实时ECG信号质量估计的制作方法

实时ecg信号质量估计
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求标题为“实时ecg信号质量估计”的第202041050373号印度申请的权益和优先权，该申请通过引用整体并入本文。
技术领域
3.本公开涉及心电图，并且更具体地，本公开描述了用于心电图信号质量估计的装置和系统。


背景技术：

4.心电图是显示心脏电活动的图形。特别地，使用放置在患者皮肤上的电极来记录由心肌的去极化和复极引起的电变化。心电图显示电压随时间变化。与医疗办公室ecg记录中经常使用的12导联相比，单导联ecg记录器基于一导联产生ecg。在一些示例中，智能手表和其他消费者健康产品包括基于单导联ecg记录器产生ecg的ecg选项。
5.心电图包括三个主要成分：p波、qrs波和t波。p波代表心房的去极化。qrs复合物代表心室的去极化，并且包括q波、r波和s波。q波是跟随p波的向下偏转，并且r波跟随q波作为向上偏转。s波是跟随r波的向下偏转。t波是s波之后的向上偏转，并且代表心室的复极。
6.该概述旨在提供本专利申请的主题的概述。其并非旨在提供对本发明的排他性或详尽的解释。通过将这些系统与本技术的剩余部分中参考附图所阐述的本发明的一些方面进行比较，常规和传统方法的进一步限制和缺点对于本领域技术人员来说将变得显而易见。


技术实现要素：

7.提供了用于实时检测心电图的损坏段的系统和装置。特别地，提供了用于单导联心电图的实时信号质量估计的系统和方法。在一些示例中，单导联心电图是从安装在方向盘上的电极获取的。从单导联电极获取的心电图充满了运动伪影和其他噪声。本文提供了用于实时识别和拒绝被噪声分量破坏的分段的系统和方法。
8.根据一个方面，一种用于实时检测心电图输入信号的损坏段的方法，包括：从干电极接收所述输入信号；处理所述输入信号的第一部分，其中处理包括识别峰值；当接收所述输入信号时，检测所述输入信号的至少第二部分中的损坏；丢弃输入信号的第二部分的损坏区域中的检测的峰值；以及实时生成具有所识别的良好峰值的心电图。
9.在一些实施方式中，接收所述输入信号包括从耦合到所述干电极的单个引线接收电活动。在一些实施方式中，所述单个引线附接到方向盘。在一些实施方式中，处理信号的第一部分包括识别对应于qrs复合物类型的峰值。
10.在一些实施方式中，该方法还包括基于所述信号的第一部分中的所述峰值的幅度自适应地确定阈值。在一些实施方式中，检测损坏包括检测超过所述阈值的噪声。在一些实施方式中，实时生成ecg包括生成具有一次心跳的潜伏时间的ecg。在一些实施方式中，检测
损坏包括检测低频噪声。在一些实施方式中，检测损坏包括检测窄带电力线噪声。。
11.根据另一方面，一种用于实时检测心电图输入信号的损坏段的系统，包括：干电极，被配置为接收所述输入信号；处理器，被配置为：识别所述输入信号的第一部分中的qrs峰值，检测所述输入信号的至少第二部分中的损坏，丢弃包括所述损坏的输入信号的第二部分，和基于识别的qrs峰值实时生成心电图。
12.在一些实施方式中，该系统还包括心电图导联，所述心电图导联耦合到所述干电极且被配置以接收电活动。在一些实施方式中，所述心电图导联附接到方向盘。在一些实施方式中，所述处理器还被配置为基于所述信号的第一部分中的峰值的幅度自适应地确定阈值，并且其中损坏包括超过所述阈值的噪声。
13.在一些实施方式中，所述处理器从接收的输入信号生成具有一次心跳的潜伏时间的心电图。在一些实施方式中，所述处理器被配置为检测所述输入信号中的低频噪声，并确定所述低频噪声何时超过阈值。在一些实施方式中，所述处理器被配置为检测所述输入信号中的窄带电力线噪声，并确定所述窄带电力线噪音何时超过阈值。
14.根据另一方面，一种用于实时检测心电图输入信号的损坏段的方法，包括：从耦合到干电极的心电图导联接收输入信号；将所述输入信号滤波成低频分量和窄带分量；确定所述低频分量幅度和所述窄带分量幅度；确定所述低频分量幅度和所述窄带分量幅度是否低于阈值；和当所述低频分量幅度和所述窄带分量幅度低于所述阈值时：识别所述输入信号中的qrs峰值，和基于所述qrs峰值实时生成心电图。
15.在一些实施方式中，该方法还包括基于多个qrs峰值上的平均峰值幅度来确定所述阈值。在一些实施方式中，该方法还包括当所述低频分量幅度和所述窄带分量幅度中的至少一个超过所述阈值时，丢弃所述信号而不生成所述心电图。在一些实施方式中，实时生成ecg包括生成具有一次心跳的潜伏时间的ecg。
16.根据另一方面，本公开公开了一种用于实时检测心电图的损坏段的装置。
17.根据另一方面，一种用于实时检测心电图的损坏段的方法包括从电极接收信号，检测信号的至少第一部分中的损坏，并丢弃包括损坏的信号的第一部分。
18.附图示出了示例性ecg记录配置和绘图。这些配置和绘图的变化，例如，改变配置的位置、添加配置中的某些元素或从配置中移除某些元素，并不超出本发明的范围。所示的ecg记录器、组件、配置和补充设备旨在补充在详细描述中发现的支持。
附图说明
19.当结合附图阅读时，从以下详细描述中可以最好地理解本公开。需要强调的是，根据行业的标准实践，各种特征不一定按比例绘制，仅用于说明目的。在显式或隐式显示比例的情况下，它只提供了一个说明性示例。在其他实施例中，为了讨论的清楚性，可以任意增加或减少各种特征的尺寸。
20.为了更全面地理解本发明的性质和优点，参考以下优选实施例的详细描述并结合附图，其中：
21.图1是示出根据本文所提供的公开的一些实施例的用于提供实时ecg的方法的流程图；
22.图2示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的来自干电极的记录信号的两个
曲线图；
23.图3示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的来自干电极的记录信号的两个曲线图；
24.图4示出了根据本公开的各种实施例的输入信号的三个曲线图；
25.图5示出了根据本公开的各种实施例的输入信号的三个曲线图；
26.图6示出了根据本公开的各种实施例的用于车辆中的ecg系统的框图；和
27.图7示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的安装在方向盘上的示例性电极。
具体实施方式
28.本公开涉及心电图，并且更具体地，本公开描述了用于实时心电图信号质量估计的装置和系统。特别地，提供了用于单导联心电图的实时信号质量估计的系统和方法。
29.单导联心电图可以从安装在车辆方向盘上的电极上获取。然而，从安装在方向盘上的电极获取的心电图充满了运动伪影。在一些示例中，运动伪影部分是由驾驶员的手频繁运动引起的。一种主要类型的伪影包括由于与电极接触的临时中断而导致的大的基线偏移。另一种主要类型的伪影包括由于电极仍然接触的情况下手掌运动较小而导致的基线偏移较小。这两种伪影都可能导致错误的r峰值检测，这反过来又会影响导出参数(如心率和心率变异性)的计算值。导致错误的r峰值检测的另一个伪影是电力线噪声。此外，肌肉噪声和其他类型的窄带噪声源可能导致伪影。虽然一些传统的系统和方法可以在长时间之后提供信号质量的估计，但是需要用于信号质量的实时估计的系统和办法。因此，本文提供了实时识别和拒绝被噪声分量破坏的段的系统和方法。
30.ecg信号采集硬件具有引出检测功能，该功能可以检测与电极接触的中断，但仅此不足以解决所有伪影。在一些示例中，可能与电极接触，但仍然具有损坏的或有噪声的信号。因此，需要在软件中估计信号质量，并使用它来拒绝信号的损坏部分。特别地，需要实时地拒绝信号的损坏部分。提供了用于识别ecg信号中的基线漂移伪像和电力线噪声伪像的系统和方法。在各种实施方式中，执行信号的小波分解，并且将所选择的分解级别的强度与从qrs高度导出的阈值进行比较。
31.以下描述和附图详细阐述了本公开的某些说明性实现，其指示了可以执行本公开的各种原理的几种示例性方式。然而，说明性的示例并不是本公开的许多可能的实施例的穷举。本公开的其他目的、优点和新颖特征在适用的情况下结合附图在本程序中阐述。
32.两个基于频率的信号质量指标包括(1)psqi和(2)bassqi。根据一个例子：
33.psqi＝(5-15hz带的功率)/(5-40hz带的功率)
34.因此，psqi是qrs功率与高频功率的比率。直观地，当ecg信号被电力线噪声或其他高频伪影破坏时，该比率预计会下降。根据另一个例子：
35.bassqi＝(1-40hz带的功率)/(0-40hz带的功率)
36.因此，bassqi是基线功率与ecg信号功率的比率。直观地，当ecg信号被基线干扰破坏时，该比率预计会下降。
37.在一些实施方式中，将这些指标与固定阈值进行比较，或者将其作为输入特征提供给基于学习的分类器，以将信号表征为好质量或坏质量。如果用于计算频谱功率的信号
窗口足够大以容纳几个qrs复合物(例如，10秒或更长)，则这些指示器工作良好。否则，该比率将倾向于遵循ecg信号的瞬时特性。因此，这些信号质量指数不适合实时实现。
38.图1是示出根据本公开的各个实施例的用于提供实时ecg的方法100的流程图。在步骤102，从一个或多个干电极接收信号。干电极耦合到ecg导联，并且从导联接收的信号可以包括ecg信号以及噪声或其他损坏。在步骤104，确定在接收信号的第一部分中是否检测到信号损坏。在一些示例中，第一部分是大约一秒长的部分，而在其他示例中，该第一部分小于大约一秒的长的部分。在各种示例中，第一部分足够长以包括一个qrs脉冲。
39.在步骤104，方法100识别足够强以防止精确的qrs复合物波峰值检测的信号破坏，如下面更详细描述的。如果在步骤104，在信号的第一部分中检测到损坏，则方法100前进到步骤108，并且丢弃信号的损坏部分中的任何识别的峰值。如果在步骤104没有检测到损坏，则方法100继续，并且在步骤110，基于接收的信号提供实时ecg信号。注意，只要在步骤102处从ecg导联连续地接收到信号，方法100就继续在步骤110处基于接收到的信号来提供实时ecg。
40.当在步骤104检测到损坏的信号时，峰值检测器输出可以被暂时中止，直到接收到未损坏的信号为止。特别地，在步骤106，检测并识别接收信号中的ecg峰值。然而，如果在步骤104中，在信号的第一部分中检测到信号损坏，则在步骤108中丢弃在信号第一部分中的检测到的峰值。
41.在各种实施方式中，qrs复合物形状的相似性可以用于进一步识别信号质量。这被用作额外的检查，以避免对形状类似qrs复合物的噪声峰值的错误检测。特别是，对于个体来说，与正常心跳相对应的qrs复合物的形状应该是一致的。在一些示例中，模板由彼此相似的四个连续qrs复合物构建；丢弃与模板不相似的qrs复合物。如果超过四个连续qrs复合物与模板不匹配，则更新模板。
42.腐蚀噪声频带强度的估计
43.在各种实施方式中，为了提取每个腐蚀噪声的频率区域中的强度，使用离散小波变换。在一些示例中，使用了其他数字滤波方法。信号的幅度被过滤到以下波段：
44.(1)低频分量：基线估计小于2hz。在一些示例中，低频噪声分量小于大约5hz。
45.(2)窄带分量：与干扰的频率相匹配。在一些示例中，选择50hz频带。50hz频带对应于电力线噪声。在其他示例中，窄带分量包括50hz到60hz之间的一个或多个频带。
46.估计基线偏差(低频噪声)
47.在各种实施方式中，低通滤波信号本身不能用作瞬时基线估计，因为滤波信号在qrs位置处具有较大幅度。因此，应用中值滤波以在短窗口(例如，1.5秒)内使信号变平。然后，窗口内的最大偏差被用作低频扰动的估计。
48.估计窄带噪声分量
49.在各种实施方式中，在短窗口中计算的相关频带(对于电力线噪声为50-60hz)中的信号幅度的绝对值的平均值被用作窄带干扰的估计。这样就忽略了瞬时振荡。
50.计算用作参考的自适应阈值
51.根据各种实施方式，不使用固定阈值，因为每个频带中的分量可以随着心率和qrs幅度而变化。此外，心电图值因人而异。因此，平均qrs幅度本身被用作阈值。在一个示例中，最后五个好节拍的平均值被用作阈值。qrs振幅取为以r峰位置为中心的小窗口中的最大值
和最小值之间的差。在一些示例中，自适应阈值可以用于确定信号是否损坏。
52.实时信号质量估计
53.根据各种实现方式，在估计信号质量时仅引入小的延迟。在一些示例中，使用大约1.5秒的延迟，其中1.5秒大约是两次心跳的持续时间。因此，可以实时地估计信号质量。在一些示例中，延迟是大约0.75秒，其中0.75秒大约是一次心跳的持续时间。在各种示例中，延迟是一次或两次心跳，并且在一些示例中，该延迟基于心率而变化。
54.图2示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的来自ecg电极的输入信号的两个曲线图。顶部曲线图202示出了由于低频噪声分量导致的错误峰值检测的示例。特别地，每条垂直线是峰值检测线。在第一部分204中，信号没有噪声并且峰值被准确地检测到。在第二部分206中，该信号是模糊qrs峰值的噪声信号。然而，尽管存在噪声，系统仍试图检测峰值，从而导致错误识别的峰值和不准确的ecg输出。第三部分208再次是没有显著噪声的干净信号，其中qrs峰值被容易地检测到。在第四部分210中，信号再次被噪声遮蔽，并且峰值没有被准确地识别。
55.图2中的下部曲线图212示出了将本文公开的系统和方法应用于ecg信号的示例。因此，在第一部分204期间，输入信号没有噪声，并且峰值被准确地检测到。在第一部分结束时，系统识别信号中的噪声，并且在第二部分216期间，系统丢弃峰值检测器输出。在第二部分216结束时，系统识别出信号不再被噪声破坏。在第三部分208中，系统再次识别信号中的qrs峰值并生成ecg。在第三部分208结束时，系统再次识别信号中的噪声，并且在第四部分220期间，系统不试图识别峰值并且不输出更新的ecg信息。因此，以这种方式，只要系统接收到未被破坏的信号，系统就提供实时ecg。
56.相反，其他系统不提供实时心电图。在一些系统中，信号被收集并发送到远程计算系统和/或云进行处理，从而生成延迟的ecg。在一些系统中，在一段时间内收集信号，然后进行处理以生成ecg。
57.图3示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的来自干电极的记录信号的两个曲线图。顶部曲线图302示出了由于高频噪声分量导致的错误峰值检测的示例。特别地，每条垂直线是qrs峰值检测线。初始噪声部分304包括许多错误识别的峰值，第二噪声部分308也是如此。在两者之间，有短段306，在该短段中信号未被破坏并且峰值被正确识别。
58.图3中的下部曲线图312示出了将本文公开的系统和方法应用于ecg信号的示例。在初始部分314期间，在信号中检测到损坏，并且拒绝任何识别的峰值。在中间部分306期间，输入信号没有噪声，并且峰值被精确地检测以生成ecg。在第二部分306结束时，系统识别信号中的噪声，并且在第三部分316期间，系统不准确地识别峰值并且不输出更新的ecg信息。因此，下部曲线图312示出了一个示例，其中识别出具有高频噪声分量的噪声部分，并且拒绝记录的噪声部分中的任何识别出的峰值。
59.图4示出了根据本公开的各种实施例的三个曲线图。顶部曲线图402示出了有噪声的ecg信号。特别地，顶部曲线图402中的ecg信号的第一时间窗口410没有噪声，并且在该部分期间检测到qrs峰值。然而，在包括第二时间窗412和第三时间窗414的随后的时间段期间，ecg信号是有噪声的，并且没有qrs峰值被记录。
60.中间的曲线图404示出了低频噪声分量(q1)的估计，其中虚线是从qrs幅度(t)导出的自适应阈值。如中间的图404所示，低频噪声分量在时间412的第二窗口期间超过虚线
指示的自适应阈值。因此，在第二时间窗口412期间，不记录qrs峰值。当低频噪声分量随后下降到虚线所示的阈值以下时，ecg信号包括妨碍精确qrs峰值检测的其他噪声分量，如关于底部曲线图406所示。
61.下图406示出了窄带噪声分量(q2)的估计，其中虚线是从qrs幅度(t)导出的自适应阈值。如底部曲线图406所示，窄带噪声分量在第三时间窗口414期间超过由虚线指示的自适应阈值。注意，在图4所示的示例中，第三时间窗口414与第二时间窗口412重叠，并且在重叠时段期间，低频噪声分量和窄带噪声分量都超过它们各自的阈值。由于在第三时间窗口414期间，窄带噪声分量超过阈值，如底部曲线图406中所示，所以在第三时间窗口414期间没有为ecg输出生成ecg峰值，如顶部曲线图402中所示。
62.图5示出了根据本公开的各种实施例的三个曲线图。顶部曲线图502示出了有噪声的ecg信号。特别地，顶部曲线图502中的ecg信号的第一时间窗口510没有噪声，并且在该部分期间检测到qrs峰值。然而，在接下来的时间段512期间，ecg信号是有噪声的，并且没有qrs峰值被记录。在第三时间窗口514期间存在短时间段，在该短时间段期间ecg信号没有噪声并且qrs峰值被识别。然后，在第四时间段516期间，ecg信号再次变为噪声，并且没有qrs峰值被记录。
63.中间曲线图504示出了低频噪声分量(q1)的估计，其中虚线是从qrs幅度(t)导出的自适应阈值。如中间的图504所示，在第二512和第四514时间窗口期间，低频噪声分量超过虚线指示的自适应阈值。因此，在时间的第二窗口512和第四窗口514期间，不记录qrs峰值。
64.下图506示出了窄带噪声分量(q2)的估计，其中虚线是从qrs幅度(t)导出的自适应阈值。如底部曲线图506所示，对于第四时间窗口516的一小部分，窄带噪声分量超过由虚线指示的自适应阈值。在剩余时间期间，窄带噪声分量保持较低，低于阈值，并且不妨碍qrs峰值的检测和识别。
65.通常，本文提供了用于通过相关频带中的数字滤波来估计ecg信号中的低频和窄带噪声分量的强度的系统和方法。此外，提供了用于通过中值滤波从低通滤波信号中去除qrs特征的系统和方法。使用窄带分量的绝对值的平均来平滑快速变化。将噪声幅度与从qrs幅度导出的自适应阈值进行比较。此外，提供了用于信号质量的实时估计的系统和方法。
66.根据一些实现方式，以500hz对ecg进行采样，并使用daubechies d8小波(也称为db4)将其分解至级别7。daubechies d8小波具有八个系数。在不同级别的小波分解中存在各种近似系数和细节系数。在一些示例中，近似或缩放系数是信号的低通表示，细节是小波系数。在随后的级别，近似系数被划分为粗略近似(低通)部分和详细近似(高通)部分。在一些示例中，可以使用级别j的近似加上级别j的细节来确定级别j-1的近似。“n”级的近似系数可以称为can或an，“n”层的细节系数可以称之为cdn或dn。
67.在一些实施方式中，基线估计由a7形成，并使用中值平滑进行平滑，以去除qrs特征的小泄漏。在一些实施方式中，使用窗口中的平滑基线估计的最小值和最大值之间的差来确定基线噪声(q1)。在一些实施方式中，根据d4和d3来确定电力线噪声估计。在一些实施方式中，使用窗口中的电力线噪声估计的绝对值的平均值来确定线路噪声(q2)。在一些实施方式中，qrs幅度(t)是在r峰值位置周围计算的，使用流行的峰值检测算法来识别。在一
些实施方式中，将q1和q2与阈值alpha*t进行比较，其中不同的alpha用于q1和q2。根据一些示例，如果q1和q2小于它们各自的阈值，则ecg信号被认为具有良好的质量。此外，在一些实施方式中，来自被识别为无噪声的分段的峰值被用于更新qrs幅度。
68.根据各种实施方式中，小波变换只是提取期望频带中的信号幅度/能量的一种方式。也可以应用其他过滤方法来实现结果。
69.图6示出了根据本公开的各种实施例的用于车辆中的ecg系统的框图600。在一些示例中，ecg系统在车辆中用于评估驾驶员状态，并识别驾驶员压力、驾驶员嗜睡和其他可能影响驾驶行为和/或安全的情况。原始ecg信号被输入到qrs峰值检测模块602。在一些示例中，qrs峰值检测模块可以是运行峰值检测算法的计算机系统。峰值检测模块602实时地检测qrs峰值，并且如以上关于图1-5所描述的那样起作用。在各种示例中，峰值检测模块602输出qrs峰值信息和qrs峰值位置。来自峰值检测模块602的输出用于确定心率模块604处的用户心率以及心率变异性模块606处的心率变异性。心率和心率变异性可以在驾驶员状态估计模块608处用于评估驾驶员状态。在一些示例中，驾驶员状态估计模块608被配置为识别驾驶员嗜睡和/或驾驶员压力。在一些示例中，驾驶员状态估计模块608被配置为识别其他驾驶员状态。在各种实施方式中，来自驾驶员状态估计模块608的输出被输入到车辆系统，该车辆系统被配置为试图防止危险的驾驶状况。例如，车辆可以被配置为提醒昏昏欲睡的驾驶员醒来或靠边停车。
70.图7示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的安装在方向盘上的示例性干电极。特别地，图7示出了具有两个安装的电极704、706的方向盘702。电极704、706是ecg电极。在一些示例中，存在第三电极，通常被称为右腿驱动电极。右腿驱动电极的作用是通过减少共模来提高信噪比(snr)。共模在左电极和右电极中都是常见的，并且在一些示例中，共模是电力线噪声。
71.在一些示例中，方向盘电极704、706被配置为确定是否与一个或两个电极704、708接触(例如，是否有手与方向盘接触)。在一些实施方式中，另一组两个安装的电极704、706被定位在方向盘702上的其它地方。当驾驶员用双手(在方向盘702的上半部分的每一侧上各一只)抓住方向盘702时，一只手与第一电极704连接，并且另一只手连接第二电极706。在各种实施方式中，可以仅从一组电极记录ecg。特别地，两个电极704、706收集单个导联ecg。在一些例子中，每一侧都可能有不同的电势(右手侧与左手侧)，并且可以使用引线将身体接地到已知电势，以及测量右手侧和左手侧之间的δ。
72.在各种实施方式中，干电极可以是其他类型的系统的一部分。例如，干电极可以集成到智能手表和/或腕带中。在一些示例中，干电极可以集成到胸带中。在一些示例中，干电极可以集成到锻炼设备的把手中。
73.如此描述了本技术技术的几个方面和实施例，应当理解的是，本领域普通技术人员将容易发生各种改变、修改和改进。这些改变、修改、改进旨在落入本技术中描述的技术的精神和范围内。例如，本领域普通技术人员将容易地设想用于执行本文所述的功能和/或获得结果和/或一个或多个优点的各种其他手段和/或结构，并且这些变化和/或修改中的每一个都被认为在本文所述实施例的范围内。
74.本领域技术人员将认识到，或能够使用不多于常规实验来确定，与本文所述的具体实施例有许多等效物。因此，应当理解，前述实施例仅通过示例的方式呈现，并且在所附
权利要求及其等同物的范围内，除了具体描述之外，可以实践本发明的实施例。此外，本文所述的两个或多个特征、系统、物品、材料、试剂盒和/或方法的任何组合，如果这些特征、系统，物品、材料、试剂盒和/或方法不相互矛盾，则包括在本公开的范围内。
75.前述概述了本文公开的主题的一个或多个实施例的特征。提供这些实施例是为了使本领域普通技术人员(phosita)能够更好地理解本公开的各个方面。某些众所周知的术语以及底层技术和/或标准可以在没有详细描述的情况下被引用。预计phosita将拥有或能够访问那些足以实践本公开的教导的技术和标准中的背景知识或信息。
76.phosita将意识到，他们可以容易地将本公开用作设计或修改其他工艺、结构或变体的基础，以实现此处引入的实施例的相同目的和/或实现相同优点。phosita还将认识到，这样的等效构造不脱离本公开的精神和范围，并且在不脱离本披露的精神和范畴的情况下，它们可以在本文中进行各种改变、替换和变更。
77.上述实施例可以以多种方式中的任何方式来实现。涉及过程或方法的性能的本技术的一个或多个方面和实施例可以利用可由设备(例如，计算机、处理器或其他设备)执行的程序指令来执行或控制过程或方法。
78.在这方面，各种发明概念可以体现为用一个或多个编码的计算机可读存储介质(或多个计算机可读存储媒体)(例如，计算机存储器、一个或更多软盘、光盘、磁带、闪存、现场可编程门阵列或其他半导体器件中的电路配置、或其他有形计算机存储介质)当在一个或多个计算机或其他处理器上执行时，执行实现上述各种实施例中的一个或更多个的方法的程序。
79.一个或多个计算机可读介质可以是可传送的，使得存储在其上的程序可以被加载到一个或更多个不同的计算机或其他处理器上，以实现上述各个方面。在一些实施例中，计算机可读介质可以是非瞬态介质。
80.注意，上面参考图讨论的活动适用于涉及信号处理(例如，手势信号处理、视频信号处理、音频信号处理、模数转换、数模转换)的任何集成电路，特别是那些可以执行专用软件程序或算法的集成电路，其中一些可以与处理数字化实时数据相关联。
81.在一些情况下，本公开的教导可以被编码到一个或多个有形的、非暂时性的计算机可读介质中，所述介质上存储有可执行指令，所述可执行指令在被执行时指示可编程设备(例如处理器或dsp)执行本文公开的方法或功能。在本文的教导至少部分地体现在硬件设备(例如asic、ip块或soc)中的情况下，非瞬态介质可以包括用逻辑硬件编程以执行本文公开的方法或功能的硬件设备。本教导还可以以寄存器传输级(rtl)或诸如vhdl或verilog的其他硬件描述语言的形式来实践，其可以用于对制造过程进行编程以产生所公开的硬件元件。
82.在示例实现中，本文概述的处理活动的至少一些部分也可以用软件来实现。在一些实施例中，这些特征中的一个或多个可以在所公开的附图的元件外部提供的硬件中实现，或者以任何适当的方式合并以实现预期的功能。各种组件可以包括软件(或往复式软件)，其可以进行协调以实现本文所概述的操作。在其他实施例中，这些元件可以包括有助于其操作的任何合适的算法、硬件、软件、组件、模块、接口或对象。
83.任何适当配置的处理器组件都可以执行与数据相关联的任何类型的指令，以实现本文详述的操作。本文公开的任何处理器都可以将元素或物品(例如，数据)从一种状态或
事物转换为另一状态或事物。在另一个示例中，本文概述的一些活动可以用固定逻辑或可编程逻辑(例如，由处理器执行的软件和/或计算机指令)来实现，并且本文识别的元件可以是某种类型的可编程处理器、可编程数字逻辑(例如fpga、可擦除可编程只读存储器(eprom)，电可擦除可编程只读存储器(eeprom))、包括数字逻辑、软件、代码、电子指令、闪存、光盘、cd-rom、dvd-rom、磁卡或光卡、适用于存储电子指令的其他类型的机器可读介质或其任何适当组合的asic。
84.在操作中，处理器可以将信息存储在任何合适类型的非瞬态存储介质(例如，随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、fpga、eprom、电可擦除可编程rom(eeprom)等)、软件、硬件中，或者在合适的情况下并基于特定需要存储在任何其他合适的组件、设备、元件或对象中。此外，基于特定的需要和实现，可以在任何数据库、寄存器、表、高速缓存、队列、控制列表或存储结构中提供在处理器中被跟踪、发送、接收或存储的信息，所有这些都可以在任何合适的时间内被引用。
85.本文讨论的任何记忆项目都应被解释为包含在广义的“存储器”中类似地，本文中描述的任何潜在处理元件、模块和机器都应被解释为包含在广义的“微处理器”或“处理器”中此外，在各种实施例中，本文描述的处理器、存储器、网卡、总线、存储设备、相关外围设备和其他硬件元件可以由处理器、存储器和其他相关设备来实现，这些处理器、存储器以及其他相关设备由软件或固件配置以仿真或虚拟化这些硬件元件的功能。
86.此外，应当理解，作为非限制性示例，计算机可以以多种形式中的任何形式体现，例如机架安装计算机、台式计算机、膝上型计算机或平板计算机。此外，计算机可以嵌入通常不被视为计算机但具有适当处理能力的设备中，包括个人数字助理(pda)、智能电话、移动电话、ipad或任何其他适当的便携式或固定电子设备。
87.此外，计算机可以具有一个或多个输入和输出设备。除其他外，这些设备可以用于呈现用户界面。可用于提供用户界面的输出设备的示例包括用于输出的视觉呈现的打印机或显示屏以及用于输出的可听呈现的扬声器或其他声音产生设备。可以用于用户界面的输入设备的示例包括键盘和指示设备，例如鼠标、触摸板和数字化平板电脑。作为另一个例子，计算机可以通过语音识别或以其他可听格式接收输入信息。
88.这样的计算机可以通过任何合适形式的一个或多个网络互连，包括局域网或广域网，例如企业网络，以及智能网(in)或互联网。这样的网络可以基于任何合适的技术，并且可以根据任何合适的协议操作，并且可以包括无线网络或有线网络。
89.计算机可执行指令可以是由一个或多个计算机或其他设备执行的多种形式，例如程序模块。通常，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。通常，在各种实施例中，程序模块的功能可以根据需要进行组合或分布。
90.术语“程序”或“软件”在本文中以一般意义用于指代可用于对计算机或其他处理器进行编程以实现如上所述的各个方面的任何类型的计算机代码或计算机可执行指令集。此外，应当理解，根据一个方面，当执行时执行本技术的方法的一个或多个计算机程序不需要驻留在单个计算机或处理器上，而是可以以模块化方式分布在多个不同的计算机或处理器之间，以实现本技术的各个方面。
91.此外，数据结构可以以任何合适的形式存储在计算机可读介质中。为了便于说明，数据结构可显示为具有通过数据结构中的位置相关的字段。这样的关系同样可以通过在计
算机可读介质中为字段分配具有传达字段之间关系的位置的存储来实现。然而，任何合适的机制都可以用于建立数据结构的字段中的信息之间的关系，包括通过使用指针、标签或建立数据元素之间关系的其他机制。
92.当以软件实现时，软件代码可以在任何合适的处理器或处理器集合上执行，无论是在单个计算机中提供还是分布在多个计算机之间。
93.实现本文所描述的全部或部分功能的计算机程序逻辑以各种形式体现，包括但不限于源代码形式、计算机可执行形式、硬件描述形式和各种中间形式(例如，掩码作品或由汇编程序、编译器、链接器或定位器生成的形式)。在一个示例中，源代码包括以各种编程语言实现的一系列计算机程序指令，所述各种编程语言例如是目标代码、汇编语言或高级语言，例如opencl、rtl、verilog、vhdl、fortran、c、c++、java或html，用于各种操作系统或操作环境。源代码可以定义并使用各种数据结构和通信消息。源代码可以是计算机可执行的形式(例如，经由解释器)，或者源代码可以被转换(例如，通过翻译器、汇编程序或编译器)为计算机可执行形式。
94.在一些实施例中，图中的任意数量的电路可以在相关联的电子设备的板上实现。该板可以是通用电路板，该通用电路板可以容纳电子设备的内部电子系统的各种组件，并且进一步提供用于其他外围设备的连接器。更具体地，板可以提供电连接，通过该电连接，系统的其他组件可以电通信。任何合适的处理器(包括数字信号处理器、微处理器、支持芯片组等)、存储器元件等都可以基于特定的配置需求、处理需求、计算机设计等适当地耦合到板上。
95.其他组件，如外部存储器、附加传感器、音频/视频显示控制器和外围设备，可以通过电缆作为插卡连接到板上，或者集成到板本身中。在另一示例实施例中，图中的电路可以被实现为独立模块(例如，具有被配置为执行特定应用或功能的相关组件和电路的设备)，或者被实现为电子设备的特定应用硬件中的插件模块。
96.注意，在本文提供的众多示例中，可以根据两个、三个、四个或更多个电组件来描述相互作用。然而，这样做只是为了清楚和举例。应当理解，该系统可以以任何合适的方式进行合并。沿着类似的设计备选方案，图中所示的组件、模块和元件中的任何一个都可以组合成各种可能的配置，所有这些都清楚地在本公开的广泛范围内。
97.在某些情况下，通过仅参考有限数量的电气元件来描述给定流集合的一个或多个功能可能更容易。应当理解，图及其教导的电路是容易扩展的，并且可以容纳大量的部件以及更复杂/复杂的布置和配置。因此，所提供的示例不应限制电路的范围或抑制电路的广泛教导，因为电路可能应用于无数其他架构。
98.此外，如所描述的，一些方面可以体现为一个或多个方法。作为方法的一部分执行的动作可以以任何合适的方式进行排序。因此，可以构造其中以不同于图示的顺序执行动作的实施例，这可以包括同时执行一些动作，即使在图示的实施例中被示为顺序动作。
99.选择示例
100.示例1提供一种用于实时检测心电图输入信号的损坏段的方法,包括：从干电极接收所述输入信号；处理所述输入信号的第一部分，其中处理包括识别峰值；当接收所述输入信号时，检测所述输入信号的至少第二部分中的损坏；丢弃包括所述损坏的所述输入信号的第二部分；和基于所述峰值实时生成心电图。
101.示例2提供了根据前述和/或下述示例中任一个的方法，其中接收所述输入信号包括从耦合到所述干电极的单个引线接收电活动。
102.示例3提供了根据前述和/或下述示例中任一个的方法，其中所述单个引线附接到方向盘。
103.示例4提供了根据前述和/或下述示例中任一个的方法，其中处理信号的第一部分包括识别对应于qrs复合物类型的峰值。
104.示例5提供了根据前述和/或以下示例中任一个的方法，进一步包括基于所述信号的第一部分中的所述峰值的幅度自适应地确定阈值。
105.示例6提供了根据前述和/或下述示例中任一个的方法，其中检测损坏包括检测超过所述阈值的噪声。
106.示例7提供了根据前述和/或下述示例中任一个的方法，其中实时生成ecg包括生成具有一次心跳的潜伏时间的ecg。
107.示例8提供了根据前述和/或下述示例中任一个的方法，其中检测损坏包括检测低频噪声。
108.示例9提供了根据前述和/或下述示例中任一个的方法，其中检测损坏包括检测窄带电力线噪声。
109.示例10提供一种用于实时检测心电图输入信号的损坏段的系统，包括：干电极，被配置为接收所述输入信号；处理器，被配置为：识别所述输入信号的第一部分中的qrs峰值，检测所述输入信号的至少第二部分中的损坏，丢弃包括所述损坏的输入信号的第二部分，和基于识别的qrs峰值实时生成心电图。
110.示例11提供了根据前述和/或下述示例中任一个的系统，进一步包括心电图导联，所述心电图导联耦合到所述干电极且被配置以接收电活动。
111.示例12提供了根据前述和/或下述示例中任一个的系统，其中所述心电图导联附接到方向盘。
112.示例13提供了根据前述和/或下述示例中任一个的系统，其中所述处理器还被配置为基于所述信号的第一部分中的峰值的幅度自适应地确定阈值，并且其中损坏包括超过所述阈值的噪声。
113.示例14提供了根据前述和/或下述示例中任一个的系统，其中所述处理器从接收的输入信号生成具有一次心跳的潜伏时间的心电图。
114.示例15提供了根据前述和/或下述示例中任一个的系统，其中所述处理器被配置为检测所述输入信号中的低频噪声，并确定所述低频噪声何时超过阈值。
115.示例16提供了根据前述和/或下述示例中任一个的系统，其中所述处理器被配置为检测所述输入信号中的窄带电力线噪声，并确定所述窄带电力线噪音何时超过阈值。
116.示例17提供一种用于实时检测心电图输入信号的损坏段的方法,包括：从耦合到干电极的心电图导联接收输入信号；将所述输入信号滤波成低频分量和窄带分量；确定所述低频分量幅度和所述窄带分量幅度；确定所述低频分量幅度和所述窄带分量幅度是否低于阈值；和当所述低频分量幅度和所述窄带分量幅度低于所述阈值时：识别所述输入信号中的qrs峰值，和基于所述qrs峰值实时生成心电图。
117.示例18提供了根据前述和/或以下示例中任一个的方法，进一步包括基于多个qrs
峰值上的平均峰值幅度来确定所述阈值。
118.示例19提供了根据前述和/或以下示例中任一个的方法，进一步包括当所述低频分量幅度和所述窄带分量幅度中的至少一个超过所述阈值时，丢弃所述信号而不生成所述心电图。
119.示例20提供了根据前述和/或下述示例中任一个的方法，其中实时生成ecg包括生成具有一次心跳的潜伏时间的ecg。
120.术语解释
121.本文定义和使用的所有定义应理解为控制字典定义、通过引用并入的文件中的定义和/或定义术语的普通含义。除非上下文另有明确要求，否则在整个说明书和权利要求书中：
[0122]“包含”、“包括”等应以包容性的含义进行解释，而不是排他性或详尽的含义；也就是说，在“包括但不限于”的意义上。
[0123]“连接的”、“耦合的”或其任何变体，是指两个或多个元件之间的任何直接或间接连接或耦合；元件之间的耦合或连接可以是物理的、逻辑的或其组合。
[0124]“此处”、“上面”、“下面”以及具有类似含义的词语在用于描述本规范时应指本规范的整体，而不是本规范的任何特定部分。
[0125]“或”指的是两个或两个以上项目的列表，涵盖了对该词的所有以下解释：列表中的任何项目、列表中的所有项目以及列表中项目的任何组合。
[0126]
单数形式“一个”、“一种”和“所述”也包括任何适当复数形式的含义。
[0127]
表示方向的单词，如“垂直”、“横向”、“水平”、“向上”、“向下”、“向前”、“向后”、“向内”、“向外”、“垂直”，“横向”，“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“下”、“下方”、“上方”、“下面”等，在本说明书和任何随附权利要求(如果存在)中使用的装置取决于所描述和图示的装置的特定方位。本文所描述的主题可以采用各种替代的取向。因此，这些方向性术语的定义并不严格，不应作狭义解释。
[0128]
说明书和权利要求书中使用的不定冠词“一个”和“一种”，除非明确指出相反，否则应理解为“至少一个”。
[0129]
说明书和权利要求书中使用的短语“和/或”应理解为这样结合的元素中的“一个或两个”，即在某些情况下结合存在而在其他情况下分离存在的元素。以“和/或”列出的多个元素应以相同的方式解释，即“一个或多个”这样结合的元素。
[0130]
除了由“和/或”条款明确标识的元素之外，还可以选择性地存在其他元素，无论这些元素与具体标识的元素是相关的还是无关的。因此，作为非限制性示例，在一个实施例中，当与诸如“包含”之类的开放式语言结合使用时，对“a和/或b”的引用可以仅指a(可选地包括除b以外的元素)；在另一个实施方案中仅限于b(可选地包括除a以外的元素)；在又一个实施方案中连接到a和b(可选地包括其它元件)；等。
[0131]
如本文在说明书和权利要求中所使用的，短语“至少一个”在引用一个或多个元素的列表时应理解为指从元素列表中的任何一个或更多个元素中选择的至少一个元素，但不一定包括在元素列表内具体列出的每个元素中的至少一个，并且不排除元素列表中的元素的任何组合。该定义还允许除了短语“至少一个”所指的元素列表中具体标识的元素之外，元素可以可选地存在，无论是与具体标识的那些元素相关还是无关。
[0132]
因此，作为非限制性示例，在一个实施方案中，“a和b中的至少一个”(或等效地，“a或b中的最少一个”，或等效地“a和/或b中至少一个“)可以指至少一个，任选地包括多于一个的a，不存在b(并且任选地包括除b以外的元素)；在另一个实施方案中，至至少一个，任选地包括多于一个，不存在a的b(并且任选地包括除a以外的元素)；在又一个实施方案中，指至少一个，任选地包括多于一个的a，和至少一个(任选地包括大于一个的b)(并且任选地包括其它元素)；等。
[0133]
如本文所用，除非另有说明，否则术语“介于”应包括在内。例如，“介于a和b之间”包括a和b，除非另有说明。
[0134]
此外，本文使用的措辞和术语是为了描述的目的，不应被视为限制性的。本文中“包括”、“包括”或“具有”、“含有”、“涉及”及其变体的使用旨在涵盖下文列出的项目及其等价物以及其他项目。
[0135]
在权利要求书以及上述说明书中，所有过渡短语，如“包含”、“包括”、“携带”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”、“由
…
组成”等，都应理解为开放式的，即意味着包括但不限于。只有过渡短语“由组成”和“本质上由组成”应分别是封闭或半封闭过渡短语。
[0136]
本领域技术人员可以确定许多其他的改变、替换、变化、改变和修改，并且本公开旨在包括落入所附权利要求范围内的所有这样的改变、替代、变化、修改和修改。
[0137]
为了协助美国专利商标局(uspto)以及根据本技术发布的任何专利的任何读者解释本技术所附的权利要求，申请人希望注意到，申请人：(a)不打算援引本技术提交之日存在的《美国法典》第35卷第112(f)条，除非在特定权利要求中特别使用了“手段”或“步骤”；以及(b)不打算通过本公开中的任何陈述以未以其他方式反映在所附权利要求中的任何方式限制本公开。
[0138]
因此，本发明不应被认为局限于上述特定实施例。在回顾本公开内容后，本发明所针对的本领域的技术人员将容易明白各种修改、等效工艺以及本发明可应用的许多结构。

技术特征：
1.一种用于实时检测心电图输入信号的损坏段的方法，包括：从干电极接收所述输入信号；处理所述输入信号的第一部分，其中处理包括识别峰值；当接收所述输入信号时，检测所述输入信号的至少第二部分中的损坏；丢弃包括所述损坏的所述输入信号的第二部分；和基于所述峰值实时生成心电图。2.根据权利要求1所述的方法，其中接收所述输入信号包括从耦合到所述干电极的单个引线接收电活动。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述单个引线附接到方向盘。4.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括从所述信号中分类qrs复合物类型，并且其中处理所述信号的第一部分包括识别对应于所述qrs复合物类型的峰值。5.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括基于所述信号的第一部分中的所述峰值的幅度自适应地确定阈值。6.根据权利要求5所述的方法，其中检测损坏包括检测超过所述阈值的噪声。7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中实时生成ecg包括生成具有一次心跳的潜伏时间的ecg。8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中检测损坏包括检测低频噪声。9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中检测损坏包括检测窄带电力线噪声。10.一种用于实时检测心电图输入信号的损坏段的系统，包括：干电极，被配置为接收所述输入信号；处理器，被配置为：识别所述输入信号的第一部分中的qrs峰值，检测所述输入信号的至少第二部分中的损坏，丢弃包括所述损坏的输入信号的第二部分，和基于识别的qrs峰值实时生成心电图。11.根据权利要求10所述的系统，进一步包括心电图导联，所述心电图导联耦合到所述干电极且被配置以接收电活动。12.根据权利要求11所述的系统，其中所述心电图导联附接到方向盘。13.根据权利要求10至12中任一项所述的系统，其中所述处理器还被配置为基于所述信号的第一部分中的峰值的幅度自适应地确定阈值，并且其中损坏包括超过所述阈值的噪声。14.根据权利要求10至13中任一项所述的系统，其中所述处理器从接收的输入信号生成具有一次心跳的潜伏时间的心电图。15.根据权利要求10至14中任一项所述的系统，其中所述处理器被配置为检测所述输入信号中的低频噪声，并确定所述低频噪声何时超过阈值。16.根据权利要求10至15中任一项所述的系统，其中所述处理器被配置为检测所述输入信号中的窄带电力线噪声，并确定所述窄带电力线噪音何时超过阈值。17.一种用于实时检测心电图输入信号的损坏段的方法,包括：从耦合到干电极的心电图导联接收输入信号；
将所述输入信号滤波成低频分量和窄带分量；确定所述低频分量幅度和所述窄带分量幅度；确定所述低频分量幅度和所述窄带分量幅度是否低于阈值；和当所述低频分量幅度和所述窄带分量幅度低于所述阈值时：识别所述输入信号中的qrs峰值，和基于所述qrs峰值实时生成心电图。18.根据权利要求17所述的方法，还包括基于多个qrs峰值上的平均峰值幅度来确定所述阈值。19.根据权利要求17或18所述的方法，还包括当所述低频分量幅度和所述窄带分量幅度中的至少一个超过所述阈值时，丢弃所述信号而不生成所述心电图。20.根据权利要求17至19中任一项所述的方法，其中实时生成ecg包括生成具有一次心跳的潜伏时间的ecg。

技术总结
用于实时心电图信号质量估计的系统和装置。公开了用于实时检测心电图输入信号的损坏段以及基于未损坏的输入信号实时生成心电图的系统和方法。提供了用于从电极接收信号、检测信号的一部分中的损坏以及丢弃包括损坏的信号的该部分的系统和方法。信号的该部分的系统和方法。信号的该部分的系统和方法。


技术研发人员：S
受保护的技术使用者：亚德诺半导体国际无限责任公司
技术研发日：2021.11.19
技术公布日：2023/9/23