DB14∕T 1706-2018 心电信号J 波分类判别方法

ICS11.020C39DB14山西省地方标准DB14/T1706—2018心电信号J波分类判别方法2018-07-20发布2018-09-20实施山西省质量技术监督局发布DB14/T1706—2018I目次前言................................................................................II1范围..............................................................................12术语和定义........................................................................13J波分类...........................................................................14判别方法..........................................................................2DB14/T1706—2018II前言本标准依据GB/T1.1-2009给出的规则起草。本标准由山西省卫生和计划生育委员会提出并归口。本标准起草单位：太原理工大学，山西大医院。本标准主要起草人：李灯熬、赵菊敏、张锦。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。DB14/T1706—20181心电信号J波分类判别方法1范围本标准规定了心电信号J波的术语和定义、分类和判别方法。本标准适用于山西省行政区域内心电信号J波分类判别。2术语和定义下列术语和定义适用于本标准。2.1J点心电信号中QRS波群末端和ST段起始端的连接处。2.2J波J点之后的顿挫。2.3特征点定位对心电信号中的Q波、R波、S波、T波进行检测定位。2.4心拍心脏进行一次周期性活动对应的心电信号采样点集。2.5小波变换时间和频率的局部变换，通过伸缩和平移等运算功能可对信号进行多尺度的细分分析，是一种信号时频分析工具。2.6主成分分析将原来变量重新组合成一组新的相互无关的几个综合变量，同时根据实际需要从中可以取出几个较少的总和变量，尽可能多地反映原来变量的信息的统计方法。2.7随机森林利用多个决策树对样本进行训练并预测的一种分类器，主要用于模式分类。2.8费舍尔分辨反映主成分的“辨别力”的一个指标，值越大表明该主成分包含的有用信息越多。3J波分类DB14/T1706—20182本标准依据心电信号中J波的有无以及J波的特征，将心电信号分为无J波、良性J波与恶性J波。4判别方法4.1数据来源数据来源于山西省行政区域内无J波人群9823例、良性J波人群1397例与恶性J波人群2416例。4.2数据预处理预处理包括噪声去除、特征点定位和心拍分割。对心电信号重采样，采样频率为360Hz。利用小波变换方法去除心电信号中的噪声，并检测QRS波群中Q波最低点、R波波峰、S波最低点以及T波的波峰或最低点（倒置T），特征点检测结果如图1所示。截取R波波峰前77个采样点，R波波峰后172个采样点，共250个采样点构成一个心拍采样点集。图1特征点检测结果4.3特征提取及最优配置4.3.1时域特征R波波峰向前（−）或向后（+）的一系列波形片段。最优配置：R波波峰前50个采样点，R波波峰及其后119个采样点，共170个采样点。4.3.2时频特征对心拍3层小波包分解后，计算分解系数的能量，得到8个能量特征。最优配置：取分解系数的能量值作为区分三种心拍的时频域特征，如图2所示。DB14/T1706—20183图2三种类型心拍3层小波包分解后系数的能量值4.3.3非线性特征高阶累积量是从信号的高阶矩得到，用来表示所给时间序列同高斯分布之间的偏差，可以捕捉信号的非线性和动态本质特征。最优配置：三阶累积量能够区分出三种心拍。无J波心拍的三阶累积量如图3所示，良性J波心拍的三阶累积量如图4所示，恶性J波心拍的三阶累积量如图5所示。图3无J波心拍的三阶累积量DB14/T1706—20184图4良性J波心拍的三阶累积量图5恶性J波心拍的三阶累积量4.4特征降维融合最优时域特征与提取的基于小波的能量特征、非线性特征，得到一个162维的综合特征，经主成分分析（PrincipalComponentAnalysis，PCA）对其进行降维处理，得到前30个主成分作为区分三种类型心拍的最优特征配置，以减小计算的复杂度。4.5判别过程将降维后的主成分分量作为输入向量，建立随机森林分类模型，对三种类型心拍进行判别。4.6判别参考指标DB14/T1706—20185对不同类别心拍的前30个主成分进行方差分析，求其均值和方差，并计算费舍尔分辨指数（Fisher’sdiscriminationindex，Findex）。F指数是反映主成分重要性的一个指标。各个类别心拍前30个主成分的方差分析结果（mean±SD）以及F指数如表1所示。表1各主成分的统计特性和F值主成分无J波心拍良性J波心拍恶性J波心拍F指数PC1-0.48±0.251.97±5.589.52±0.250.23PC2-1.56±0.211.31±3.868.44±0.210.12PC3-1.34±0.20-0.43±2.028.66±0.200.03PC4-1.83±0.220.11±1.508.17±0.220.30PC5-3.29±0.19-0.04±1.076.71±0.190.00PC6-2.11±0.15-0.05±0.787.89±0.150.13PC7-3.63±0.22-0.12±0.716.37±0.220.07PC8-3.47±0.190.07±0.556.53±0.190.01PC9-4.59±0.22-0.06±0.535.41±0.220.01PC10-4.71±0.19-0.04±0.415.29±0.190.03PC11-5.92±0.19-0.03±0.384.08±0.190.00PC12-6.45±0.160.08±0.293.55±0.160.18PC13-7.82±0.190.02±0.252.18±0.190.03PC14-6.18±0.16-0.02±0.253.82±0.160.02PC15-9.03±0.140.00±0.230.97±0.140.00PC16-11.14±0.160.02±0.17-1.14±0.160.01PC17-10.73±0.160.01±0.19-0.73±0.160.02PC18-12.66±0.160.02±0.13-2.66±0.160.01PC19-15.14±0.19-0.02±0.15-5.14±0.190.02PC20-19.60±0.17-0.01±0.12-9.60±0.170.00PC21-16.03±0.150.00±0.14-6.03±0.150.00PC22-18.52±0.17-0.04±0.12-8.52±0.170.05PC23-12.05±0.11-0.01±0.11-2.05±0.110.00PC24-20.24±0.170.01±0.11-10.24±0.170.01DB14/T1706—20186表1各主成分的统计特性和F值（续表）主成分无J波心拍良性J波心拍恶性J波心拍F指数PC25-19.20±0.180.01±0.08-19.20±0.180.02PC26-22.54±0.150.00±0.10-12.54±0.150.03PC27-21.20±0.140.02±0.08-11.20±0.140.04PC28-39.26±0.160.00±0.12-29.26±0.160.01PC29-27.56±0.15-0.00±0.08-17.56±0.150.00PC30-31.84±0.18-0.01±0.08-21.84±0.180.01三种心拍的判别参考指标jy计算公式为：301iijijwky注：j标记为1,2,3，分别代表三种类型心拍；i≤30；iiSDmeank)(表示表1中每个类型的心拍的各个主成分的均值、方差；ijijFwF，ijF表示第j种类型心拍的第i个主成分的F值，F表示所有F值之和。计算可得三种心拍的判别参考指标分别为无J波心拍为-3.00±0.11，良性J波心拍为0.24±0.98，恶性J波心拍为2.45±0.11。_________________________________