心电信号的计算机分析

人体心电图实验报告篇一：心电图测量的实验报告心电图测量的实验报告【实验目的】1、了解心电测量的原理，并学习用生理信号计算机采集系统记录人体心电图。

2、学习正常心电图中各波的命名与波形，了解其生理意义。

3、学习利用心电图计量心率，P-R间期、Q-T间期等各项数值。

【实验器械】RM6240生理信号计算机采集处理系统、数据输入连接线、电极夹、30%酒精、95%酒精、酒精棉球。

【实验步骤】1、将连接线连好，打开计算机采集系统，选择“心电实验”。

确保及其妥善接地。

2、受试者摘下眼镜、手表等金属物品及微型电器，在安放电极夹的部位用95%酒精棉球洗脱去油脂，再用30%酒精擦湿以方便导电。

按照标准导联方式（左手接正极，右手接负极，右脚接地，这是标准导联方式之一）接好电极。

电极夹安放在肌肉较少的部分，手部在腕关节屈侧上方3-5cm 处，足部在小队下端内踝上方约3-5cm处。

3、调节基线位置、描记速度、信号增益及方向，使心电通道窗口中的波形易于观察。

4、开始观察并记录心电图，截取波形稳定的几个连续周期，保存文件，标明受试者姓名及实验时间。

篇二：生理学实验报告1心电图生理学实验报告实验内容：一、人体的体表心电图的描记二、人体呼吸运动的描记课程名称：动物生理学实验指导老师：实验人：合作人：年月日实验内容一、人体的体表心电图的描记【实验目的】1、了解新电测量的(本文来自： 小草范文网:人体心电图实验报告)原理，并学习用生理信号计算机采集系统记录人体心电图。

2、学习正常心电图中各波的命名与波形，了解其生理意义。

3、学习利用心电图计量心率，P-R间期、Q-T间期等各项数值。

【实验原理】在正常人体，有窦房结发出的兴奋传播到左、右心房，在传播到左、右心室，先后引起心房、心室收缩。

每一个心动周期中，心脏各部分兴奋过程中出现的电变化传播方向、途径、次序和时间等都有一定的规律。

这种生物电变化通过心脏周围的导电组织和体液（容积导体），反映到身体表面，使身体各部位在每一心动周期中也都发生有规律的电变化。

心电信号处理的算法研究心电信号是一种用于诊断和监测心脏健康状况的重要生理信号。

随着计算机科学和信号处理技术的发展，对心电信号进行数字处理已成为心电学研究的基础。

心电信号处理的目的是从原始信号中提取有用的特征，以便进行诊断和监测。

心电信号处理的算法主要包括信号滤波、特征提取、分类识别等步骤。

一、信号滤波心电信号往往包含大量的噪声和干扰，对信号进行滤波是信号处理的第一步。

常用的信号滤波方法包括数字滤波器和小波变换。

数字滤波器的设计基于数字滤波器的系数，这些系数可以根据需要进行优化。

常用的数字滤波器包括低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器等。

小波变换是一种多尺度、非局部性的信号分解方法，通过对信号进行分解和重构，实现信号的滤波。

小波变换有许多种，如Haar小波变换、Daubechies小波变换等。

二、特征提取特征提取是指从原始信号中提取有意义的特征，以便进行诊断和分类。

在心电信号处理中，常用的特征包括时间域特征、频域特征和时频域特征。

时间域特征包括平均值、标准差、方差等。

频域特征包括功率谱密度、能量密度等。

时频域特征是指在时间和频率域中对信号进行分析，如连续小波变换等。

三、分类识别分类识别是指将提取到的特征用于分类和识别具体的心脏疾病。

在分类识别中，常用的方法包括支持向量机、人工神经网络、逻辑回归等。

支持向量机是一种基于统计学习理论的分类算法，通过支持向量的最大间隔分类实现对信号的分类。

人工神经网络是一种模拟人脑神经元工作方式的计算模型，它可以学习和自适应，通过训练实现对信号的分类。

逻辑回归是一种广泛应用于分类和回归等任务上的算法，通过为每个特征赋予权重，实现对信号的分类。

总体来看，心电信号处理的算法研究对于提高心脏疾病的诊断和监测具有重要意义。

在未来，随着人工智能和机器学习技术的发展，心电信号处理的算法研究将会有更广阔的应用前景。

第二节 心电监测（ECS Monitoring）
心电监测是指用心电检测仪器对监测对 象的心电信号进行长时间和/或远距离的 监测，通过计算机分析和处理后直接显 示和/或打印出心电波形和数据，为临床 诊断提供依据。
心电监测系统可按传输方式分为有线系 统和无线系统，可按传输距离分为床旁 系统和遥测系统，可按应用环境分为医 院系统和院外个人系统（Holter系统和 基于WEB的系统）。 遥测系统又可分为有线遥测系统（临床 称为电话传输心电图）和无线遥测系统。 遥测系统还可分为普通专用系统和基于 WEB的系统。还可分为实时系统和分时 系统，如Holter系统。不能获得实时处 理是Holter系统的一大缺点。
图形顶部示出了光标（空心箭头）所 在位置的参数（距起点的点数和幅 度）。图形底部是操作说明。光标可 上、下、左、右移动。在左右移动时 还可分为快速移动（Ctrl加左右移动 键）。 12导心电的纸记有各种格式，如3×4 的格式，6×2的格式，12×1的格式。 图12-6为12×1格式的例子。
图12-5 人机会话参数测量示意图
1957年美国物理学博士Holter研制了长时间 连续记录患者在日常活动状态下的心电信号 (即动态心电图, AECG: ambulatory ECG)的 技术于1961年应用于临床，实现对院外患者 长时间(一般24h)心电图记录，这对发现24h 内心电活动的改变和心肌缺血具有重要价值。
传统的动态心电图所记录的仅为过去的事件， 只能在24h后通过心电分析仪的分析和处理才 能做出诊断，不能及时发现和处理正在进行 动态心电图监测期间各种严重心脏事件。 1978年电话传输心电图监测技术成功地应用 于临床，使远离医院的患者在发生心脏事件 时能够通过电话及时地将心电信号传送至心 电监测中心，及时得到医师的诊断和医疗或 急救指导，显著降低了院外恶性心律失常患 者的死亡率。

㊃专题㊃基金项目:广东省科技计划资助项目(2014A 020212559)通信作者:卢喜烈,E m a i l :301l x l @163.c o m心电图智能分析-助力精准医疗新时代卢喜烈(解放军总医院第一医学中心心内科,北京100853) 摘 要:心电图是临床上最为常见的检查方法,它无创㊁简便㊁快速且价格低廉,在临床应用广泛㊂然而,传统心电图报告方式为心电医师和技师依靠手工测量㊁分析心电图,出具报告,速度慢㊁工作效率低,测量数据偏差较大,影响了心电图报告的可靠性和准确性㊂随着人工智能的逐渐普及,心电图智能分析的重要性亦逐渐凸显㊂心电图智能分析利用计算机分析心电图,测量必要的参数,再根据临床标准作出正确的诊断或评价,减少了医生的工作量,提高了临床指标分析的精度㊂本文就心电图智能分析的发展背景㊁现状及展望进行综述㊂关键词:心电描记术;诊断中图分类号:R 541.4 文献标志码:A 文章编号:1004-583X (2018)12-1016-03d o i :10.3969/j.i s s n .1004-583X.2018.12.002I n t e l l i g e n t a n a l y s i s o f e l e c t r o c a r d i o gr a m :an e we r a o f a s s i s t e d p r e c i s i o nm e d i c a l t r e a t m e n t L uX i l i eD e p a r t m e n t o f C a r d i o l o g y ,P L A G e n e r a lH o s p i t a l ,B e i j i n g 100853,C h i n a C o r r e s p o n d i n g au t h o r :L uX i l i e ,E m a i l :301l x l @163.c o m A B S T R A C T :E l e c t r o c a r d i o g r a m (E C G )i so n eo f t h em o s t c o mm o n m e t h o d i nc l i n i c .I t i sn o n i n v a s i v e ,s i m pl e ,r a p i da n dc h e a p a n dh a sb e e nw i d e l y u s e d i nc l i n i c .H o w e v e r ,t h e t r a d i t i o n a lE C Gr e p o r t i n g m e t h o d m a i n l y re l i e so n t h em a n u a lm e a s u r e m e n t of e l e c t r o c a r d i o l og i s t s a n d t e ch ni c i a n s t o a n a l y z eE C Ga n d i s s u e r e p o r t s ,w h i c h c a nn o t g e t r i d o f s l o ws p e e d ,l o w w o r k i n g e f f i c i e n c y a n dl a r g ed e v i a t i o no fm e a s u r e dd a t a ,a f f e c t i n g t h er e l i a b i l i t y a n da c c u r a c y of E C Gr e p o r t s .W i t h t h e p o p u l a r i z a t i o n o f a r t i f i c i a l i n t e l l ig e n c e ,th ei m p o r t a n c e o f i n t e l l i g e n t E C Ga n a l y s i s i s i n c r e a s i n g l yi m p o r t a n t .E C Gi n t e l l i g e n c ea n a l y s i su s e sc o m p u t e r t oa n a l y z eE C G ,m e a s u r en e c e s s a r yp a r a m e t e r s ,a n dt h e n m a k e c o r r e c t d i a g n o s i s o r e v a l u a t i o na c c o r d i n g t oc l i n i c a l s t a n d a r d .I t c a nr e d u c e t h ew o r k l o a do fd o c t o r sa n d i m pr o v e t h e a c c u r a c y o fc l i n i c a l i n d e xa n a l y s i s .I nt h i s p a p e r ,t h ed e v e l o p m e n tb a c k g r o u n d ,p r e s e n ts i t u a t i o na n d p r o s pe c tof i n t e l l ig e n t a n a l ys i s o fE C Ga r e r e v i e w e d .K E Y W O R D S :e l e c t r o c a r d i o g r a p h y ;d i a gn o s is 卢喜烈,解放军总医院第一医学中心心电专家,国家心血管病中心-心电技术培训中心客座教授,汕头大学第一附属医院客座教授,研究生导师,中国老年学和老年医学学会老年病学分会心电专家委员会主任委员,‘临床心电学杂志“常务编委,‘实用心电学杂志“主编㊂长期以来,心电图检查是临床医学的常规检查手段,凡是有医疗活动的地方,几乎都有心电图检查存在㊂国际上先进的心电仪器设备,具有心电智能分析系统,辅助医师和心电技师分析心电图,具有速度快㊁效率高㊁数据精准㊁实用性强等优点,显示出人工心电智能分析的优越性㊂随着精准医学时代的到来,心电图智能分析将会以更快的步伐跻身于这个新时代,发挥其优势㊂本文就心电图智能分析的发展背景㊁现状及展望进行综述㊂1 人工智能分析心电图是医学科学技术发展的需要心电图检查是医疗活动中最常用的检查手段,对于判断各种心脏疾病㊁状态及电解质水平等心脏内㊁外科疾病具有方便㊁快捷㊁稳定㊁短时间内可重复等多项优势,也是临床上使用最多的检查手段㊂据不完全统计,我国每年做心电图检查30余亿人次,动态心电监测5亿余人次,心电图负荷试验2000余万人次,远程心电监测千万人次,手术中心电监护千万人次㊂心电图报告的准确㊁快捷是制约心电图工作者发展的主要瓶颈㊂传统心电图报告的出具方式为心电医师和技师依靠手工测量㊁分析心电图,发放报告,速度慢㊁工作效率低,测量数据偏差较大,影响了心电图报告的可靠性和准确性㊂20世纪70年代国外开发了心电图自动分析系统,心电图机上配置了自动分析和诊断系统㊂20世纪80年代我国开始引进具有该功能的心电图机,开启了国内数字化心电图检查方法㊂实践证明,利用智能心电分析系统出具心电图报告,测量分析速度快,准确度高,分析功能强大,可以极大简化心电图工作流程,提高工作效率㊂然而,心电图具有数据量庞大㊁异常心电图涉及领域广泛㊁复杂多变,甚至随着医学发展会不断涌现出新的心电学现象和新的认识及诊断等问题,如何提高人工智能心电分析的准确性并适应医学发展需要,需要计算机不断学习㊁提高,以完善智能化内涵,提高诊断的准确性㊂随着计算机普及㊁互联网发展等,心电大数据的快速积累与认知,人工智能分析心电图领域将会越来越完善,结果越来越准确[1-4]㊂人工智能心电图分析将助力精准医学发展,适应医学科学技术发展㊂2心电图智能分析系统的现状欧美国家应用人工智能分析心电图始于20世纪70年代㊂目前,我国仅有少数几家医院使用引进的先进心电智能分析系统㊂绝大多数医疗单位没有使用心电智能分析系统,自动出具心电图报告㊂其原因包括对人工智能分析的认识不足和对其精准性担忧㊂的确,人工智能心电图分析是把双刃剑,应用得好可使工作效率倍增,应用不好可能造成误诊漏诊㊂我国人工智能分析心电图技术刚刚起步,审查把关不严会出现各种技术问题㊂究其主要原因是有的医院使用的人工智能心电分析系统,判读心电图的水平不高,又没有心电危急值预警功能,造成错误的心电图诊断报告,甚至招致严重后果㊂例如有一位门诊患者,在猝死前2天的时间里,先后做了2次心电检查㊂这2次心电图报告全都是由人工智能心电分析系统做出诊断的,心电图室医师未经严格校正和修改心电图诊断报告,就签发了由人工智能心电图机诊断的所谓"正常心电图"报告,门诊医师也未仔细看心电图,未留观患者,第2天患者夜间猝死家中㊂复审患者的病历,发现死亡当天的心电图已经显示出前壁导联S T段抬高的急性冠状动脉综合征特征性心电图表现㊂此外,还有在基层诊所上传到远程心电诊断中心的心电图,由于没有人工自动报警功能,2小时后患者猝死,事后分析死亡原因是心电图自动分析系统未对诊断的急性心肌梗死心电图及时报警㊂鉴于错误的心电图报告可招致严重后果,不少医院出具心电图报告时,关掉了人工智能心电图诊断系统,仍然采用传统的手工方式测量心电图,校正心电参数,出具心电图诊断(心电图印象),或在事先编排好的模板中稍作修改,出具心电图报告㊂在当今医患比例严重不足的情况下,不解决人工智能心电图分析报告,我们就不可能从大量的㊁重复性工作中解脱出来㊂动态心电图是心电学异常最常用的检查项目,也是近年应用越来越普及的检查项目,由于其数据量巨大㊁技术要求高,如自动化分析系统的技术发展低下,仍停留在R波的分析检测水平上,处理一份24小时动态心电信息,常常需要几十分钟,造成部分医院预约等待时间长达1周以上,是目前医学常规检查预约时间最长的项目㊂由于心电图是临床上最为便利的检查手段,也是临床上涉及科室最多的检查项目,内科㊁外科患者均需要做心电图诊断㊁排除诊断,急症㊁重症患者需要不间断的心电监护,手术患者术前常规检查也离不开心电图,如果心电图检查㊁分析报告效率低下,将影响医院众多科室的工作节奏㊂加快心电图智能分析系统建设㊁完善智能分析系统是医患的共同需求㊂3人工智能心电图分析系统需要解决的问题提高人工心电智能分析系统的整体水平,创建先进的人工智能心电分析系统,需要过硬的技术团队,包括心电数据库㊁数据标测㊁心电分析与定义,逻辑思维与程序㊁操作界面㊁网络管理和心电专家团队㊂培养一流的人工智能心电分析团队,方可攻克一道道技术难关,特别是重点解决精确标测㊁精准定义等关键技术问题㊂3.1创建心电数据库建立心电P波㊁Q R S波㊁T 波㊁S T段㊁Q T间期㊁U波数据库和各种类型心律失常数据库,相关疾病心电图数据库㊂为心电算法提供强有力的技术支撑㊂3.2精准标测标记心电图是一项极其复杂而又艰巨的任务,需要对心电图的每一组P波起点和终点,P-R间期,Q R S起点至终点,T波起点至终点进行微细的测量和标记㊂如果波形时间及振幅标测有误,获得的心电信息将失去真实性,直接影响心电图特征的表述㊁心电图报告的诊断㊂精准标测和测量心电波段和间期,是心电智能分析的基石㊂3.3逻辑思维程序心电程序好比人的大脑,需要对各种心电图进行反复认识㊁学习㊁训练,让计算机学习每一种类型的心电图,不断提高计算机分析心电图的水平,如果计算机学会并正确识别的心电图,计算机判读心电图的能力要比人工分析速度更快,精准度更高㊂3.4心电专家团队心电专家团队的技术水平决定了心电智能分析心电图的水平㊂临床医师和心电技师,对每一份心电图㊁每一个波都要进行精准的测量㊁分析,正确诊断,从而不断提高计算机分析心电图的准确性㊂(下转第1023页)力最高,窦性频率常为40~60次/m i n,甚至可低于40次/m i n,不能据此诊断为窦性心动过缓㊂动态心电图心动过缓的诊断为:全天总心率低于8万次㊁平均心率小于55次/m i n及最低心率小于35次/m i n㊂9.2窦性心动过速常规心电图诊断窦性心动过速标准是心率超过100次/m i n㊂动态心电图为全天连续记录的心电图,在运动或情绪激动时正常成人心率常达110~150次/m i n,甚至高于150次/m i n㊂不能据此诊断窦性心动过速㊂动态心电图心动过速的诊断依据为:全天总心率及平均心率㊂有学者提出窦性心动过速的诊断标准为24小时总心率超过14万次㊂9.3卧位性一度及二度Ⅰ型房室传导阻滞少数人,尤其青少年在卧位时尤其夜间睡眠状态下可出现一度及二度Ⅰ型房室传导阻滞,这是由于卧位时迷走神经张力较高引起,属于功能性或生理性,定期随访即可,不应作为病理情况报告㊂10小结动态心电图系最常用的长程心电图,是检测和诊断各种心律失常㊁心肌缺血㊁起搏器功能及评价治疗效果的重要工具㊂虽然该项技术相对复杂,如果每一步都能达到标准化㊁规范化,相信其检测结果会更准确,为临床诊断及治疗提供更多更可靠的心电学依据㊂参考文献:[1]尹彦琳.动态心电图的规范化[J].实用心电学杂志,2013,22(3):634-642.[2]中华医学会心电生理和起搏分会心电图学学组.动态心电图工作指南[J].临床心电学杂志,1999,8(2):125-127. [3]黄宝晨.体位对12导联动态心电图各项参数影响[J].临床荟萃,2005,20(11):625-626.[4]中国心电学会.心电图危急值2017中国专家共识.临床心电学杂志,2017,26(6):401-402.[5]刘仁光.动态心电图临床应用近况[J].中国实验诊断学,2000,4(3):151-152.[6] C r a w f o r d MH,B e r n s t e i n S J,D e e d w a n i a P C,e ta l.A C C/A H A G u i d e l i n e s f o r A m b u l a t o r y E l e c t r o c a r d i o g r a p h y.Ar e p o r t o f t h eA m e r i c a nC o l l e g e o fC a r d i o l o g y/A m e r i c a n H e a r tA s s o c i a t i o nT a s kF o r c eo nP r a c t i c eG u i d e l i n e s(C o mm i t t e e t oR e v i s et h e G u i d e l i n e sf o r A m b u l a t o r y E l e c t r o c a r d i o g r a p h y).D e v e l o p e d i nc o l l a b o r a t i o n w i t ht h e N o r t h A m e r i c a nS o c i e t yf o rP a c i ng a n dE l e c t r o ph y si o l o g y[J].J A C C,1999,34(3):912-948.收稿日期:2019-01-03编辑:﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏张卫国(上接第1017页)随着医学科学技术的快速发展,心电领域亟需要先进的人工心电智能分析系统,辅助出具临床心电图报告,预告预警心电图危急值㊂彻底改变落后的手工测量分析心电图的落后局面,使30万余心电从业人员从繁重的,重复的工作中解放出来㊂使心电技术人员有更多的时间接受技术培训,密切结合临床深入研究心电学技术,提高整体专业技术水平㊂4展望我国心电图机生产厂家自2011年开始着眼世界先进的心电智能分析技术,组织心电智能团队,研发的心电智能分析系统成功取得了可喜的成就,现已广泛应用于远程心电平台,得到越来越多单位的认可和应用㊂今后我们仍然迫切需要研制世界一流水平的人工智能心电分析系统应用于临床,助力精准医疗㊂心电图智能分析系统的建设,是一项伟大的医学智能系统工程之一,是心电学史上新的里程碑心电智能分析系统解读心电图,将成为心电学技术新模式,助推精准医疗技术快速发展㊂参考文献:[1] T h eC S E W o r k i n g P a r t y.R e c o mm e n d a t i o n s f o rm e a s u r e m e n ts t a n d a r d s i n q u a n t i t a t i v e e l e c t r o c a r d i o g r a p h y[J].E u rH e a r t J, 1885,6:815-825.[2]中华医学会心电生理和起搏分会心电图学学组.心电图测量标准化[J].中华心律失常杂志,1998,2:119-121.[3]卢喜烈.开启人工智能心电分析系统新时代[J].实用心电学杂志,2018,27(1):4-7.[4]朱春瑜,林春艺,翁兰,等.体表心电图V1和a V L/a V R导联对房室结折返性心动过速的诊断价值[J].临床荟萃,2016,3(12):1328-1331.收稿日期:2019-01-03编辑:武峪峰。