一种便携式12导联心电信号监测系统及方法与流程

本发明涉及医疗用品，具体的是一种便携式12导联心电信号监测系统及方法。

背景技术：

1、随着人们对健康的关注日益增加，便携式心电监测设备成为备受欢迎的智能穿戴设备。这些设备结合了传统心电图技术和现代便携设备的便利性，小巧轻便、易于携带，并支持实时监测和数据传输，让用户能够随时了解自己的心脏健康状况。目前市面上的便携式心电监测设备存在一些问题，比如部分手持式监测设备不够方便进行长期监测，而手环类设备容易受到运动伪影的影响。此外，一些设备的导联线可能会影响佩戴的舒适度，限制了长期佩戴的便利性。

2、如：cn118098565a公开了基于集成算法的easi导联重建12导联穿戴式心电监护系统与方法，其中，easi心电图属于一种衍生的12导联心电图，需要5个电极得到三路双极导联心电信号，并使用easi心电信号作为模型的输入；其将12导联心电图分为复杂度高与复杂度低两类，对复杂度高的使用深度学习的方法重建，对复杂度低的使用线性回归算法，增加了系统的复杂度，其使用了基于transformer的模型，参数量大；

3、再如：cn113951892a公开了一种基于穿戴式12导联心电仪的数据采集方法，其使用的12导联心电图采集系统，是使用10个电极直接测量12导联心电图，电极数量更多，佩戴舒适性和便携性就不能得到体现。

技术实现思路

1、本发明提供了一种便携式12导联心电信号监测系统及方法，其克服了背景技术中所描述的不足。本发明中的便携式12导联心电信号监测系统及方法应用场景广，佩戴灵活，可用于24小时心电监测，同时，可以通过较少的硬件资源获得完整的12导联心电信号。

2、本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是：

3、一种便携式12导联心电信号监测系统，包括：

4、监测系统通过测量主体获取ii导联心电信号，信号采样频率为100hz；

5、基于改进的u-net网络、残差模块和门控注意力机制的12导联心电信号重建方法将测量主体获取的ii导联心电信号作为输入，通过对ii导联心电信号进行多次下采样，逐步减少特征图的空间分辨率，留下更高层次的心电信号特征，然后在上采样部分恢复信号空间分辨率，并输出12导联心电信号，监测系统接收任意时间长度的ii导联心电信号作为输入并输出对应时间长度的12导联心电信号；

6、其中，改进的u-net网络中每一下采样层都由一个3×3的卷积层、批量归一化层、parametric relu激活函数、残差模块构成；

7、连接不同下采样层级之间的部分由parametric relu激活函数和最大池化层构成；

8、u-net网络的底层由重叠两次的3×3的卷积层、批量归一化层和parametric relu激活函数加上转置卷积层构成；

9、每一个上采样层都由一个连接层、3×3的卷积层、批量归一化层、parametricrelu激活函数、残差模块构成；

10、连接不同上采样层级之间的部分由parametric relu激活函数和转置卷积层构成；在下采样和上采样对应层级间通过门控注意力机制进行连接，网络层数为5层。

11、一较佳技术方案：残差模块包括3×3卷积层、批量归一化层、parametric relu激活函数、3×3卷积层和一个将输入直接添加在输出上的跳跃连接。

12、一较佳技术方案：门控注意力机制添加在了下采样和上采样部分对应的层级之间，剔除不重要的特征，以此实现特征权重的自适应修改。

13、一较佳技术方案：测量主体包括外壳、测量模块、供电模块、数据采集模块、计算平台、数据传输模块、pcb，供电模块、数据采集模块、计算平台和数据传输模块焊接在pcb上并固定在外壳内。

14、一较佳技术方案：测量模块为电极片，测量主体与电极片连接组合测得ii导联心电信号。

15、一较佳技术方案：电极片数量为三。

16、一较佳技术方案：外壳上设置充电接口、通用数据采集接口、供电模块，充电接口、通用数据采集接口位于外壳侧端。

17、一较佳技术方案：测量主体还包括触控显示屏。

18、一种便携式12导联心电信号监测方法，包括以下步骤：

19、s1：用户佩戴测量主体，将电极片贴放至恰当位置并将电极片测量输出端连接测量主体，其中测量主体包括上述中的便携式12导联心电信号监测系统；

20、s2：启动测量主体，进行测量方式选择；

21、s3：数据采集模块收集心电信号并自动对心电信号进行滤波处理，然后通过计算平台对心电信号进行重采样，采样频率为100hz；

22、s4：将收集到的采样频率为100hz的ii导联心电信号作为12导联心电信号重建算法的输入，信号在下采样模块通过一系列的卷积和最大池化操作，逐步减少特征图的空间分辨率，最终留下更高层次的心电信号特征，在上采样部分通过转置卷积操作并配合跳跃连接部分的门控注意力机制来恢复空间分辨率，并对不同层级的特征进行融合，最终实现从ii导联心电信号重建12导联心电信号；

23、s5：数据传输模块通过无线通讯的方式将12导联心电信号反馈给用户。

24、一较佳技术方案：数据采集模块通过前置放大器、低通滤波器和高通滤波器进行降噪处理去除心电信号中基线漂移、肌电信号和工频干扰等噪声。

25、通过采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：

26、1.本发明中的测量主体佩戴轻便，便携性强，并具备一定的装饰能力；仅需3个电极片，同时可直接在测量主体上运行12导联心电图重建算法。

27、2.本发明中的监测系统集成度高，监测准确性高，算法部署在计算平台从而无需借助电脑等终端设备；采用残差模块和门控注意力机制改进的u-net网络，通过残差模块的加入增加了模型的深度，使模型有更好的非线性能力，通过门控注意力机制调整特征权重，使得模型重建12导联心电信号具有更高的准确性。

28、3.本发明中的监测系统可以实现医生远程对患者的心电图进行观察诊断，也可以用于日常心电监测，实用性强。

技术特征：

1.一种便携式12导联心电信号监测系统，其特征在于，所述监测系统通过测量主体获取ii导联心电信号，信号采样频率为100hz；

2.根据权利要求1所述的便携式12导联心电信号监测系统，其特征在于，所述残差模块包括3×3卷积层、批量归一化层、parametric relu激活函数、3×3卷积层和一个将输入直接添加在输出上的跳跃连接。

3.根据权利要求1所述的便携式12导联心电信号监测系统，其特征在于，所述门控注意力机制添加在了下采样和上采样部分对应的层级之间，剔除不重要的特征，以此实现特征权重的自适应修改。

4.根据权利要求1所述的便携式12导联心电信号监测系统，其特征在于，所述测量主体包括外壳、测量模块、供电模块、数据采集模块、计算平台、数据传输模块、pcb，所述供电模块、数据采集模块、计算平台和数据传输模块焊接在pcb上并固定在外壳内。

5.根据权利要求4所述的便携式12导联心电信号监测系统，其特征在于，所述测量模块为电极片，所述测量主体与电极片连接组合测得ii导联心电信号。

6.根据权利要求5所述的便携式12导联心电信号监测系统，其特征在于，所述电极片数量为三。

7.根据权利要求4所述的便携式12导联心电信号监测系统，其特征在于，所述外壳上设置充电接口、通用数据采集接口、供电模块，所述充电接口、通用数据采集接口位于外壳侧端。

8.根据权利要求4所述的便携式12导联心电信号监测系统，其特征在于，所述测量主体还包括触控显示屏。

9.一种便携式12导联心电信号监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的便携式12导联心电信号监测方法，其特征在于，所述数据采集模块通过前置放大器、低通滤波器和高通滤波器进行降噪处理去除心电信号中基线漂移、肌电信号和工频干扰噪声。

技术总结
本发明公开了一种便携式12导联心电信号监测系统及方法，涉及医疗用品技术领域。包括监测系统通过测量主体获取II导联心电信号，信号采样频率为100Hz；基于改进的U‑Net网络、残差模块和门控注意力机制的12导联心电信号重建方法将测量主体获取的II导联心电信号作为输入，通过对II导联心电信号进行多次下采样，逐步减少特征图的空间分辨率，留下更高层次的心电信号特征，然后在上采样部分恢复信号空间分辨率，并输出12导联心电信号。本发明中的测量主体佩戴轻便，便携性强；仅需3个电极片，同时可直接在测量主体的计算平台上运行12导联心电图重建算法。本发明中的监测系统集成度高，监测准确性高，无需借助电脑等终端设备。

技术研发人员：骆炜,曾超权,陈豪,王森林,钟浪,戴玲凤,陈松航,张剑铭,连明昌,王耀宗
受保护的技术使用者：泉州装备制造研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5