膈肌肌电降噪方法、系统、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种膈肌肌电降噪方法、系统、装置及存储介质，涉及计算机技术领域。对膈肌肌电信号进行滤波处理得到包括心电信号的第一信号，对心电信号进行心电位置检测以确定心电信号中的第一心电区间，然后仅对第一心电区间进行心电特征提取处理得到心电形态信号，再将第一信号减去心电形态信号得到第二信号，通过拟合出心电形态信号，得到的第二信号能够去除其中的心电部分信号，仅对第一心电区间部分信号进行处理，能够保留其他部分的第一膈肌信号。根据心电位置检测确定第二信号中的第二心电区间，对第二信号进行小波动态阈值滤波处理得到第二膈肌信号，对第二信号的处理同样仅对第二心电区间进行操作，提高处理后的膈肌信号的信噪比。的信噪比。的信噪比。

【技术实现步骤摘要】
膈肌肌电降噪方法、系统、装置及存储介质


[0001]本专利技术涉及计算机
，尤其涉及一种膈肌肌电降噪方法、系统、装置及存储介质。

技术介绍

[0002]膈肌肌电图的测量可用于间接评估神经呼吸驱动，从而可以评估肌肉激活的水平和模式，这对于呼吸道疾病的治疗至关重要。
[0003]膈肌肌电图的采集方式主要分为两种：食管道膈肌检测和表面膈肌电采集。食管道膈肌检测方式是一种入侵式的检测方式，通过往食管道送入采集管道而得到信号。虽然食管道膈肌检测方式可以得到较为纯净的膈肌信号，但是其本身是有创的采集方式，所以有一定的局限性。表面膈肌肌电信号具有和食管膈肌肌电图相同的功能并且具有无创的优点。表面膈肌肌电信号通过使用电极片，对体表感兴趣的位置进行测量。由于在体表采集，虽然减少了侵入带来伤害，但是同时也增加了其他肌肉电信号的干扰。特别是膈肌信号经过组织和皮肤衰减之后变得比心电信号小很多，导致难以观测出膈肌信号。
[0004]为了去除膈肌信号中心电信号干扰，许多方法被提出，包括使用gating、模板消减、数学形态法、小波和独立变量分析等，上述算法要么是不能在保留大部分膈肌信息的情况下去除心电信号干扰，要么就是因为计算过于复杂、需要添加多余的信道等因素，而使得临床应用受限。
[0005]例如，Annemijn H.Jonkma和Jos
é
Dilermando Costa Junior等人提出来不需要单独心电信号记录的模板消减器，解决了需要多余信道问题，在去除肌电信号和膈肌信号的心电信号干扰都有不错的效果，但是单一的心电信号模板无法考虑到心电信号信息的突变情况，会使得效果受限。
[0006]Fei
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Yun Wu等人提出结合ICA和自适应小波变换为膈肌去除心电信号干扰。使用ICA根据膈肌信号和心电信号的统计特征，把多个通道的膈肌信号划分为不同的子载波，再分别对其进行小波自适应滤波去除心电信号噪声，最后再把所有信号逆变换成干净的膈肌肌电信号。该方法虽然可以去除一定的心电干扰，但是需要输入多个来自同一个患者的不同信号，使表面膈肌肌电信号的去噪变得复杂。总体上来看，小波滤波方法的去噪性能拔尖，但是去除噪声的原理往往是通过计算心电邻域的能量作为阈值，并对心电区间进行动态阈值滤波。这使得其从原理上，就无法获得心电区间的真实膈肌肌电信息。
[0007]上述去除膈肌电信号的算法过程中，均对膈肌电整体都有所衰减，导致最终得到的膈肌信号信噪比无法有效提高。

技术实现思路

[0008]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种膈肌肌电降噪方法、系统、装置及存储介质，能够提高处理后的膈肌信号的信噪比。
[0009]一方面，本专利技术实施例提供了一种膈肌肌电降噪方法，包括以下步骤：
[0010]采集膈肌肌电信号；
[0011]对所述膈肌肌电信号进行滤波处理得到第一信号，其中，所述第一信号包括心电信号和第一膈肌信号；
[0012]对所述心电信号进行心电位置检测确定心电位置表征值；
[0013]根据所述心电位置表征值确定所述心电信号中的第一心电区间；
[0014]对所述第一心电区间进行心电特征提取处理得到心电形态信号；
[0015]将所述第一信号减去所述心电形态信号得到第二信号；
[0016]根据所述心电位置表征值确定所述第二信号中的第二心电区间；
[0017]基于所述第二心电区间，对所述第二信号进行小波动态阈值滤波处理得到第二膈肌信号。
[0018]根据本专利技术一些实施例，所述对所述膈肌肌电信号进行滤波处理得到第一信号包括以下步骤：
[0019]将所述膈肌肌电信号依次输入带宽为20～400Hz的8阶巴特沃斯滤波器和中心频率为50Hz的陷波器，得到第一膈肌信号；
[0020]将所述膈肌肌电信号输入带宽为10～50Hz的8阶巴特沃斯带通滤波器，得到心电信号；
[0021]整合所述第一膈肌信号和所述心电信号得到第一信号。
[0022]根据本专利技术一些实施例，所述对所述心电信号进行心电位置检测确定心电位置表征值包括以下步骤：
[0023]对所述心电信号进行平方运算得到心电放大信号；
[0024]动态更新所述心电放大信号中每一个心电片段的第一阈值，其中，所述第一阈值通过以下公式确定：
[0025][0026]其中，f为输入信号，Td为阈值，N为心电片段长度，n为定位到的心电数，Rval(n)为当前心电片段的R值，k1和k2为比例系数；
[0027]根据所述第一阈值与所述心电放大信号在心电片段长度内的交点情况，确定真实的心电片段R值，得到对应的心电位置表征值。
[0028]根据本专利技术一些实施例，所述第一心电区间表示为：
[0029][Rval
’
(n)
‑
a*T,Rval
’
(n)+b*T]；
[0030]其中，Rval
’
(n)表示第n个心电位置表征值，T为相邻两个心电位置的距离，a和b均为距离系数。
[0031]根据本专利技术一些实施例，所述对所述第一心电区间进行心电特征提取处理得到心电形态信号包括以下步骤：
[0032]通过形态学的膨胀和腐蚀操作获得第一心电区间的波峰信息和波谷信息；
[0033]通过平均操作将所述第一心电区间的波峰信息和波谷信息进行整合，得到心电形态信号；
[0034]根据所述第一信号在所述心电位置表征的功率对所述心电形态信号进行缩放。
[0035]根据本专利技术一些实施例，所述第二心电区间表示为：
[0036][Rval
’
(n)
‑
c*T,Rval
’
(n)+d*T]；
[0037]其中，Rval
’
(n)表示第n个心电位置表征值，T为相邻两个心电位置的距离，c和d均为距离系数，c＜a，d＜b。
[0038]根据本专利技术一些实施例，所述基于所述第二心电区间，对所述第二信号进行小波动态阈值滤波处理得到第二膈肌信号包括以下步骤：
[0039]对所述第二信号进行不同尺度的小波分解后，计算第二信号每一层的第二心电区间中每一个心电区间邻域的标准差，将所述标准差作为每一层的第二心电区间的第二阈值，其中，所述第二阈值在每一层的第二心电区间的不同心电位置进行动态更新；
[0040]根据每一层的所述第二阈值对所述第二信号中的第二心电区间进行处理得到多层分解信号，其中，当每一层的第二心电区间的采集信号绝对值大于对应层的第二阈值，则将所述采集信号替换为所述第二阈值；
[0041]将多层所述分解信息进行重构，得到第二膈肌信号。
[0042]另一方面，本专利技术实施例还提供一种膈肌肌电降噪系统，包括：
[0043]第一模块，用于采集膈肌肌电信号；
[0044]第二模块，用于对所述膈肌肌电信号进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膈肌肌电降噪方法，其特征在于，包括以下步骤：采集膈肌肌电信号；对所述膈肌肌电信号进行滤波处理得到第一信号，其中，所述第一信号包括心电信号和第一膈肌信号；对所述心电信号进行心电位置检测确定心电位置表征值；根据所述心电位置表征值确定所述心电信号中的第一心电区间；对所述第一心电区间进行心电特征提取处理得到心电形态信号；将所述第一信号减去所述心电形态信号得到第二信号；根据所述心电位置表征值确定所述第二信号中的第二心电区间；基于所述第二心电区间，对所述第二信号进行小波动态阈值滤波处理得到第二膈肌信号。2.根据权利要求1所述的膈肌肌电降噪方法，其特征在于，所述对所述膈肌肌电信号进行滤波处理得到第一信号包括以下步骤：将所述膈肌肌电信号依次输入带宽为20～400Hz的8阶巴特沃斯滤波器和中心频率为50Hz的陷波器，得到第一膈肌信号；将所述膈肌肌电信号输入带宽为10～50Hz的8阶巴特沃斯带通滤波器，得到心电信号；整合所述第一膈肌信号和所述心电信号得到第一信号。3.根据权利要求2所述的膈肌肌电降噪方法，其特征在于，所述对所述心电信号进行心电位置检测确定心电位置表征值包括以下步骤：对所述心电信号进行平方运算得到心电放大信号；动态更新所述心电放大信号中每一个心电片段的第一阈值，其中，所述第一阈值通过以下公式确定：其中，f为输入信号，Td为阈值，N为第一个心电片段长度，n为定位到的心电数，Rval(n)为当前心电片段的R值，k1和k2为比例系数；根据所述第一阈值与所述心电放大信号在心电片段长度内的交点情况，确定真实的心电片段R值，得到对应的心电位置表征值。4.根据权利要求3所述的膈肌肌电降噪方法，其特征在于，所述第一心电区间表示为：[Rval
’
(n)
‑
a*T,Rval
’
(n)+b*T]；其中，Rval
’
(n)表示第n个心电位置表征值，T为相邻两个心电位置的距离，a和b均为距离系数。5.根据权利要求4所述的膈肌肌电降噪方法，其特征在于，对所述第一心电区间进行心电特征提取处理得到心电形态信号包括以下步骤：通过形态学的膨胀和腐蚀操作获得第一心电区间的波峰信息和波谷信息；通过平均操作将所述第一心电区间的波峰信息和波谷信息进行整合，得到心电形态信号；根据所述第一信号在所述心电位置表征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志为，郭亮，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：