几种去心电基线漂移算法的实现和比较

几种去心电基线漂移算法的实现和比较汪寂旺，吴玲燕2畅冷$苑颐萍3林宛华41朋京医科大学曲-WK医泾汀:苏宵人民医洗（常京2in（y）n2肩京医科大学生初医学工fi!硏究所 附京2innm）8的京ffiE疗役笛商限公可（南京2inns2）4中刚大学（5息初理工悴学曉生柳医学工ft!研咒所（上沙410085）内容提寮：本文介绍了中试诡液曲线拟合髙通滤滋形态学処理等几沖不同的去心电基线澡移口法的实现通过对MEBIH数据库中36份数据的比较力理讣热理效果上中値滤波和基I阳V叫效果部比校好 形态学结果比中值淀波的洛果dj向上略有備侈询通滤波的方法对平整的&T段的抬 升很明显而曲线拟合在达理较大的澡移时效果就不明显了矢謎字：心电基线滇侈The Implement and the Relative of Several Kinds of Arithmetic to Take Base-Line Excursion from ECG Signal yGTao VTiTG Jia-waJ :VLhyvf VUa!LD T皿huJ ledicfll CaiFecitV rff:lia:edRenmin wo-p:tal （1 fliijiiir 210000）2 Institute of Siomedical luirierLir : 2讥:. ledical Univer-;it：* 81 an-Jinx Puao ledicol Equipment Cmpan： 4Inrtitute of Biomedical Ertrixieeruic. School of Info-ph：ic3 Central South Ccivertitr （Chanxhfi Jinnag）zbntract： The paper introduce :he implement of several kindr of ari:hmet:c to take bde-line erccurrio from ECG rirxifll. uicludinc mediae filreruic. curve fitting, hirh filterinr and morphologic process xifter compariir the procef；uic result of 86 -horer of . HT-BIH ECG data, we found :hat mediae filtering and morphologic procer*； iz better :han el沁 the morphologic procen har. a little offset in positive dii-ecnon comparing with median ftl?eruic- hifh pa?3 fil:eruir 辽 obviou*: in rai-;inr rmooth S-T zcgment- The result is unobvioun when procef；uir hifh bare-line excursion uninf curve firtic.?Ze：- wordr： ECG Ba-e-luie Excursion文號: inn6-663e（2nAS：n8-rvn8n-n4 中图分丈号:R64H.4*2 文Kt标识丙：n引吉心电信号中的基线滇移一骰足由干人体呼吸电 极穆动而产生，频率较低一般在0.7HZ以下塡干低 频干扰由干基线泱穆的频率与ST段的頻率有改叠的 部分故瀝侈鸳电位的基线会対ST f殳产生型天形响 形响医生对心肌损伤或統血尊病变的刘别。而在去除 基线滇侈时也要尽St燧免ST段尊低頻部分产生朗 显变形导散松測和分析失真去除基线滇侈的基本思 想是5HECG13号中漂移了的基线进行估计和提取再 将它从原始佶号中械去得到越除滇侈后的新信兮对 滤波效果的判断主程绘观宪ECG的PR :殳绘否与基线基本持平ECG爪找沸终的门;丈H很多但処理連度不尽 相同所以在实时和非实时系统的应用中有此区别对 于实时系统爲要在处理速度和処理效果中找別园好的 平衝点下面比较了几种不同的球法不仅在心电（8 号基线调整中有效简单调整后也能应用于其他类型 的信号预処理1中值滤波简彳的来说中值遽液就足取谟点削长度为N（取 奇数）的一段数据对逐段数据进行排序愿后取中I可收ttOffi : 2003-08-23作若材介:JEW王任医师硕士生耳灼附京市敌府科技计划顶目（项呂颯号：20070M82）旳贵人：吴玲菴 HiW穽生: 杨湾工祝师:苑8?萍离级工（?师：林宛华硕士田究生孩金项目:陶京市敌府科技什划项目（项目J8号:2m7niA82?o v中也疗泾恤伯Q ：0卡劭M0朗Vd.14No.O一位的值作为读点数据将整段信吁都进行如上处理 提取出信号中的滇移成分人嵌后将原始佶号械去俊澡移 成分便御到滤波后的结果幼右图所示设原绐佶 号y的长麼为L以第n(nA d (niimT DAr N-1)点y(n)为例.需 要排序一gpma的数据段为y(n_N+l)-y(n)将 y(n-N+lhy(n)排序得到新数组 temp.令 yl(n=temp(N】. 则滤波结果 y (n)=y(n)-yl(n)M当n1.5|(nin|)侧认为R波足正向的 设定園值为0.5m拟将天于诫阖值的点之怔均置为0： 若|min|远远大于|max|(如|min卜1.5|max|)则认为R波是 鬥向的设定肉值为0.5min 将小于诫阀值的点之值 均賈为0其余情况则认为R緯足双向的设定上下 阿个園值0.5max、0.5min.只有值在逐两个阖值何的点 才被保留其余均買为零然后按照A中的方法计算出拟合曲线的翁数再 得到拟合后的新曲线而逐条曲线天釵代表了滇侈的 基线所以将原始他号减去他个拟合后的佶号就可以 得到基线调整后的信号曲线拟合的方法的統点枉于对严鱼的滇移处理能 力相対较弱处理效果与待処理洁号的长度有很大矣 系信号越丘処理效果越好在一定ft?度上就形响r処 理的实时性:11頻的所以设计对应的髙通 越液器滤涂这业低频卡其中S二 点的坐标值设放成起Xi足待求参数u是数据蠶臨廣:式写V2 R (3 3高通 A扰也可以达到凋整基线的效果HR滤波磊可以用较祗的阶数获得较高的频率城择 性但存在相位非线性的何越：FIR有严格的线性相位. 但只能用比较高的阶数达到高的选掙性s心电信号処理 中对线性相位的要求不是很高而希望込理旨延时比 较小所以这甲选择HR谑液器在宓电我心用切比尊夫滤进器来筋近IIR数宇高通波器设定高通诫波器的技术寮求为：通带兹止频率 纭为0.7Hz讯带芯止频率为G0.2HZ药带嘏大衰域为 azO.2dB.|；H带竄小直减为oc.30dB转换到低通的 技术 要求为:4 = + = U = + = 35% = = 4.3982297J D八1107 = 145.593 = VIOW* -1 = 0.217091吒菽諦恥富篩 哭号取N=3丿乂G(p)7F-Zr42N2N4 =门公渤(务)经计只得形的ST段发牛.较天形变影嵋医生的划斷4形态学处理数学形态学主更应用干图像処理领城用来描述 图像的基本待征其中最基本的槪念足结构元盘它绘 一段一定形态的数据再処理过程中相当一个探针在 图形中不斷侈动结构元素提取出图嫌的形状佶息 形态学中的最基本运覧足膨胀和胸蚀。讥ECG信号为f(n)长度N.结构元素k(m) 长度 为MNM-则膨胀运算的定义为Q)()二 max= M-1MK - AT-1腐蚀的定义为：0= AminA 7Cn + m)k(m )， = 0.1.K M-?J由定义可知如果不对ECG(S号作延拓经过膨 胀运5J将减少教据削血M个点而腐烛运貝将械少后 曲M个点O.8G83G440 *2厂切+3.32726p *2.14578)f相 列k 序与减菱中最值值取小Ha(s) - G(p)W 八采用双线性变换法 T 1 + 二H(z) H.(s)棺s ?I二I-3Z-1 *3z1.8697 - 5.5963Z 4 + 5.5836z 啦 |.B57z反N变換疳最后的羞分方程为y(n) = x() 3:(n 1)+ 3x( 2) :n 3 十5.5963y(n ,)-5.58356y(n- 2) + 1.875y(n -3)/1.8697经过试验发现该滤波器对液形有缩小再乘以一个系数 1.972JP :y，Jn) = SLiht)高通滤波的方法能很有效的去除基线漂侈速度也比较快：但是它有一个与生俱來的缺虫:使心电液结构元 索X左 右翻转k 平移 至n 点込序列AX相 加和结果 中n点处膨胀运口步由膨胀和胸14可以组成另外苗个基本运口 ：开运 口和闭运口开运口是先对信号逬行一次陽蚀运W 再进行一女膨胀运口记为Z(um)电址)主要用 来去除信号中的波郎闭运貝足先対信号进行一次膨 帐运口 再逬行一次爾n运口 记为：/ k-(/ekk).主要填充佶号中的液谷信号经过幵 闭运口后竜度小于结构元索龙度的波形都監V中：OOE：FM WftV Olfl Vol.WNo.eC 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rigjits reserved httpTA.:技术报告AfwM&Y Report技术M佰人病历资料的管理到样本采集的管理到基因人4 分型数据的1?理都需要一套电子化标准化结构化网络化的医学生物信息学整合平台博奥生枷幵发的电 大疾柝分子分型和个性化诊疗佶息平台即可达到以上 目的为数据共享项目合作个性化数据处理分桁 笄建立统一的他息学标准炼系5(图8)将被去涂基线滾轸进形的宽度很大根据这个原理 选择合适的结构元鸞贞度进行一组开闭运覧后就提 取出漂移的基线再将原绐俗号减去提取岀的信号.就 得到需寮的基线滅整后的信号了。当采样率为1000Hz时ECGfS号的特征波最大宽 度在20点左右在圮电取结恂元素的贞度为200点就 可以了 “而结构元第取一个幅度为0/的玄涼信号教学形态学的方法能很好的去涂佶号基线瀝移计 口主要也只足加械而巳比较简尬如果改变结构 元素的龙度和开闭运算次序还可以应用到去除高 频噪声和QRS波松测中5总结上咖四冲方法的计算都比较简单持别是中试滤 波法相比之下曲线拟合的方迭运口眾稱大通过对 MIT/BIH数据库中36份数据的比较发现在处理效果 上中值滤液和基干形态学的方迭处理效果都比较好 形态学结果比中试滤滋的结果在正方向上略有僞移 高通滤液的方法对平整的S-T段的抬升很明显而曲 线拟合在处理较大的漂侈时效果就不期显了 (上接第怕页)床分型使用的专用芯片另外対于这部分基因还可以 制笛豹克陳抗体対比类资白中能分泌到tfn液中的 白进行筛选将其相应的强白抗体制成蛋白芯片用 于临床肿榊的筛夜应用(4肿和的个体化诊疗肿和的个体化诊疔除了要建立在如炯所述的肿栢 分子分型及对其发生的网络机制的分析上也依翰干 能用干临床篩杳的分类芯片的幵发上同时要实现个 炼化诊疔还依鞘干対个体基因组数据的饯理 除基线潦侈如小进变换法新提出的基干R波和三 次样条描值的方法等小液变换法的计口很复杂涂 基瀆的效果也并不比其他方法好很多实际应用比较 少另外一种怔得一试的方法绘基于R进和三次样条 描值的方法它是将高通诡液和三次样条描怔结合更 來利用滤波训后R稣的羌值来修正髙通滤液对心 电信号&T段的形响不过需要甘先确定R液峰值考文献 朱伟芳齐春一种实用的去基线漂移滤液覧法(!】 苏州 大学学报(工科版).2006 26(1):624(2) F.施依他苦数值分析罗亮生等诵MJ科学出燉 2002M.H.海因斯著涨建华等薛数字佶号魁理M 出版社.2002:11S-120;284-301(4) 胡广书ttTfS号处理一理论口法与实现(第二 版)M由华大学出版礼.2003:545 王林泓杨浩心电佶号処理中滤波器设计的研究J 北 京生物医学工6.200221(3):218:221张为等心电图中滤除基线洗侈旳硏丸J 计覧机 与应用化学.2007.24(4)参考文献1 Feng 丫 . ec al. (2007) Differentially expressed genes between primary cancer and paired lymph node metastases predict clinical outcome of node-posrti/e breast cancer patients. Breast Cancer Research and Treatment. 103: 319-329.2 Guo Y . et al. (2008( Distinctive rrocroRNA profiles relating to patient survival in esophageal squamous cell carcinoma. Cancer Research 68: 28-33. Li W. et al. (2008) MicroRNA signatures in hepatocellular carcinoma diagnosis and prog nosis. International Journal of Cancer. in press.Qiao J . et al. (2C08) Novel high-throughput profiling of human transcription factors and its use for systematk pathway mapping. Journal of Proteome Research, in press.【5稈硏教据库演示网址：httpU21M51.994:808a emslink/ 科硏电子病历暨涼行緬学W匸 示 网址:http:/24154.9 仁,94:808&emfte5”中| 40VoJ UNo 3J涂r上面介绍的4种方法外迹有很多方迭可以去