【ECG理论篇】（3）AI实现心律失常判别：心电信号的波形识别与特征提取

心电图中的各个波形都包含了非常多的信息，例如RR间期可以反映心动周期的时限；相邻心动周期的 RR 间期的比值可以反映室性早搏；R 波和 S 波幅值的比值和 R 波和 S 波之间的时限可以反映房性早搏等异常情况，等等
所以识别这些波形以及提取相应特征对我们后续做心律失常的分类很重要。

我们在用算法做心律失常判别分类之前，有两个关键点：

• 第一步： 识别检测ECG信号中的波群（目前主要是先定位QRS波群，再依次定位其它波群）
• 第二步： 对波群进行信号特征的提取（不同波形的不同状态展示了心脏的情况，所以提取这些波群的信号特征，是我们做分类判别的关键）

1.心电图波形

首先来学习认识一下心电图中各个波形的含义

一个正常的心电信号在一个周期内，是由P波，QRS波群以及T波组成
P波：代表心脏除极，一般呈现钝圆形，幅度约为0.25mV，持续时间为0.08~0.11s。
PR间期：指心房除极开始到心室除极开始的传导时间，一般是从P波开始到QRS波的起点，正常PR间隔时间为：0.12s-0.20s。
QRS：代表心室肌的除极产生的电位变化，是心电图中最高大，快速的波形。
T波：代表心室肌的复极
QT间期：代表心脏去极化和复极过程，即心室收缩的总时间。QT 间隔和心率相关，心率越快，QT 间隔越短，反之越长
RR间隔：是指连续两个心电周期 R 峰值间隔变化特征，是常用的心拍识别标准之一

2.心电信号的波形识别检测与特征提取

心电信号的波形识别，主要是指识别QRS波群（因为它最明显）。只有当正确检测到QRS复合波群之后，我们才能根据QRS波群来确定其它典型波群的特征和位置，为心律失常分类提供基础。
目前心电信号中QRS波群的检测主要有小波变换法，差分阈值法 等等 选哪个需要根据自己的方向来定，小波变换法的计算量较大。
Pan-Tompkins算法是最经典的， 具体哪个算法最好，要根据自己的方向来定。因为这里面涉及一些信号处理的知识，自己需要先学学，目前暂时不能详细叙述各个波群检测算法的原理

所以这里先待定填坑

确定了QRS波群之后，我们可以根据QRS波群来确定其它波（T波，P波，QR间期等等）

确定完这些波，我们就可以根据提取这些波的信号特征，为后期心律判别奠定基础
心电信号特征提取的常用方法包括：心电信号的时域特征、心电信号的变换域特征等方法。。。
心电信号的时域特征主要反映了心电信号的形态和直观特征，变换域特征是指分别从不同维度不同方向描绘心电信号，整合心电信号的时域特征和变换域特征就可以很好的描述心电信号啦。

具体的特征提取方法还有待研究，这里先待定填坑

ECG（心电）信号在波形检测完成之后会被分为多个心拍，不同的心拍类型应该被 分为特定的类别，这个过程就是心律失常的诊断和识别过程

参考文献：
可穿戴式心电监测模块的心律失常分类算法研究.卢莉莉
基于 LSTM 的心律失常分类研究.李雪