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申请/专利权人：华南理工大学

摘要：本发明涉及可穿戴设备领域，为基于ECG信号和PPG信号的心电运动监测系统及运动状态评估方法，其系统包括生理信号采集监测模块、信号处理模块、特征提取模块；信号处理模块对生理信号采集监测模块采集的ECG信号和PPG信号进行预处理；特征提取模块提取生理特征；所述预处理包括：截取固定长度的心电信号片段、去基线漂移处理、滤波处理；对滤波处理后的心电信号进行单一波形处理；进行滑动窗积分处理，以获得R波的峰值点；单一波形处理包括对心电信号中QRS复合波进行扩大斜率宽度、遍历计算斜率差的处理，以增强心电信号QRS复合波中R波相对于其它波形成分的幅度，抑制非R波的波形成分。本发明可动态监测运动过程中的生理状况，提高监测精度。

主权项：1.一种基于ECG信号和PPG信号的心电运动监测系统，其特征在于，包括相连接的生理信号采集监测模块、数据记录与云计算平台，其中数据记录与云计算平台包括依次连接的信号处理模块、特征提取模块；生理信号采集监测模块采集的生理信号包括心电ECG信号和光电容积脉搏波PPG信号；信号处理模块对ECG信号和PPG信号进行预处理；特征提取模块提取ECG信号和PPG信号的生理特征；信号处理模块对ECG信号的预处理包括：截取固定长度的心电信号片段；对截取后的心电信号片段进行去基线漂移处理、滤波处理；对滤波处理后的心电信号进行单一波形处理，以突出表示心电信号中的R波；进行滑动窗积分处理，根据时间窗长对心电信号进行分割，计算出时间窗内心电信号的最大值点，以获得R波的峰值点，提高心电信号波形的绝对振幅，平滑心电信号的波形；所述单一波形处理，包括对心电信号中QRS复合波进行扩大斜率宽度、遍历计算斜率差的处理，以增强心电信号QRS复合波中R波相对于其它波形成分的幅度，抑制非R波的波形成分；所述对心电信号中QRS复合波进行扩大斜率宽度、遍历计算斜率差的处理，包括：在采用双斜率法计算心电信号斜率最值之前，将QRS复合波信号从峰值到基线的斜率宽度扩大为a至b的区间，a为双斜率法计算时的斜率宽度取值上限，b为双斜率法计算时的斜率宽度取值下限；通过双斜率法计算出QRS复合波信号上升沿和下降沿的斜率最值；遍历计算QRS复合波信号上升沿和下降沿的斜率之差，得到用于衡量当前心电信号的QRS复合波陡度的变量；QRS复合波信号上升沿和下降沿的斜率最值的计算公式为： ； ； ； ；其中，在遍历心电信号片段序列的过程中，对于任意给定样本点，i为样本点左右范围的变量索引，nb是心电信号中位于第b个位置的样本，nb-i是距离当前分析的样本点左侧第i个单位的样本点，nb+i是距离当前分析的样本点右侧第i个单位的样本点；为QRS复合波上升沿的最大斜率，为QRS复合波上升沿的最小斜率，为QRS复合波下降沿的最大斜率，为QRS复合波下降沿的最小斜率；a的取值小于0.03，b的取值大于0.05；信号处理模块还对预处理后的ECG信号和PPG信号计算脉搏波传导时间，包括：将预处理后的ECG信号和PPG信号进行时间同步对齐；将时间同步对齐后的ECG信号和PPG信号进行分段切分、归一化处理；对分段切分与归一化后的ECG信号，根据所获得的R波峰值点，得到每个心跳周期中的R波峰值；对数据分段与归一化后的PPG信号，求取其一阶导数，并在一阶导数信号中定位上升沿斜率最大点，该最大点对应于PPG信号波形中的脉搏波峰值；根据平均R波峰值时间点、平均脉搏波峰值时间点，计算脉搏波传导时间。

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百度查询： 华南理工大学 基于ECG、PPG信号的心电运动监测系统及运动状态评估方法