1、心電圖學理論基礎心律不齊是一種常見的心律失常現象，是指心動節律超出正常范圍。心律不齊包括正常節律伴不齊、過速伴不齊、過緩伴不齊。按起搏點所在部位不同可分為以下四類：竇性心律不齊、房性心律不齊、交界性心律不齊、室性心律不齊。1、竇性心律不齊：竇性P-P間期互差012s可診斷為竇性心律不齊。竇性P波在、aVF、導聯總是直立的，aVR導聯總是倒置的，其他導聯視P波的導聯而定。竇性P波電軸右偏時，aVL導聯的P波是倒置的，、導聯直立。竇性P波電軸左偏時，、aVL導聯倒置，此時導聯直立，、可以正負雙向或倒置。2、房性心律不齊：房性PP周期差別0.12s以上者，稱為房性心律不齊。房性心率需要判斷P波。P波

2、的基本特征是、直立，aVF倒置。竇房交界性P波可在竇房交界性早搏得到明確診斷。確定P波起源于心房的標準是：（1）P波形形態與竇性P波不同：P波的、aVF、導聯直立，aVR倒置，激動起源于右房上部。、aVL、倒置，、aVF、直立，激動起源于右房下部。、aVL、倒置，、aVF、直立，激動起源于左房后上部。、aVL、aVF倒置，、直立，激動起源于左房后下部。、aVL、倒置，、aVF直立，激動起源于左房前上部。、aVL、aVF、倒置，激動起源于左房前下部。（2）P-R0.12s。延遲出現的P波，稱為房性逸搏。房性P連續出現3次或者3次以上，構成房性節律。3、交界性心律不齊：交界性-或者R-R周期差別大

3、于0.12s者，稱為交界性心律不齊。交界性波在、aVF 導聯倒置，aVR導聯視波電軸而定，波電軸指向左下方時，aVR倒置；波電軸指向-60左右時，aVR可平坦、雙向、低平；波電軸指向0-30的范圍內，aVR倒置。4、室性心律不齊：室性心律不齊R-R周期大于0.12s以上者，稱為室性心律不齊。極少數室性心律是很規則的，大多數室性心律有程度不同的不齊，成為室性心律的重要特征之一。室性QRS波群的特征是QRS時間大于0.12s，其前無波，有時可見被干擾的竇性P波、房性P波、F波、f波、逆行波。室內起搏點自律性強度極不穩定，是產生室性心律不齊的主要機制。躲源性心律時，因其不同部位室性起搏點自律性強度不

4、同，室性心動周期的長度明顯不等。算法設計由心電圖學理論可知，若要通過算法來判斷是否有心律不齊乃至判斷心律不齊類型，首先需要將P波從心電圖中分離，用以判斷是否存在P波以及為提取P波的特征點做準備。若是P波存在，就需要判斷出P波的正負，然后通過相應點的檢測算法，將起始點、極值點找出，得出相應P-P間期和心律的起搏點位置，做出最后的判斷是否心律不齊和心律不齊類型。若P波不存在，則為室性心律，同樣應該通過相應的點檢測算法以求出R-R間期，用以判斷是否心律不齊。具體過程見圖2.1圖2.1 總流程圖P波檢測模塊P波檢測模塊主要功能是要將P波和T波與QRS波群分離，進行波形的定性分離。在這個分離的過程，采用

5、的算法是一種基于數學形態學的方法，對心電信號進行濾波、基線校正等。整個算法過程基本上是通過一系列形態學算子實現的。設信號序列為f：F=0，1，N-1，結構元素k：K=0，1，M-1，且NM，則形態和運算（即膨脹）可定義為：，其中m=M-1，M，N-1；形態差運算（即腐蝕）可定義為：，其中m=M-1，M，N-1。兩種運算分別前后減少了M個點。由形態和、差運算可以組成開、閉運算。開運算是指對信號進行一次腐蝕運算，再進行一次膨脹運算；閉運算則是指對信號進行一次膨脹運算，再進行一次腐蝕運算。開運算通常用來削去信號中的波峰，閉運算則常運來填充波谷。實際用于心電信號處理的方法是由兩路開、閉運算組合而成的。

6、經過這樣的運算后，原始信號中的一些波峰和波谷被“濾除”。適當調節結構元素的長度M，可以有選擇地達到噪聲濾除和去除QRS波群的目的。然而由于濾波過程后的輸出實際代表著基線的漂移，因此要從輸入信號中減去由濾波器輸出的漂移信號，最終得出基線矯正的結果。在完成以上算法后，就可以通過判斷P波的幅值來判斷是否存在P波、P波幅值的正負，以進入接下一階段的檢測。具體流程見圖2.2。圖2.2 P波檢測模塊流程圖P波點檢測模塊P波點檢測模塊的主要功能就是找出P波上的P點，以用于P-P間期計算。由于從P波檢測模塊中所得到的結果，只是進行了噪聲濾除和QRS波群的分離，所以還存在著P波和T波。雖然P波的幅值有正有負的，

7、但是找出起值止點和極值點的算法思路是一樣的。首先需要找出P波的起點和指點。這需要先找出f(i)=0的點，然后是判斷在鄰域各點的情況，需要結合時間閾值n和斜率閾值l來作為判斷依據。接著就是需要找出個極值點，并判斷出它們是否是P點。最后便是計算出兩個相鄰P點之間的時間，即為P-P間期，用于判斷是否是心律不齊。具體流程見圖2.3和圖2.4.圖2.3 正向P波點檢測流程圖圖2.4 負向P波點檢測流程圖QRS波群檢測模塊QRS波群檢測模塊的主要功能就是找出R-R間期，用以判斷是否出現室性心律不齊。分離QRS波群的算法是基于小波變換而實現的。將離散序列x(n)由Mallat算法求出：，其中是一個低通濾波器

8、，是一個高通濾波器。是概貌信息，是細節信息。這里所使用的是Marr小波，是高斯函數的二次倒數（沒有負號）：。因為 、的階數與信號的采樣率有關，所以以MIT-BIH心電數據庫中的數據為例（360Hz采樣，10位A/D）。在第三階概貌信號上R波與噪聲及其他干擾較明顯分離，第四階細節上R波與P、T波噪聲明顯分離，而第五階概貌信號保存了原始信號的極限和T波成分。因此第三階概貌信號減去第五階概貌信號，得到的信號，可以去除基線漂移，并極大地抑制高頻噪聲。結合第四階細節信號，可以在檢測R波上取得好的效果。為了便于推導，將Mallat算法公式改寫為：其中為Mallat算法中的，那么則就是所需要的濾波器。但是在

9、這個算法中，可以把中幅值很小的點去除，得到濾波器。所將心電信號用S表示，利用可以得到：X為概貌信號，D為細節信號。Th1是在X上檢測幅度的閾值，Th2是在D上檢測幅度的閾值，在X上大于閾值Th1的峰，在D中檢測對應點峰值是否大于Th2，若大于有可能為R點。但還應判斷其與前后可能的R的距離，才能確認是否為R點。具體流程見圖2.5：圖2.5 QRS波群檢測模塊算法中參數M為R波極值探測長度，由采樣率和R波寬帶決定。算法中M取采樣率的1/8。Th1由A/D轉換精度決定，算法中取0.02*分辨率，8為A/D的分辨率為256。K在算法中取8。Th2在算法中取0.02*分辨率。對于P點與上一個R點Rpre

10、v的判斷分為一下三種情況：（1）距離小于不應期。若P點的概貌幅度大于Rprev，則Rprev為假，刪除Rprev，并記錄P點為R點，否則P點為假。（2）距離大于不應期而小于*RR（可取為0.8），且兩者中有一個幅度小于*RHeight（可取為0.5），則有一個點為假R點。（RHeight是檢測出的R波的概貌信號幅度加權平均值。）若P點概貌幅度大于Rprev，則Rprev為假，P為R點；否則，P為假。（3）距離大于*RR，則認為P是R波。RR間期需要更新，更新公式為：新RR=原RR*0.8+0.2*rr，rr為新的R點與上一個R點的距離。最后得出的RR間期是用來判斷是否為室性心律不齊。未解決的問題及未來的工作未解決的問題如何讓程序在點檢測之前判別P波的正負性？如何在形態學處理中選擇正確的結構元素？如何有效地判斷P-P間期，即是如何找出正確的P點？如何擬合和插值、又如何采樣？小波變換中各部算法中參數如何選擇？未來的工作解決上述問題；檢查算法的錯誤；嘗試編碼；參考資