使用LabVIEW进行心电信号处理

图6 利用UWT消除心电信号中的宽带噪声

　　UWT相比于离散小波变换(DWT)，在平滑度和精度之间有着更好的折中。通过将去噪后的心电信号和未经去噪的心电信号相比较，如图7所示，可以发现宽带噪声被极大地抑制而心电信号的细节则保持不变。

图7 UWT去噪前及去噪后的心电信号

　　2. 对心电信号进行特征提取

　　为了诊断，需要从预处理后的心电数据中提取各种特征，包括QRS波间隔、QRS波幅度、PR间隔、ST间隔、胎儿心率等。这一节将主要讨论QRS综合波检测和胎儿心电图提取。

　　QRS综合波检测

　　在心电信号中检测R峰值和QRS综合波，可以提供关于心率、传导速度、心脏内各种组织状态和各种异常情况的信息。它为心脏疾病的诊断提供依据，所以在心电信号处理领域引起了极大关注。但是，噪声和随时间变化的形态使得检测非常困难。

　　因为小波能够借助于多分辨率的优势对带噪声的信号进行主要特征的提取与分析，所以近年来提出了许多基于小波的检测方法。在本文中，LabVIEW ASPT工具箱中的WA Multiscale Peak Detection VI被用于检测Q、R和S点。在波峰/波谷检测前，使用Multiresolution Analysis Express VI将心电信号分解为8级的Daubechies6 (db06)小波（如图9所示），然后使用D4和D5子带重建出信号。之所以可以利用D4和D5子带进行重建，是因为几乎所有的QRS细节都处于这两个子 带中，这使得QRS检测更为精确。

图8 心电信号多分辨率分析和QRS波检测的实现

　　图9显示了经过小波多分辨率分析（MRA）和波峰/波谷检测处理后的心电信号，以及原有的心电信号（来自MIT-BIH数据库）。在本图中，你可以发现波峰和波谷(特别是Q和S点)在经过小波多分辨率分析后变得更为明显。

图9 原始的心电信号、经过MSA后的心电信号以及波峰/波谷检测后的心电信号

　　在进行QRS综合波检测后，可以利用其它方法进行特征分析。例如，可以利用R-R间隔信号进行心率变化(HRV)分析,显示心脏和神经系统的状态。

　　胎儿心电信号提取

　　胎儿心电图(FECG)可以从孕妇腹部的心电信号(AECG)中得到，并提取出胎儿心率(FHR)，它显示了胎儿的心脏状态。图10中显示了8通道孕 妇心电信号处理系统中导联的位置。产妇胸部的心电信号由胸部的导联得到，而腹部的心电信号由腹部导联得到。这一节中，我们使用如下两种方法提取胎儿心率： 独立分量分析(ICA)和自适应滤波。

图10 8通道孕妇心电信号处理系统中导联的位置(包含5个腹部导联和3个胸部导联)