ICS 11.020 C 39 DB14 山西省地方标准 DB 14/T 17062018 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/T 17062018 I 目 次 前言.II 1 范围.1 2 术语和定 义.1 3 J 波分类.1 4 判别方法.2 DB14/T 17062018 II 前 言 本标准依据GB/T 1.1-2009 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/T 17062018 1 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。2.1 J 点 心电信号中QRS 波群末端 和ST段起始 端的连接处。2.2 J 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 DB14/T 17062018 2 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。3 J 波分类 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 DB14/T 17062018 3 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。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/T 17062018 4 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（Principal Component Analysis，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/T 17062018 5 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（Fishers discrimination index，F index）。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（meanSD）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 PC1-0.480.25 1.975.58 9.520.25 0.23 PC2-1.560.21 1.313.86 8.440.21 0.12 PC3-1.340.20-0.432.02 8.660.20 0.03 PC4-1.830.22 0.111.50 8.170.22 0.30 PC5-3.290.19-0.041.07 6.710.19 0.00 PC6-2.110.15-0.050.78 7.890.15 0.13 PC7-3.630.22-0.120.71 6.370.22 0.07 PC8-3.470.19 0.070.55 6.530.19 0.01 PC9-4.590.22-0.060.53 5.410.22 0.01 PC10-4.710.19-0.040.41 5.290.19 0.03 PC11-5.920.19-0.030.38 4.080.19 0.00 PC12-6.450.16 0.080.29 3.550.16 0.18 PC13-7.820.19 0.020.25 2.180.19 0.03 PC14-6.180.16-0.020.25 3.820.16 0.02 PC15-9.030.14 0.000.23 0.970.14 0.00 PC16-11.140.16 0.020.17-1.140.16 0.01 PC17-10.730.16 0.010.19-0.730.16 0.02 PC18-12.660.16 0.020.13-2.660.16 0.01 PC19-15.140.19-0.020.15-5.140.19 0.02 PC20-19.600.17-0.010.12-9.600.17 0.00 PC21-16.030.15 0.000.14-6.030.15 0.00 PC22-18.520.17-0.040.12-8.520.17 0.05 PC23-12.050.11-0.010.11-2.050.11 0.00 PC24-20.240.17 0.010.11-10.240.17 0.01 DB14/T 17062018 6 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 PC25-19.200.18 0.010.08-19.200.18 0.02 PC26-22.540.15 0.000.10-12.540.15 0.03 PC27-21.200.14 0.020.08-11.200.14 0.04 PC28-39.260.16 0.000.12-29.260.16 0.01 PC29-27.560.15-0.000.08-17.560.15 0.00 PC30-31.840.18-0.010.08-21.840.18 0.01 三种心拍的判别参考指标jy 计算公式为：=301 iij i jw k y.(1)式中：j 标记为1,2,3，分别代 表三种类型心拍，i 30；ik i iSD mean k)(=，表示表1 中每个类 型的心拍的各个主成分的均值、方差；ijw 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-3.000.11，良性J 波心拍为0.240.98，恶性J波心拍为2.450.11。_