重症监护病人心电导联信号质量评估、SQI

上一篇内容总结了第三方库ecg-qc中计算的SQI 类型，本篇是在搜集资料过程中发现的一篇有关SQI的文章,在此记录一下本篇文章的SQI计算方法
文章：重症监护病人心电导联信号质量评估

1、bSQI

bSQI是用两种QRS检测算法，对同一个ECG信号进行QRS检测。如果两个算法检测出来的QRS波相符合，则信号质量较好，即bSQI数值较高。

bSQI=Nmatched(k,w)Nall(k,w)bSQI = \frac{N_{matched}\left ( k,w\right)}{N_{all}\left ( k,w\right)}bSQI=Nall(k,w)Nmatched(k,w)
其中k 为当前的QRS 波‚w 为滑动分析窗口宽度10s‚以当前 QRS 波为中心,左右各5s,Nmatched(k,w)N_{matched}\left ( k,w\right)Nmatched(k,w)为在 w 中两种QRS检测算法（DF、LT算法）检测出的 QRS 波匹配的数目，Nall(k,w)N_{all}\left ( k,w\right)Nall(k,w)为在 w 中两种算法各自检测出的 QRS 波的数目总和。

2、iSQI

iSQI是用一种QRS检测算法，对同一时间同一病人的不同导联的ECG进行QRS检测。如果在同一时间不同导联检测的QRS相对应，即至少两导联信号都比较高时，iSQI数值较大。
iSQI=max(Nmatched(k,w)i,jNall(k,w)i,j)iSQI =max \left (\frac{N_{matched}\left ( k,w\right)_{i,j}}{N_{all}\left ( k,w\right)_{i,j}} \right )iSQI=max(Nall(k,w)i,jNmatched(k,w)i,j)
其中，i为当前导联，j为不同于 i 的其它同步导联。Nmatched(k,w)N_{matched}\left ( k,w\right)Nmatched(k,w)与Nall(k,w)N_{all}\left ( k,w\right)Nall(k,w)为应用同一QRS检测算法对不同导联分别进行QRS 检测时的匹配计数和总计数。

3、kSQI

kSQI是衡量信号的分布是否平均的指标。信号 x 的四阶矩（ν4\nu _{4}ν4）或称峰度（kurtosis，K）是信号高斯性的量度。一般来说，高斯分布的 K值为3；正常窦性心律的 K 值大于5；肌噪干扰的 K 值为5左右；基线漂移和50Hz 工频干扰的 K 值均小于5。
定义式为：kSQI(k)={1ifkurtosis(k,w)>50ifkurtosis(k,w)≤5kSQI(k) = \left\{\begin{matrix} 1 & if \ kurtosis\left ( k,w \right ) >5\\ 0 & if \ kurtosis\left ( k,w \right ) \leq 5 \end{matrix}\right.kSQI(k)={10if kurtosis(k,w)>5if kurtosis(k,w)≤5
当前波的kurtosis(k,w)是当前滑动窗口的四阶矩：kurtosis\left ( k,w \right )是当前滑动窗口的四阶矩：kurtosis(k,w)是当前滑动窗口的四阶矩：k_sqi=E{(x−μx)4}σ4k\_sqi=\frac{E\{(x-\mu_x)^4\}}{\sigma^4}k_sqi=σ4E{(x−μx)4}

4、sSQI

定义式为：
sSQI={1ifSDR≥0.5andSDR≤0.80ifSDR<0.5orSDR>0.8sSQI = \left\{\begin{matrix} 1 & if \ \ SDR\geq0.5 \ \ and\ \ SDR\ \leq0.8 \\ 0 & if \ \ SDR< 0.5 \ \ or\ \ SDR\ >0.8 \end{matrix}\right.sSQI={10if SDR≥0.5 and SDR ≤0.8if SDR<0.5 or SDR >0.8
其中SDR:
SDR(k)=∑f=514PSD(k,w)∑f=550PSD(k,w)SDR\left ( k \right ) = \frac{\sum_{f=5}^{14}PSD\left ( k,w \right )}{\sum_{f=5}^{50}PSD\left ( k,w \right )}SDR(k)=∑f=550PSD(k,w)∑f=514PSD(k,w)

5、ECG信号综合质量评估

ECGSQI={max(bSQI(k),iSQI(k))ifkSQI(k)=1&sSQI(k)=1bSQI(k)ifkSQI(k)=1&sSQI(k)=0max(bSQI(k),iSQI(k))∗ηifkSQI(k)=0&sSQI(k)=1bSQI(k)∗ηifkSQI(k)=0&sSQI(k)=0ECGSQI = \left\{\begin{matrix} max\left ( bSQI\left ( k \right ),iSQI\left ( k \right ) \right ) & if \ kSQI\left ( k \right )=1 & \& \ sSQI\left ( k \right )=1\\ bSQI\left ( k \right ) & if \ kSQI\left ( k \right )=1 & \& \ sSQI\left ( k \right )=0\\ max\left ( bSQI\left ( k \right ),iSQI\left ( k \right ) \right )*\eta & if \ kSQI\left ( k \right )=0 & \& \ sSQI\left ( k \right )=1\\ bSQI\left ( k \right )*\eta & if \ kSQI\left ( k \right )=0 & \& \ sSQI\left ( k \right )=0 \end{matrix}\right.ECGSQI=⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧max(bSQI(k),iSQI(k))bSQI(k)max(bSQI(k),iSQI(k))∗ηbSQI(k)∗ηif kSQI(k)=1if kSQI(k)=1if kSQI(k)=0if kSQI(k)=0& sSQI(k)=1& sSQI(k)=0& sSQI(k)=1& sSQI(k)=0
其中，0＜η\etaη＜1是通过实验调整的经验系数，文章中取η＝0．7