用于ECG运动伪影去除的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种用于减小患者的ECG信号中的运动伪影的装置。所述装置包括：计算单元，其被配置为根据所述ECG信号来计算均值跳动；第一获得单元，其被配置为基于所述ECG信号和根据所述ECG信号计算出的所述均值跳动来获得剩余信号；滤波单元，其被配置为利用一个或多个截止频率来执行对所述剩余信号的滤波；第二获得单元，其被配置为基于经滤波的剩余信号和所述均值跳动来获得修改的ECG信号；以及确定单元，其被配置为基于表示所述患者的运动状态的加速度信号来确定所述滤波的所述一个或多个截止频率。通过使用所提出的装置，能够将运动伪影从所述ECG信号中大幅去除，并且能够因此提高所述ECG信号的质量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于处理生理信号的运动伪影去除技术，并且更具体地涉及用于减小归因于患者移动或锻炼的ECG信号运动伪影的方法和装置。
技术介绍
ECG(心电图)信号是使用被附着到身体表面的电极来从患者的身体获得的。归因于由患者的移动引起的电极-皮肤阻抗的变化，运动伪影被引入ECG信号。如标题为“MotionArtifactReductioninElectrocardiogramUsingAdaptiveFilter”的公布内容中所公开的，提出了一种使用三轴加速度计来检测对象的移动的便携式ECG记录器，并且三轴加速度信号被用作针对自适应滤波器的参考信号来抵消运动伪影。
技术实现思路
本专利技术的目的是改进ECG信号的质量，例如，信噪比(SNR)或信号对噪声加干扰的比率(SINR)。更具体地，本专利技术的目的在于减小ECG信号中的运动伪影。在一方面中，本专利技术的实施例提供了一种用于减小患者的ECG信号中的运动伪影的装置，所述装置包括：计算单元，其被配置为根据所述ECG信号来计算均值跳动(beat)；第一获得单元，其被配置为基于所述ECG信号和根据所述ECG信号计算出的所述均值跳动来获得剩余信号；滤波单元，其被配置为利用一个或多个截止频率来执行对所述剩余信号的滤波；第二获得单元，其被配置为基于经滤波的剩余信号和所述均值跳动来获得修改的ECG信号；以及确定单元，其被配置为基于表示所述患者的运动状态的r>加速度信号来确定所述滤波的所述一个或多个截止频率。由所述患者的所述运动引起的运动伪影将导致所述ECG信号的不可接受的失真，并且甚至可以导致诊断错误。为了从所述ECG信号中去除所述运动伪影，使用表示所述患者的所述运动状态的所述加速度信号来解决由所述运动伪影引入的干扰。建立所述滤波的所述截止频率与所述患者的所述运动状态之间的对应性。因此，提供了特定地阻挡由所述患者的所述运动引入的频率分量的可能性。由此减小了所述ECG信号中的所述运动伪影，并且改进了所述ECG信号的质量，这也对减少诊断错误做出了贡献。在一个实施例中，所述滤波的所述一个或多个截止频率包括所述加速度信号的信号频率。在某些环境下，例如，当所述患者正在行走或奔跑时，所述加速度信号可以被认为是周期性信号。所述加速度信号的信号频率被认为与向所述ECG信号引入严重干扰的频率分量相对应。因此，阻挡所述加速度信号的所述信号频率能够减小所述ECG信号中的所述运动伪影。在一个实施例中，能够根据所述加速度信号的两个相继的峰值之间的时间间隔来容易地确定所述加速度信号的所述信号频率。由于能够容易地确定所述加速度信号的所述信号频率而不用大幅增加计算成本，因此能预示该实施例的节约成本的实施方式。在另一实施例中，所述滤波的所述一个或多个截止频率包括与所述加速度信号的功率谱的最高的N个功率能量相对应的N个频率。由于特别是在所述患者正在行走或奔跑时所述运动伪影的带宽与所述ECG信号的带宽相交叠，因此不能够将所述运动伪影的所有所述频率分量从所述ECG信号中去除。然而，本领域技术人员将意识到，所述加速度信号的所述功率谱中具有最强功率能量的频率分量给所述ECG信号带来最严重的干扰，因此仅从所述ECG信号中去除与所述加速度信号的所述功率谱的最高的N个功率能量相对应的所述频率分量实际得多并且有意义得多。有利地，N在[1,10]的范围中。在本专利技术的一个实施例中，N是3。在N是3的实施例中，期望所述运动伪影的大部分能够被从所述ECG信号中去除，并且因此达到的所述ECG信号的质量能够满足大部分应用场景中对ECG信号质量的要求。有利地，所述装置还包括自适应滤波器，所述自适应滤波器被配置为利用所述加速度信号来执行对所述ECG信号的自适应滤波；并且所述计算单元被配置为根据经自适应滤波的ECG信号来计算所述均值跳动；所述第一获得单元被配置为基于经自适应滤波的ECG信号和根据经自适应滤波的ECG信号计算出的所述均值跳动来获得所述剩余信号。换言之，所述自适应滤波器使用所述加速度信号作为参考信号来执行对所述ECG信号的自适应滤波。因此，所述运动伪影的部分能够被从所述ECG信号中去除，并且在经滤波的ECG信号中应当存在比原始ECG信号更小的运动伪影。相应地，对所述自适应滤波器的额外的使用可以进一步地改进所述ECG信号的质量。在另一方面中，本专利技术的一个实施例提供了一种用于采集患者的ECG信号的装置，所述装置包括：第一感测单元，其用于获得患者的所述ECG信号；第二感测单元，其用于获得表示所述患者的运动状态的加速度信号；以及根据本专利技术的第一方面的装置，其与所述第一感测单元和所述第二感测单元相连接，所述装置用于减小所述患者的所述ECG信号中的运动伪影。在另一方面中，本专利技术的一个实施例提供了一种减小患者的ECG信号中的运动伪影的方法，所述方法包括以下步骤：根据所述ECG信号来计算均值跳动；基于所述ECG信号和根据所述ECG信号计算出的所述均值跳动来获得剩余信号；利用一个或多个截止频率来执行对所述剩余信号的滤波；基于经滤波的剩余信号和所述均值跳动来获得修改的ECG信号；并且基于表示所述患者的运动状态的加速度信号来确定所述滤波的所述一个或多个截止频率。在一个实施例中，所述确定的步骤包括确定所述加速度信号的信号频率作为所述滤波的所述截止频率，并且在另一实施例中，所述确定的步骤包括确定与所述加速度信号的功率谱的最高的N个功率能量相对应的N个频率作为所述滤波的所述截止频率。附图说明通过结合附图考虑以下的详细说明，本专利技术的以上的目的和特征以及其他的目的和特征将变得更加明显，在附图中：图1图示了根据现有技术的用于减小运动伪影的装置的方框图；图2图示了根据本专利技术的实施例的用于减小运动伪影的装置的方框图；图3图示了根据本专利技术的另一实施例的用于减小运动伪影的装置的方框图；图4图示了根据本专利技术的一个实施例的用于采集ECG信号的装置的方框图；图5图示了根据本专利技术的一个实施例的减小患者的ECG信号中的运动伪影的方法的流程图；在所有的以上附图中，类似的附图标记将被理解为指代类似、相似或对应的特征或功能。具体实施方式现在将参考本专利技术的实施例，在图中图示了本专利技术的一个或多个范例。所述实施例是以对本专利技术的解释的方式来提供的，并且不意味着作为对本专利技术的限制。例如，被图示或描述为一个的实施例的部分的特征可以与另...

【技术保护点】
一种用于减小患者的ECG信号中的运动伪影的装置，所述装置包括：计算单元(210)，其被配置为根据所述ECG信号来计算均值跳动；第一获得单元(220)，其被配置为基于所述ECG信号和根据所述ECG信号计算出的所述均值跳动来获得剩余信号；滤波单元(230)，其被配置为利用一个或多个截止频率来执行对所述剩余信号的滤波；第二获得单元(240)，其被配置为基于经滤波的剩余信号和所述均值跳动来获得修改的ECG信号；以及确定单元(250)，其被配置为基于表示所述患者的运动状态的加速度信号来确定所述滤波的所述一个或多个截止频率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.29 CN PCT/CN2013/0734831.一种用于减小患者的ECG信号中的运动伪影的装置，所述装置包
括：
计算单元(210)，其被配置为根据所述ECG信号来计算均值跳动；
第一获得单元(220)，其被配置为基于所述ECG信号和根据所述ECG
信号计算出的所述均值跳动来获得剩余信号；
滤波单元(230)，其被配置为利用一个或多个截止频率来执行对所述
剩余信号的滤波；
第二获得单元(240)，其被配置为基于经滤波的剩余信号和所述均值
跳动来获得修改的ECG信号；以及
确定单元(250)，其被配置为基于表示所述患者的运动状态的加速度
信号来确定所述滤波的所述一个或多个截止频率。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述滤波的所述一个或多个截
止频率包括所述加速度信号的信号频率。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述加速度信号的所述信号频
率是根据所述加速度信号的两个相继的峰值之间的时间间隔来确定的。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述滤波的所述一个或多个截
止频率包括与所述加速度信号的功率谱的最高的N个功率能量相对应的N
个频率。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，N在[1,10]的范围中。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，N是3。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置还包括：
自适应滤波器(260)，其被配置为利用所述加速度信号来执行对所述

\tECG信号的自适应滤波；并且
所述计算单元(210)被配置为根据经自适应滤波的ECG信号来计算
所述均值跳动；
所述第一获得单元(220)被配置为基于经自适应滤波的ECG信号和
根据经自适应滤波的ECG信号计算出的所述均值跳动来获得所述剩余信
号。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一获得单元(220)包
括：
相减单元，其被配置为从所述ECG信号中减去所述均值跳动，以获得
所述剩余信号。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二获得单元(240)包
括：
相加单元，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王进，D·赵，石城，李炜，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL