可穿戴式心電信號(hào)R峰檢測(cè)的心拍感知卷積網(wǎng)絡(luò)

心電信號(hào)中的R峰是確定心率和節(jié)律、以及檢測(cè)其它波形特征點(diǎn)（圖1A）的基礎(chǔ)。R峰的準(zhǔn)確檢測(cè)是心率變異性分析、心拍分割和心律失常識(shí)別重要的處理步驟。

現(xiàn)有的心電信號(hào)R峰檢測(cè)方法主要為基于規(guī)則的決策法和基于深度學(xué)習(xí)的檢測(cè)方法。基于規(guī)則的決策法通常對(duì)心電信號(hào)進(jìn)行時(shí)域或頻域變換，增強(qiáng)R波分量，抑制其他波形和各種噪聲分量，在增強(qiáng)R波分量的變換信號(hào)中以閾值法進(jìn)行點(diǎn)檢測(cè)，再通過(guò)啟發(fā)式的后處理校正R峰位置。然而，規(guī)則難以涵蓋心電信號(hào)的各種復(fù)雜情況，如QRS波群具有多種形態(tài)（圖1B）、可穿戴式心電信號(hào)存在復(fù)雜干擾（圖1C）、以及不同病人的心率差異大等；另外，規(guī)則的歸納依賴于豐富的領(lǐng)域知識(shí)，難以在各種心律失常事件中精確地檢測(cè)出R峰，漏檢率和誤檢率高。基于深度學(xué)習(xí)的檢測(cè)方法比基于規(guī)則的決策法更魯棒，文獻(xiàn)［16］使用LSTM檢測(cè)R峰，文獻(xiàn)使用UNet檢測(cè)R峰，存在模型的參數(shù)量和推理速度無(wú)法滿足移動(dòng)端R峰檢測(cè)的實(shí)時(shí)性需求等問(wèn)題。

針對(duì)上述問(wèn)題，我們提出心拍感知卷積網(wǎng)絡(luò)用于預(yù)測(cè)可穿戴式心電信號(hào)的心拍數(shù)量和R峰熱圖，對(duì)熱圖進(jìn)行峰值定位獲得R峰位置。心拍感知（HA）模塊通過(guò)預(yù)測(cè)心電信號(hào)的心拍數(shù)量，為R峰檢測(cè)任務(wù)引入全局上下文信息，提高卷積網(wǎng)絡(luò)提取心電信號(hào)全局信息的能力，以實(shí)現(xiàn)R峰的準(zhǔn)確檢測(cè)。同時(shí)，心拍感知模塊預(yù)測(cè)的心拍數(shù)量還可估計(jì)R-R間期用于輔助熱圖峰值定位，提高R峰檢測(cè)的魯棒性。……