关键词: 电信号
在现在的心电监护仪和心电信号自动分析算法程序中, 需要有一个权威的心电图检测标准, 用来对心电监护仪和心电信号自动分析算法进行检测。心电信号的自动分析算法只有通过了权威心电数据库的检测才能得到认可。目前国际上公认的可作为标准的权威心电数据库有三个, 分别是美国麻省理工学院的MIT-BIH心电数据库、美国心脏学会的AHA数据库以及欧洲的ST-T心电数据库。其中MIT-BIH数据库及欧洲的ST-T心电数据库近年来应用比较广泛, 是因为这几年来这两个数据库的所有者将其放在互联网上, 免费提供给用户下载, 为广大心电数据库研究者提供了有力的工具。本文仅对MIT-BIH中的心电数据进行研究。
1 MIT-BIH心电数据库
MIT-BIH数据库可以从http://www.physionet.org/physiobank/database/页面上查看, 在这个页面下包括了很多的不同类型的数据库, 其中就有我们经常用到的MIT-BIH Arrhythmia (心律不齐) Database。在这个数据库中, 每一条数据库记录包含三个文件, 分别是头文件 (.hea) 、数据文件 (.dat) 、注释文件 (.atr) 。
头文件详细说明了与它关联的数据文件的名字及其属性, 存储方式为ASCⅡ码字符;数据文件是以自定义的格式按二进制存储的信号原始数据;注释文件是记录心电诊断专家对信号分析的结果, 主要包括心跳、节律和信号质量等, 以二进制存储, 格式有MIT和AHA两种。心率不齐数据库由48个经过注解的记录组成, 每一个记录时间约为30分钟, 由两路导联信号组成, 信号的采样率为3 6 0 H z, A/D分辨率为11Bit。因为记录较长, 我们只能从网页上看到1 0 s的记录, 但是我们可以通过页面http://www.physionet.org/cgi-bin/chart?database=mitdb下的Start time来设置记录的起始时间, 以便观测到自己需要的心电波形。
头文件的内容是由一行或多行ASCⅡ码字符组成, 并且至少包含一个记录行, 通常还有信号技术规范行你、片段技术规范行 (对于多片段数据记录) 和信息注释行。
记录行从左到右依次记录了信号的名称、片段数 (可选, 对多片段记录, 且与名称之间以“/”分隔) 、信号数量、采样频率、计数频率 (可选) 、计数基值 (可选, 与计数频率配合使用且以圆括号而非空格分隔) 、每信号采样数、采样开始时间 (可选) 、采样开始日期 (可选) , 这些字段之间除前面指明的之外都是以空格分隔。紧跟记录行的是信号技术规范行, 该行主要包含了存储信号的文件名、存储格式、ADC增益、基线值、ADC分辨率、ADC零值、信号初始值等字段。片段计数规范行主要包括记录名称和每信号的采样数两个字段, 该行只有在多片段记录的头文件中才有。
信息注释行一般在文件的最后, 每行的开头以“#”开始, 内容一般是:
该头文件的第一行为记录行, 指出该记录为一包含两个采样率为360Hz的信号, 每一信号的长度为65万个采样点, 采样开始时间和日期没有记录。后面紧跟的两行为信号技术说明行, 从中可以看出, 两个信号都包含在文件100.dat中, 每一信号都是以12位的位压缩格式 (即“212”格式) 进行存储的, 两个信号的增益都是每200ADCunits/Mv, ADC的分辨率为11位, ADC零值为1024, 在这里基线值没有明确给出, 但可以认为等于ADC零值1024.两个信号的第一采样点的值分别为995和1011 (可以看出它们都略低于OV) 。65万个采样点的校验数分别为22131和20052, 输入输出可以以任何尺寸的块来执行, 因为文件内容说明了这两个信号的该值都为0, 信号描述字段说明了这两个信号分别采自MLII导联和V5导联。文件的最后两行包含了注释字串, 其中第一行说明了患者的性别和年龄以及记录数据, 第二行列出了患者的用药情况。
2 心电数据在Matlab下的识读
众所周之, Matlab在信号处理方面功能强大, 因此, 现在很多人喜欢在Matlab环境下进行心电信号的研究和处理。怎样把MIT-BIH提供的心电数据在Matlab下显示出来, 是我们必须解决的首要问题, 可以通过以下的两个途径在Matlab下显示心电信号。
(1) 在Matlab下读入心电数据的三个文件 (头文件、数据文件、注释文件) :MIT-BIH的网站上直接提供了一个可以读取三个文件的Matlab程序—rddata.m, 通过这个文件, 我们可以毫不费力的把心电数据保存成Matlab可以打开的形式, 而且可以指定心电数据的长度。
(2) 在Matlab下读入心电数据的文本文件格式:MIT-BIH也提供心电数据的, txt形式, 在Matlab中读入, txt是大家熟知的方式, 但要注意的一点是, MIT-BIH提供的心电数据文本文件格式包含一个头文件, 即时间和两个导联标注。
3 MIT-BIH的心电信号在MATLAB中的显示
图1便是MIT-BIH心电数据库中的心电信号在MATLAB中读出且显示出来的样子。
摘要:在现代的心电信号 (ECG) 研究中, 需要有一个权威的心电图检测标准, 而MIT-BIH就是全球应用广泛的权威心电数据库之一, 因此, 学会识读其中的心电数据显得尤为重要。
关键词:MIT-BIH,心电信号,识读
参考文献
[1] 宋喜国.基于社区监护的心电信号实时自动分析研究:[硕士学位论文][C].广州, 2004, 6.
[2] www.physionet.org
[3] 薛年喜.MATLAB在数字信号处理中的应用[M]. (第2版) .北京:清华大学出版社, 2008, 1.