java - java中从心电图字节数组中检测QRS

Question

我从文件中读取了心电图字节数组。现在我想检测读取的心电图字节的QRS。我怎样才能在java中实现这个。

我从 Lifegain 除颤器(一种心电图设备)获取字节数组。我从这些字节在 Android 上绘制心电图。现在我想检测 QRS 复合波(用于计算一次心跳波的时间和电压的术语)。 DATA=LeadData":"-284,-127,-122,17,-35,10,32,10,52,16,49,33,38,69,70,58,45,93,47,88, 58,90,149,5,82,-12,-4,40,-34,29,-29,5,-4,-17,-13,-29,-13,-4,-9,-9, -10,-2​​0,-15,-22,-32,-25,-23,-2,-15,-7,-13,-19,-17,-28,-27,-27,-33 ,-20,-16,-13,-20,-10,-2​​2,-20,-19,-28,-15,-19,-22,-21,-9,-3,-6,- 8,-6,-11,-8,-8,-5,-10,-5,-6,-9,-4,-6,3,20,3,14,7,11,10,5 ,11,5,10,2,10,13,14"

问候，

沙阿

Answer 1

如果您拥有的数据是我认为您拥有的数据，则您需要使用其中一种算法来检测您的 QRS 复合波。

有很多算法可以检测 QRS 复合波，最简单的算法之一是 HC Chen 和 SW Chen 的基于移动平均的过滤系统及其在实时 QRS 检测中的应用 (您可以通过 http://www.cinc.org/archives/2003/pdf/585.pdf 获取)。

阶段是:

• 高通滤波
• 低通滤波
• 决策阶段

从低通图像中您可以注意到，现在我们有了检测 QRS 复合波所需的峰值。最后一个阶段是决策阶段。在本文中，您有一个实现此目的的公式。

我们需要知道 QRS 波群何时开始，因此我们需要为此设置一个阈值。此实现中的公式为:

threshold = alpha * gamma * peak + (1 - alpha) * threshold

峰值是窗口中的局部最大值(我们通常用宽度为250的窗口搜索信号)，阈值是初始值(第一个可以是第一个找到的峰值)，alpha和gamma是随机创建的，alpha 大于 0 且小于 1，而 gamma 为 0.15 或 0.20。如果当前信号值超过阈值，则发现 QRS 复合波。

这里是低通、高通和决策的 Java 源代码:

// High pass filter
// y1[n] = 1/M * Sum[m=0, M-1] x[n-m]
// y2[n] = x[n - (M+1)/2]
public static float[] highPass(int[] sig0, int nsamp) {
    float[] highPass = new float[nsamp];
    int M = 5; // M is recommended to be 5 or 7 according to the paper
    float constant = (float) 1/M;

    for(int i=0; i<sig0.length; i++) {
        float y1 = 0;
        float y2 = 0;

        int y2_index = i-((M+1)/2);
        if(y2_index < 0) {
            y2_index = nsamp + y2_index;
        }
        y2 = sig0[y2_index];

        float y1_sum = 0;
        for(int j=i; j>i-M; j--) {
            int x_index = i - (i-j);
            if(x_index < 0) {
                x_index = nsamp + x_index;
            }
            y1_sum += sig0[x_index];
        }

        y1 = constant * y1_sum;
        highPass[i] = y2 - y1;

    }        

    return highPass;
}

// Low pass filter; na n-to mesto zapiši kvadrat 30ih števil v oknu
public static float[] lowPass(float[] sig0, int nsamp) {
    float[] lowPass = new float[nsamp];
    for(int i=0; i<sig0.length; i++) {
        float sum = 0;
        if(i+30 < sig0.length) {
            for(int j=i; j<i+30; j++) {
                float current = sig0[j] * sig0[j];
                sum += current;
            }
        }
        else if(i+30 >= sig0.length) {
            int over = i+30 - sig0.length;
            for(int j=i; j<sig0.length; j++) {
                float current = sig0[j] * sig0[j];
                sum += current;
            }
            for(int j=0; j<over; j++) {
                float current = sig0[j] * sig0[j];
                sum += current;
            }
        }

        lowPass[i] = sum;
    }

    return lowPass;

}

public static int[] QRS(float[] lowPass, int nsamp) {
    int[] QRS = new int[nsamp];

    double treshold = 0;

    for(int i=0; i<200; i++) {
        if(lowPass[i] > treshold) {
            treshold = lowPass[i];
        }
    }

    int frame = 250;

    for(int i=0; i<lowPass.length; i+=frame) {
        float max = 0;
        int index = 0;
        if(i + frame > lowPass.length) {
            index = lowPass.length;
        }
        else {
            index = i + frame;
        }
        for(int j=i; j<index; j++) {
            if(lowPass[j] > max) max = lowPass[j];
        }
        boolean added = false;
        for(int j=i; j<index; j++) {
            if(lowPass[j] > treshold && !added) {
                QRS[j] = 1;
                added = true;
            }
            else {
                QRS[j] = 0;
            }                
        }

        double gama = (Math.random() > 0.5) ? 0.15 : 0.20;
        double alpha = 0.01 + (Math.random() * ((0.1 - 0.01)));

        treshold = alpha * gama * max + (1 - alpha) * treshold;

    }

    return QRS;
}