【心电信号ECG】基于matlab计算心电图波形检测R峰心率

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🔥 内容介绍

一、心电图 R 峰与心率计算的核心关联

心电图(Electrocardiogram, ECG)是反映心脏电活动的重要生理信号,其波形由 P 波、QRS 波群、T 波等特征成分组成,其中QRS 波群的主峰(R 峰) 是最显著的特征 ——R 峰的振幅最高、上升沿最陡峭,且相邻 R 峰的时间间隔(RR 间期)直接对应心脏的搏动周期,是计算心率的关键依据。

心率(Heart Rate, HR)即单位时间内心脏的搏动次数(通常以 “次 / 分钟” 为单位),其计算本质是通过 R 峰检测获取连续 RR 间期,再基于间期长度推导搏动频率。在临床诊断(如心律失常监测、心肌缺血评估)、运动健康监测(如运动强度适配)、睡眠呼吸暂停筛查等场景中,基于 R 峰的心率计算需满足三大核心需求:

  1. 实时性:检测延迟≤100ms,确保心率动态变化的及时反馈(如运动时心率骤升的实时监测);
  1. 准确性:心率计算误差≤2 次 / 分钟,尤其在噪声干扰(如肌电噪声、工频干扰)下仍需保持精度;
  1. 鲁棒性:适应不同人群(成人、儿童、老年人)、不同生理状态(静息、运动、应激)的 ECG 波形差异。

传统手工测量(如通过标尺读取 RR 间期)效率低、误差大,而基于信号处理与算法的自动 R 峰检测,可实现 ECG 波形的实时分析与心率精准计算,是现代心电监测设备(如动态心电记录仪、智能手环)的核心技术。

二、心电图 R 峰检测的核心算法原理

ECG 信号在采集过程中易受噪声干扰(如 50Hz 工频干扰、肌电噪声、基线漂移),需先通过预处理增强 R 峰特征,再采用检测算法定位 R 峰。完整流程包括 “信号预处理→特征增强→R 峰定位→伪峰剔除” 四个阶段。

(一)ECG 信号预处理

⛳️ 运行结果

📣 部分代码

file;

%                     2. ecgdemowinmax.m - (this file) window filter script file;

%                     3. ecgdemodata1.mat - first ecg data sample;

%                     4. ecgdemodata2.mat - second ecg data sample;

%                     5. readme.txt - description.

%

%              The package downloaded from http://www.librow.com

%              To contact the author of the sample write to Sergey Chernenko:

%              S.Chernenko@librow.com

%

%              To run the demo put

%

%                     ecgdemo.m;

%                     ecgdemowinmax.m;

%                     ecgdemodata1.mat;

%                     ecgdemodata2.mat;

%

%              in MatLab's "work" directory, run MatLab and type in

%

%                     >> ecgdemo

%

%              The code is property of LIBROW

%              You can use it on your own

%              When utilizing credit LIBROW site

function Filtered=ecgdemowinmax(Original, WinSize)

    WinHalfSize = floor(WinSize/2);

    WinHalfSizePlus = WinHalfSize+1;

    WinSizeSpec = WinSize-1;

    FrontIterator = 1;

    WinPos = WinHalfSize;

    WinMaxPos = WinHalfSize;

🔗 参考文献

[1]龙兴明,周静.心电信号预处理中基于MATLAB的陷波器设计[J].重庆师范大学学报(自然科学版), 2003, 20(3):26-28.DOI:10.3969/j.issn.1672-6693.2003.03.008.

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