利用導程的差動電壓產生導程心電圖信號的方法與系統技術方案

一種利用導程的差動電壓產生導程心電圖信號的方法與系統，該產生導程心電圖信號的系統包含：貼附在一個人體胸部特定位置的三個信號感測裝置，其每一者包含兩個彼此分開且構成一個差動導程的電極，并經由該兩個電極感測該人體胸部的肌電信號，且以無線方式輸出一個對應于該兩個電極所感測的肌電信號間的電位差的差動電壓；及一個信號處理端，以無線方式接收所述差動電壓，并根據所接收的差動電壓，利用一個預先建立、相關于所述信號感測裝置所貼附的特定位置且規范有十二個導程間在空間與時間上的相關性的動態系統模型，產生作為該十二個導程心電圖信號的十二個導程信號。本發明專利技術增進了擷取肌電信號的便利性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及十二個導程心電圖，特別是涉及利用三個導程的差動電壓產生十二個導程心電圖信號的方法與系統。
技術介紹
為了可以得知心臟病的早期征兆和心臟病發作的癥狀，心電圖(electrocardiography，ECG)已成為一種廣泛使用于心臟評估的非侵入式工具。參閱圖1，一個傳統的標準十二個導程心電圖的測量裝置包含十個電極、及一個電連接所述電極的信號處理器。在測量時，其中四個電極分別貼附在病人的四肢，剩下的六個電極分別貼附在該病人胸部，并以有線的方式將所述電極所測量到的肌電信號傳送至該信號處理器，該信號處理器根據所述肌電信號，產生標準十二個導程心電圖信號。然而，如此的測量裝置恐不適合于需要長時間監控心電信號的患者長時間配戴。因此，上述心電圖測量裝置仍有極大的改善空間。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種利用三個導程的差動電壓來產生十二個導程心電圖信號的方法。本專利技術的另一個目的在于提供一種產生十二個導程心電圖信號的系統，其利用三個導程的差動電壓且以無線方式傳送該等差動電壓，并適于需要長時間心電信號監控的患者使用。本專利技術產生十二個導程心電圖信號的方法，通過一個信號處理器來實施，該產生十二個導程心電圖信號的方法包含以下步驟：a)接收多個分別來自多個貼附在一個人體胸部的電極且在一段時間內所感測的肌電信號、及在該段時間內測量自該人體的標準十二個導程心電圖信號；b)根據該等肌電信號，獲得多個分別對應多個差動導程的差動電壓，其中每一個差動電壓為一個來自對應兩個相鄰電極的肌電信號的電位差且該對應兩個相鄰電極共同構成該對應差動導程；c)根據該等差動電壓，形成多個獨特差動電壓子集合，每一個差動電壓子集合是由該等差動電壓中的對應三者所組成；d)對于每一個差動電壓子集合，根據該對應三個差動電壓、及該標準十二個導程心電圖信號，建立一個規范有十二個導程間在空間與時間上的相關性的動態系統模型，并利用該動態系統模型，以該對應三個差動電壓合成一組對應的十二個導程信號；e)對于每一個差動電壓子集合，比較該對應的十二個導程信號與該標準十二個導程心電圖信號以獲得一個比較結果；及f)根據分別對應于該等差動電壓子集合的該等比較結果、及該等差動導程在該人體胸部的位置，自該等組的十二個導程信號選出一個目標組的十二個導程信號作為該十二個導程心電圖信號。本專利技術的產生十二個導程心電圖信號的系統，包含三個信號感測裝置及一個信號處理端。該等信號產生裝置分別貼附在一個待測者的人體胸部的特定位置。每一個信號感測裝置包含兩個彼此分開且共同構成一個差動導程的電極，并經由該兩個電極分別感測該人體胸部的肌電信號，且以無線的方式輸出一個對應于該兩個電極所感測的兩個肌電信號間的電位差的差動電壓。該信號處理端以無線的方式接收來自該等信號感測裝置的該等差動電壓，并根據所接收的該等差動電壓，利用一個預先建立、相關于該等信號感
測裝置貼附在該人體胸部的該等特定位置且規范有十二個導程間在空間與時間上的相關性的動態系統模型，產生十二個導程信號，該十二個導程信號作為該十二個導程心電圖信號。本專利技術的有益效果在于僅利用三個導程的差動電壓來產生十二個導程心電圖信號，并以無線的數據傳送方式來傳送該等差動電壓，增進擷取肌電信號的便利性。附圖說明圖1是一個示意圖，說明一個傳統標準十二個導程心電圖測量裝置的安裝方式；圖2是一個方塊圖，說明本專利技術產生十二個導程心電圖信號的系統的第一實施例；圖3是一個流程圖，說明如何決定本專利技術第一實施例的系統中的三個信號感測裝置的特定貼附位置的位置決定程序；圖4是一個示意圖，說明一組對應于三個信號感測裝置的貼附位置的三個差動導程；圖5是一個示意圖，說明另一組對應于該三個信號感測裝置的貼附位置的三個差動導程；圖6是一個方塊圖，說明本專利技術產生十二個導程心電圖信號的系統的第二實施例；及圖7是一個方塊圖，說明本專利技術產生十二個導程心電圖信號的系統的第三實施例。具體實施方式下面結合附圖及實施例對本專利技術進行詳細說明，在本專利技術被詳細描述
前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。參閱圖2，本專利技術產生十二個導程心電圖信號的系統100的第一實施例包含三個信號感測裝置1及一個信號處理端2。該等信號感測裝置1是用于分別貼附在一個待測者的人體胸部的特定位置，特別是在該人體心臟附近的位置。在此實施例中，每一個信號感測裝置1包含兩個彼此分開且共同構成一個差動導程的電極11、一個電連接該兩個電極11的差動電壓產生模塊12、及一個電連接該差動電壓產生模塊12的短距無線通信模塊13。以下詳細說明每一個信號感測裝置1的細節與運作。該兩個電極11間的距離是在10cm至15cm的一個范圍內，并且該兩個電極11分別感測該人體胸部的肌電信號，例如，心電信號。該差動電壓產生模塊12接收該兩個電極11所感測的該等肌電信號，以產生一個對應于該等肌電信號間的電位差的差動電壓，并將該差動電壓輸出至該短距無線通信模塊13。于是，該差動電壓經由該短距無線通信模塊13被傳送至外部。在此實施例中，該短距無線通信模塊13，例如，是一個Zigbee模塊，但不限于此。在本此實施例中，該信號處理端2包含一個短距無線通信模塊21、一個電連接該短距無線通信模塊21的信號處理器22、及一個電連接該信號處理器22的儲存單元23。值得注意的是，該信號處理端2可被實施為一個配帶在該待測者的移動裝置，例如，一個智能手機、一個平板電腦等。值得注意的是，在使用該系統100前，可通過該信號處理器22執行一個位置決定程序，以便建立該使用者在使用該系統100時所需的一個規范有十二個導程間在空間與時間上的相關性的動態系統模型，并進一步決定該等信號感測裝置1所要貼附的特定位置。以下將配合所附圖式來說明該信號處理器22所實施的位置決定程序。參閱圖3、圖4及圖5，通過該信號處理器22所實施的位置決定程序說明
了如何建立該動態系統模型及如何決定出該等信號感測裝置1所要貼附的特定位置，并包含以下步驟。在步驟S31中，該信號處理器22接收多個分別來自多個貼附在一個人體胸部的電極(如圖4及圖5所示的24個電極E)且在例如10秒的一段時間內所感測的肌電信號、以及在該段時間內通過一個傳統標準十二個導程心電圖測量裝置(圖未示)測量該人體的標準十二個導程心電圖信號。值得注意的是，該人體胸部，例如，可為該待測者的人體胸部，但不再在此限，并且該等電極E是以一個二維方式來配置(如圖4及圖5所示)，且其中任兩個相鄰者間的距離是在10cm至15cm的一個范圍內。此外，該等電極E所感測的肌電信號與來自該標準十二個導程心電圖測量裝置的標準十二個導程心電圖信號是以有線方式傳送至該信號處理器22。在步驟S32中，該信號處器22根據該等肌電信號，獲得多個分別對應多個差動導程的差動電壓。值得注意的是，每一個差動電壓為一個來自對應兩個相鄰電極E的肌電信號的電位差，且該對應兩個相鄰電極E共同構成該對應差動導程。在步驟33中，該信號處理器22根據該等差動電壓，形成多個獨特差動電壓子集合，每一個差動電壓子集合是由該等差動電壓中的對應三者所組成。在步驟S34中，對于每一個差動電壓子集合，該信號處理器22根據取自該對應的三個差動電壓及該等標準十二個導程心電圖信本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種產生十二個導程心電圖信號的方法，通過一個信號處理器來實施，其特征在于，該方法包含：a)接收多個分別來自多個貼附在一個人體胸部的電極且在一段時間內所感測的肌電信號、及在該段時間內測量自該人體的標準十二個導程心電圖信號；b)根據所述肌電信號，獲得多個分別對應多個差動導程的差動電壓，每一個差動電壓為一個來自對應兩個相鄰電極的肌電信號的電位差且該對應兩個相鄰電極共同構成對應差動導程；c)根據所述差動電壓，形成多個獨特差動電壓子集合，每一個差動電壓子集合由所述差動電壓中的對應三者所組成；d)對于每一個差動電壓子集合，根據該對應三個差動電壓、及該標準十二個導程心電圖信號，建立一個規范有十二個導程間在空間與時間上的相關性的動態系統模型，并利用該動態系統模型，以該對應三個差動電壓合成一組對應的十二個導程信號；e)對于每一個差動電壓子集合，比較該對應的十二個導程信號與該標準十二個導程心電圖信號以獲得一個比較結果；及f)根據分別對應所述差動電壓子集合的所述比較結果、及所述差動導程在該人體胸部的位置，自所述組的十二個導程信號選出一個目標組的十二個導程信號作為該十二個導程心電圖信號。

【技術特征摘要】
2014.12.09 TW 1031428781.一種產生十二個導程心電圖信號的方法，通過一個信號處理器來實施，其特征在于，該方法包含：a)接收多個分別來自多個貼附在一個人體胸部的電極且在一段時間內所感測的肌電信號、及在該段時間內測量自該人體的標準十二個導程心電圖信號；b)根據所述肌電信號，獲得多個分別對應多個差動導程的差動電壓，每一個差動電壓為一個來自對應兩個相鄰電極的肌電信號的電位差且該對應兩個相鄰電極共同構成對應差動導程；c)根據所述差動電壓，形成多個獨特差動電壓子集合，每一個差動電壓子集合由所述差動電壓中的對應三者所組成；d)對于每一個差動電壓子集合，根據該對應三個差動電壓、及該標準十二個導程心電圖信號，建立一個規范有十二個導程間在空間與時間上的相關性的動態系統模型，并利用該動態系統模型，以該對應三個差動電壓合成一組對應的十二個導程信號；e)對于每一個差動電壓子集合，比較該對應的十二個導程信號與該標準十二個導程心電圖信號以獲得一個比較結果；及f)根據分別對應所述差動電壓子集合的所述比較結果、及所述差動導程在該人體胸部的位置，自所述組的十二個導程信號選出一個目標組的十二個導程信號作為該十二個導程心電圖信號。2.根據權利要求1所述的產生十二個導程心電圖信號的方法，其特征在于：步驟a)中的所述電極的數量為24，所述電極是以一個二維方式來配置且任兩個相鄰者間的距離是在10厘米至15厘米的一個范圍內。3.根據權利要求1所述的產生十二個導程心電圖信號的方法，其特征在于：步驟d)中的該動態系統模型式是以下式來表示 x [ n ] = H ~ s ~ [ n ] + w [ n ] , ]]>x[n]為一個在時間n代表該對應三個差動電壓的3×1向量， s ~ [ n ] = [ s [ n ] T , s [ n - 1 ] T , ... , s [ n - L + 1 ] T ] T , ]]>其代表在時間n對應所述十二個導程中的八個獨立導程的信號、且是一個具有所述八個獨立導程間的空時相關性并符合一個L階自回歸模型的8L×1向量，L為一個預定的動態系統階數，為一個相關于一個轉換矩陣H3×8的3×8L矩陣而且被定義為 H ~ ≡ H 3 × 8 0 3 × 8 ( L - 1 ) , ]]>w[n]是一個在時間n代表噪聲的3×1向量，H3×8與w[n]是獲得自該對應三個差動電壓與該標準十二個導程心電圖信號。4.根據權利要求3所述的產生十二個導程心電圖信號的方法，其特征在于：在步驟d)，通過該L階自回歸模型，被表示成以下的動態方程式 s ~ [ n ] = F s ~ [ n - 1 ] + B v [ n ] ]]>F為一個代表空時相關性的8L×8L矩陣，B為一個代表噪聲功率的8L×8矩陣，v[n]為一個在時間n代表噪聲的8×1向量。5.根據權利要求4所述的產生十二個導程心電圖信號的方法，其特征在于：在步驟d)，所合成的該組對應十二個導程信號中對應該八個獨立導程的八個導程信號是根據x[n]、及且經由濾波處理而獲得，并且是以下式來表示 s ^ [ n ] = F s ^ [ n - 1 ] + K [ n ] ( x [ n ] - H ~ F s ^ [ n - 1 ] ) , ]]>K[n]代表在時間n的濾波增益矩陣，而所合成的該組對應十二個導程信號中的其他四個導程信號是根據而獲得。6.根據權利要求1所述的產生十二個導程心電圖信號的方法，其特征在于：在步驟f)，該目標組的十二個導程信號與該標準十二個導程心電圖信號的相關系數是相對較大的，并且對應該目標組的十二個導程信號的三個差動導程分別是位于該人體心臟附近的位置。7.根據權利要求1所述的產生十二個導程心電圖信號的方法，其特征在于：對應該目標組的十二個導程信號的三個差動導程分別是位于該人體心臟
\t右上緣與該人體鎖骨下方間的位置、該人體心臟左下緣的位置、及該人體心臟右側位置。8.一種產生十二個導程心電圖信號的系統，其特征在于，包含：三個信號感測裝置，用于分別貼附在一個待測者的人體胸部的特定位置，每一個信號感測裝置包含兩個彼此分開且共同構成一個差動導程的電極，并經由該兩個電極分別感測該人體胸部的肌電信號...

【專利技術屬性】
技術研發人員：伍紹勛，許智皓，
申請(專利權)人：財團法人交大思源基金會，
類型：發明
國別省市：中國臺灣;71