。
同时，根据本发明，P波或T波的幅度是基于心电图信号的基线(参见图1a的BL)到P波或T波峰值的高度，R波的幅度可以定义为从具有较低值的Q波或S波的峰值到R波的峰值的高度。
如上所述，根据本发明的一实施例，基于希尔伯特变换的心电图信号获得希尔伯特变换的心电图信号和心电图信号的幅度，从而使P波、R波、幅度与获得T波幅度的方法相比，可以获得具有高可靠性的P波、R波和T波。
同时，图4是示出根据本发明实施例的使用希尔伯特变换的心电图信号的幅度的测量方法的流程图。
以下，将参照图1至图4详细描述根据本发明一实施例的使用希尔伯特变换的心电图信号的幅度的测量方法。然而，为了简化本发明，将省略与先前在图1至图3d中描述的细节重叠的细节的描述。
根据本发明的一实施例的使用希尔伯特变换的心电图信号的幅度的测量方法包括接收单元210接收已测量的心电图信号的步骤S401。接收到的心电图信号可以被发送到转换单元220。
然后，转换单元220可以对接收到的心电图信号进行希尔伯特变换S402。
最后，测量单元230可以基于希尔伯特变换的心电图信号来测量心电图信号的幅度S403。
具体地，测量单元230的第一模块231可以创建将心电图信号值为实值且希尔伯特变换后的心电图信号值为虚值的作为时间响应曲线的奈奎斯特图。创建的奈奎斯特图可以被传输到第二模块232。通常，奈奎斯特曲线是指根据频率变化的频率响应曲线，而在本发明中，如上所述，是指根据时间变化的时间响应曲线。
然后，测量单元230的第二模块232可以使用圆拟合方法来拟合所创建的奈奎斯特图。
最后，测量单元230的第三模块233可以获得在拟合奈奎斯特图上形成的圆的直径作为心电图信号的幅度。
具体地，第三模块233用于在第一模块231创建的奈奎斯特图中包括的曲线形状中，与最早形成的第一曲线形状305对应的第一圆305a的直径作为心电图信号P波的大小，与比第一曲线形状305晚形成的第二曲线形状303对应的第二圆303a的直径作为心电图信号的R波的大小，与在第二曲线形状303之后形成的第三曲线形状304对应的第三圆304a的直径作为心电图信号的T波的大小。
如上所述，根据本发明的一实施例，将心电图信号转换为希尔伯特变换，通过基于希尔伯特变换的心电图信号计算心电图信号的幅度，使用基线BL，可以获得相比获得P、R、T波幅值的方法更可靠的P、R、T波幅值。
在描述本发明时，“～单元”是指处理器、由处理器以各种方式执行的程序指令、软件模块、微代码、计算机程序产品、逻辑电路、专用集成电路、固件等多种方式实现。
上述根据本发明实施例的使用希尔伯特变换的心电图信号的幅度的测量方法可以产生为要在计算机上执行并存储在计算机可读记录介质中的程序。计算机可读记录介质的示例包括ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘和光学数据存储设备。此外，计算机可读记录介质分布在通过网络连接的计算机***中，使得计算机可读代码能够以分布式方式存储和执行。并且本发明所属领域的程序员可以容易地推断出用于实现所述方法的功能程序、代码和代码段。
本发明并不被上述实施例和附图限定。所附权利要求旨在限制权利范围，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术范围的情况下，对本领域技术人员显而易见的是，可以进行各种类型的替换、修改和改变。

Claims (7)

1.一种使用希尔伯特变换的心电图信号幅度的测量装置，其中，包括：
接收单元，用于接收测量的心电图信号；
转换单元，用于对接收的所述心电图信号进行希尔伯特变换；以及
测量单元，用于根据希尔伯特变换的所述心电图信号获得所述心电图信号的幅度。
2.根据权利要求1所述的使用希尔伯特变换的心电图信号幅度的测量装置，其中，
所述测量单元包括：
第一模块，用于创建以所述心电图信号的值为实值，以希尔伯特变换的所述心电图信号的值为虚值的作为时间响应曲线的奈奎斯特图；
第二模块，使用圆拟合方法来拟合所创建的所述奈奎斯特图；以及
第三模块，用于获取拟合的所述奈奎斯特图上形成的圆的直径作为所述心电图信号的幅度。
3.根据权利要求2所述的使用希尔伯特变换的心电图信号幅度的测量装置，其中，在拟合的所述奈奎斯特图上形成的圆的直径与所述心电图信号的P波、R波、T波的幅度成正比。
4.根据权利要求2所述的使用希尔伯特变换的心电图信号幅度的测量装置，其中，
所述第三模块用于在所述奈奎斯特图中包括的曲线形状中，与最早形成的第一曲线形状对应的第一圆的直径作为所述心电图信号P波的大小，与相比所述第一曲线形状晚形成的第二曲线形状对应的第二圆的直径作为所述心电图信号的R波的大小，与在所述第二曲线形状之后形成的第三曲线形状对应的第三圆的直径作为所述心电图信号的T波的大小。
5.根据权利要求3所述的使用希尔伯特变换的心电图信号幅度的测量装置，其中，
所述P波或T波的幅度是所述心电图信号的基线到所述P波或T波峰值的高度，所述R波的幅度是从Q波或S波中具有较低值的峰值到所述R波的峰值的高度。
6.一种使用希尔伯特变换的心电图信号幅度的测量方法，其中，包括：
接收单元接收已测量的心电图信号的第一步骤；
转换单元中，将接收到的所述心电图信号进行希尔伯特变换的第二步骤；以及
测量单元中，基于希尔伯特变换的所述心电图信号获得所述心电图信号的幅度的第三步骤。
7.一种计算机可读记录介质，其中，用于记录执行权利要求6所述的方法的程序。
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