基于小波变换和K-means聚类算法的心电信号特征提取

目的研究一种基于小波变换和K-means聚类算法的心电信号特征提取方法,根据特征点信息判断心电是否正常。方法利用小波变换和形态学滤波方法去除工频干扰、肌电干扰和基线漂移等主要的噪声之后,利用K-Means聚类算法提取出心电信号的QRS波群,P波和T波这3个主要的特征点,实现心电智能诊断。结果实验数据取自MIT-BIH数据库,多次实验结果显示QRS波群的阳性检测度(P+)达到99.68%和灵敏度(Se)达到99.21%,P波和T波的检测准确度分别达91.43%和97.01%。结论相对于其它方法,本文心电特征提取方法准确度较高,具有一定参考价值;在移动医疗和临床医疗方面具有一定实用价值。     

心电基线漂移去除方法的比较研究

基线漂移可严重影响心电信号的分析与处理.滤波法和拟合基漂法是去除心电基线漂移的两类主要算法.本文讨论了形态滤波、中值滤波、线性相位FIR滤波、小波变换、形态和小波相结合、中值滤波和小波相结合等去除基漂的滤波方法,并与导数法与坐标法这两类基漂拟合方法进行了对比.实验结果表明,滤波法实现简单,但精度较低;分段拟合法去除基漂的效果更好,有自适应的特性而且失真较小.无论是实时性还是准确性,基漂拟合法都比滤波法更有优势;但某些场合下,基漂拟合点的提取十分困难,此时只能使用滤波法.本文比较了基漂去除的常用方法,从而为基漂去除方法的选择提供参考.     

基于最优化函数拟合的P波检测方法的研究(英文)

目的针对不同心电图中P波位置、形状差异较大且易受干扰影响而难以准确识别的问题,本文提出了一种基于最优区间函数拟合的P波识别方法。方法该方法首先在局部范围内变化函数拟合区间,然后在每个区间内用二次函数对P波按最小二乘法原理逼近,通过对比拟合误差,找出P波的最优拟合区间,最后利用在最优拟合区间上的拟合求出P波的各特征点。结果经MIT-BIH心电数据库的心电数据验证,该方法准确有效。结论本算法对心率变化大和小P波的心电图P波识别均具有较好的效果,同时具有一定的抗干扰能力,尤其是漏检的发生率极低。     

健康人睡眠期间心电图波形变化探究

目的探究健康人在睡眠期间心电图波形(electrocardiogram,ECG)的变化规律。方法通过对ISRUC数据库中健康受试者睡眠期间心电信号进行处理,首次提出基于稳定信号的数据分段与特征标准化方法,得到32个波形特征(包括7个本文新提出的特征),并对睡眠期间心电图波形变化进行归纳。结果数据分段与特征标准化方法可以消除卧位的影响;随着受试者睡眠加深,大部分间期特征显著增加(P0.001);受试者入睡后,R波升高,T波峰值显著降低且终点变浅,RT峰值电势差显著增加(P0.001)。结论健康受试者入睡后心室除极强度增加、复极强度减弱,本文新提出的七个特征更有效地反映了这些变化。     

基于能量变换与小波分解的QRS波群检测算法

目的 使用能量变换与小波分解的联合算法检测心电信号QRS波群的特征点,为心电信号的自动分析提供新的手段.方法 能量变换是基于信号的局部特征的,可以有效地突出信号的峰点或谷点;小波分解对信号做多分辨率分解,可以突出信号的特征信息;两种方法的结合更利于QRS波群的检测.结果 使用30例样本检测算法性能,证明联合算法能够提高信噪比,对特征点的定位准确可靠.经MIT/BIH心电数据库的检测验证,其R波定位的正确率高达99.79%.使用心率趋势图分析计算结果,不仅可以完全纠正误检和漏检,而且能够定位异常的心搏.结论 本算法能够准确、实时地识别被噪声严重干扰的心电信号的QRS波群,因而在心电信号的自动分析中有很好的应用前景.     

可穿戴电容耦合式电极在载人航天心电检测中的应用

目的研究可穿戴的小尺寸电容耦合式电极在载人航天中的应用问题。方法针对电极尺寸减小对信号幅值和噪声带来的影响,在系统设计中采用动态驱动屏蔽的电极结构、噪声性能优良的阻抗转换放大器等措施提高信噪比,并采用小波阈值滤波算法去噪。结果相比直径4 cm电极,直径2 cm电容耦合式电极采集的信号幅值减小,但心电信号P波、QRS波、T波均得到完整检测,并在降低界面噪声方面具有一定的优势。小波阈值滤波有效消除噪声。结论本文所设计的使用小尺寸电容耦合式电极的心电检测系统实现了隔着衣服对心电信号的非接触式检测,信号波形清晰完整,可以满足航天医学监护要求。     

应用Meyer小波消除ECG的基线漂移

目的提出Meyer多分辨率逼近的新方法,消除心电信号基线漂移。方法带基线漂移的心电信号减去其在V9上的正交投影就基本消除了基线漂移。通过多分辨率逼近的数值分析,讨论了小波基的选择,正交投影的选择和数据长度的选择。对目前此类算法因缺少定量化分析方法而难以进行效果的比较,提出算法精度的定量化分析方法,构建算法效果比较的共同基础。结果应用算法于MIT-BIH数据库中具有严重基线漂移的心电数据,采用Meyer小波,带基线漂移的心电信号在V9上的正交投影和基线漂移的差异为(0.3±3.6)μV。结论应用Meyer小波在层次9上消除30 s左右ECG的基线漂移是合适的。     

Elimination of ECG Baseline Drift Using Meyer Wavelet.

目的 提出Meyer多分辨率逼近的新方法,消除心电信号基线漂移.方法 带基线漂移的心电信号减去其在V9上的正交投影就基本消除了基线漂移.通过多分辨率逼近的数值分析,讨论了小波基的选择,正交投影的选择和数据长度的选择.对目前此类算法因缺少定量化分析方法而难以进行效果的比较,提出算法精度的定量化分析方法,构建算法效果比较的共同基础.结果 应用算法于MIT-BIH数据库中具有严重基线漂移的心电数据,采用Meyer小波,带基线漂移的心电信号在V9上的正交投影和基线漂移的差异为(0.3 ±3.6) μV.结论 应用Meyer小波在层次9上消除30 s左右ECG的基线漂移是合适的.     

基于脉搏波速法的无创连续血压检测系统

目的设计基于脉搏波速法的无创连续血压测量系统。方法分析基于脉搏波传导时间计算动脉血压的原理，提出脉搏波传导时间与血压的关系方程，并论述了方程参数标定方法。根据心电与脉搏波信号的特点，采用数字信号处理器和16位A／D等先进的电子器件设计了同步采集心电和脉搏波信号，准确计算脉搏波传导时间并计算动脉血压的仪器。结果实验表明，仪器的测量误差优于AAMI推荐标准。结论本系统能满足无创连续血压测量的基本要求，已应用于航天员日常训练。     

结合静态小波变换的自适应窗口可除颤节律检测

目的为克服固定时间窗口分段导致R波截断的缺点,提出一种新的分段方法——固定R波个数的自适应窗口分段法,用于可除颤节律检测。方法首先用波谷波峰法定位ECG信号R波,以5个R波长度为窗口大小自适应分段ECG信号,得到每段信号能量、复杂度、时间长度时域特征;其次再对每段信号进行静态小波变换,获取每层小波系数与原始分段信号的相关系数时频特征;最后混合时域、时频域两类特征,输入到支持向量机、k-近邻、随机森林分类器进行信号分类,实现可除颤节律检测。结果在CUDB和VFDB两个开源数据库上对新算法进行验证比较,其准确率最高分别为:98.12%、97.19%;敏感度最高分别为:97.20%、95.88%;特异性最高分别为:98.72%、97.96%。结论新算法能够很好地实现可除颤节律的检测。     

Automated knowledge-guided segmentation of colonic walls for computerized detection of polyps in CT colonography

PURPOSE: We have developed a novel automated technique for segmenting colonic walls for the application of computer-aided polyp detection in CT colonography. In particular, the technique was designed to minimize the presence of extracolonic components, such as small bowel, in the segmented colon. METHODS: The segmentation technique combines an improved version of our previously reported anatomy-oriented colon segmentation technique with a colon-based analysis step that performs self-adjusting volume-growing within the colonic lumen. Extracolonic components are eliminated by intersecting of the resulting two segmentations, so that the colonic walls remain in the intersection. The technique was evaluated on 88 CT colonography datasets. The colon segmentations were evaluated subjectively by four radiologists, as well as objectively by performance of an automated polyp detection on the segmentation. For comparison, the tests were also performed for the anatomy-oriented colon segmentation technique. RESULTS: On average, the technique covered 98% of the visible colonic walls. Approximately 50% of the extracolonic components remaining in the anatomy-oriented segmentation were removed, but 10-15% of the segmentation still contained extracolonic components. The dataset-based false-positive rate of the automated polyp detection was improved by 10% without compromising the 100% case-based sensitivity, and the case-based false-positive rate was improved by 15% over the previous false-positive rate. CONCLUSIONS: The technique segments practically all of the colonic walls in the region of diagnostic quality with a large reduction in the amount of extracolonic components over our previously used technique. The new segmentation improves the specificity of our computer-aided polyp detection scheme significantly without any degradation in detection sensitivity.     

Improved accuracy of noninvasive electron beam coronary angiography

OBJECTIVES: We investigated the effect of electrocardiographic (ECG) triggering on the accuracy of coronary electron-beam angiography (EBA) as compared with invasive angiography. METHODS: One hundred thirty-three patients with suspected coronary disease were studied with intravenous coronary EBA and conventional coronary angiography. Patients were divided into 2 groups based upon ECG triggering on the EBA study. Patients were divided into 2 groups based upon different ECG triggering used: 80% R-R interval trigger method (group 1, n = 53) and end-systolic triggering (group 2, n = 80). End-systolic ECG triggering, which started at the end of the T wave in each study, was based on baseline heart rate. RESULTS: Overall sensitivity to detect a > or = 50% luminal stenosis was 69% in group 1 and 91% in group 2 (P = 0.002); specificity was 82% and 94% in group 1 and group 2, respectively (P < 0.001). Using newer triggering techniques (group 2) with EBA, the sensitivity, specificity, and accuracy for patients with disease of the left main coronary artery or 3 vessel disease was 100%, 94%, and 98%, respectively. Nonassessability of coronary segments on 3D-EBA images was reduced from 35% in group 1 to 9% in group 2 patients (P < 0.001). The number of motion-free coronary images increased from 67% to 95% from group 1 to group 2 (P < 0.0001). CONCLUSION: End-systolic ECG triggering improves accuracy, image quality, and assessability of segments of coronary EBA for the detection of angiographic coronary artery disease.     

心音自动分段算法研究

目的 实现心音信号的自动分段：第一心音、收缩期、第二心音、舒张期。方法 提出了一种新的无需心电参考的心音自动分段算法,首先用最优的小波阈值滤波技术对心音信号预处理,保留并突出心音信号的基本特征;然后利用希尔伯特变换提取信号包络,对包络信号采取一定策略实现心音的自动定位。结果 对临床采集得到的大量正常人心音与心脏病人心音数据对算法进行验证,尽管心音信号复杂多样,用此算法的正确分段率超过95％。结论 心音自动分段算法正确率高,鲁棒性强,为各种心脏病的进一步诊断奠定了良好的基础。     

94名飞行员加压呼吸训练中的心电图变化分析

目的根据飞行员加压呼吸训练中心电图的改变特征,为加压呼吸耐力的评定提供生理依据。方法分析2000～2004年间94名飞行员在行地面加压呼吸训练时的心电图变化特点。94名飞行员均进行余压值分别为5.88kPa(44.1mmHg)、7.84kPa(58.8mmHg)以及9.80kPa(73.5mmHg)的加压呼吸训练,持续时间3min,间隔休息5min。在实施各余压值加压时进行标准肢体导联心电监测,每分钟记录1次。结果加压呼吸训练中心电图变化特征为:心率随加压值的增高而增加,期前收缩、传导阻滞等心律失常偶有发生(共计7.4%)。心电图波形以P波电压增加最常见,其次是T波降低;P-R间期随余压值增加而减小,各组与未加压时比较有显著差异(P<0.05)。T波电压呈递减趋势,仅在9.80kPa时与地面比较有显著性差异(P<0.05)。P波电压变化较显著,余压值达9.80kPa时较地面未加压时增加了48.0%,呈递增趋势,有显著性差异(P>0.05)。结论对加压呼吸训练中出现的窦性心律不齐,偶发房性、室性期前收缩等在卸压后可自行消失,可评定为加压呼吸耐力合格。对房室传导阻滞、P波游走等异常心电图,应结合血压、主观反应做出耐力合格或不合格结论。     

心电图病理性Q波判断梗塞心肌的局限性：与PET／FDG比较

对３１例具有病理性Ｑ波的心肌梗塞患者进行了氟－１８标记脱氧葡萄糖正电子发射心肌断层显像（ＰＥＴ／ＦＤＧ），评价心电图（ＥＣＧ）病理性Ｑ波定位的梗死心肌准确性。结果表明：以ＰＥＴ／ＦＤＧ结果为坏死心肌的判断对照指标，ＥＣＧ的病理性Ｑ波定位诊断梗塞坏死区段的灵敏性及阳性预测率仅为６４％及３８％。提示ＥＣＧ的病理性Ｑ波并不能有效而准确地定位诊断梗塞坏死心肌，在ＥＣＧ检查中，多数ＥＣＧ显示的病理性Ｑ波的定位区段仍可能是活性心肌。     

高原驻训官兵心电图状况及其影响因素分析

 目的 探讨高原驻训官兵心电图状况及其与年龄、驻训海拔高度和驻训时间的相关性。方法 随机抽取阿坝藏区各驻训部队官兵中575份体检心电图报告作为研究对象,以海拔高度、驻训时间和年龄作为分组变量。所有心电图报告由同一心内科高级职称医师复核并修正后形成最终的心电图报告,记录异常心电图情况。结果 575例中,异常心电图者238例,占41.39%。其中窦性心动过缓188例,占32.70%,窦性心律不齐109例,占18.96%。其他异常心电图28例,占4.87%,包括ST段改变13例,束支传导阻滞4例,T波改变3例,房室传导阻滞2例,房性期前收缩2例,心房颤动1例,频发室性期前收缩1例,异常Q波1例,P波增宽1例。窦性心动过缓、窦性心律不齐发生率在不同年龄组、不同海拔高度组和不同驻训时间组之间的差异无统计学意义。其他异常心电图的发生率在不同海拔高度组和不同驻训时间组之间的差异有统计学意义(P<0.05),显示海拔高度越高驻训时间越长发生率越高。结论 高原驻训官兵心电图异常以窦性心动过缓和窦性心律不齐为主,其他异常心电图类型发生率低,但与海拔高度和驻训时间呈正相关,需重点关注及防治。     

基于小波变换模板的QRS检测方法

目的 有效提高QRS复合波的检测率。方法 ECG信号经过小波变换后，其不同频率成份会映射到变换结果的不同尺度上，而在这些尺度之间存在相互的联系。本文正是利用小波变换后尺度之间的相互关系，提出了一种基于墨西哥草帽小波变换不同尺度之间关系的ECG信号QRS复合波检测方法。该方法根据变换结果的特征点提取小波变换模板，并将这个模板用于ECG信号的QRS检测，可以在滤除噪声的同时，有效提高检测率。结果 经MIT／BIH标准心电数据库检测验证，QRS波正确检测率达到99．9％。结论 综合利用小波变换不同尺度进行非线性变换所得到的模板可以显著提高QRS复合波的检测率。     

Colour and contrast enhancement for improved skin lesion segmentation

Accurate extraction of lesion borders is a critical step in analysing dermoscopic skin lesion images. In this paper, we consider the problems of poor contrast and lack of colour calibration which are often encountered when analysing dermoscopy images. Different illumination or different devices will lead to different image colours of the same lesion and hence to difficulties in the segmentation stage. Similarly, low contrast makes accurate border detection difficult. We present an effective approach to improve the performance of lesion segmentation algorithms through a pre-processing step that enhances colour information and image contrast. We combine this enhancement stage with two different segmentation algorithms. One technique relies on analysis of the image background by iterative measurements of non-lesion pixels, while the other technique utilises co-operative neural networks for edge detection. Extensive experimental evaluation is carried out on a dataset of 100 dermoscopy images with known ground truths obtained from three expert dermatologists. The results show that both techniques are capable of providing good segmentation performance and that the colour enhancement step is indeed crucial as demonstrated by comparison with results obtained from the original RGB images.