Python SciPy misc.electrocardiogram用法及代码示例

本文简要介绍 python 语言中 scipy.misc.electrocardiogram 的用法。

用法:

scipy.misc.electrocardiogram()#

加载心电图作为一维信号的示例。

返回的信号是 5 分钟长的心电图 (ECG)，它是心脏电活动的医学记录，以 360 Hz 采样。

返回 ：：

ecg： ndarray

以 360 Hz 采样的以毫伏 (mV) 为单位的心电图。

注意：

提供的信号是 PhysioNet [2] 上 MIT-BIH 心律失常数据库 [1] 提供的 record 208(导联 MLII)的摘录(19:35 至 24:35)。摘录包括噪声引起的伪影、典型的心跳以及病理变化。

参考：

[1]

穆迪 GB，马克 RG。 MIT-BIH 心律失常数据库的影响。 IEEE Eng in Med and Biol 20(3):45-50 (May-June 2001)。 (PMID：11446209)； DOI:10.13026/C2F305

[2]

Goldberger AL, Amaral LAN, Glass L, Hausdorff JM, Ivanov PCh, Mark RG, Mietus JE, Moody GB, Peng C-K, Stanley HE。 PhysioBank、PhysioToolkit 和 PhysioNet：复杂生理信号新研究资源的组成部分。循环 101(23):e215-e220； DOI:10.1161/01.CIR.101.23.e215

例子：

>>> from scipy.misc import electrocardiogram
>>> ecg = electrocardiogram()
>>> ecg
array([-0.245, -0.215, -0.185, ..., -0.405, -0.395, -0.385])
>>> ecg.shape, ecg.mean(), ecg.std()
((108000,), -0.16510875, 0.5992473991177294)

如前所述，信号具有不同形态的几个区域。例如，前几秒显示正常窦性心律下心脏的电活动，如下所示。

>>> import numpy as np
>>> import matplotlib.pyplot as plt
>>> fs = 360
>>> time = np.arange(ecg.size) / fs
>>> plt.plot(time, ecg)
>>> plt.xlabel("time in s")
>>> plt.ylabel("ECG in mV")
>>> plt.xlim(9, 10.2)
>>> plt.ylim(-1, 1.5)
>>> plt.show()

然而，在第二个 16 岁之后，出现了第一次室性早搏，也称为期外收缩。与典型的心跳相比，它们具有不同的形态。在下图中可以很容易地观察到差异。

>>> plt.plot(time, ecg)
>>> plt.xlabel("time in s")
>>> plt.ylabel("ECG in mV")
>>> plt.xlim(46.5, 50)
>>> plt.ylim(-2, 1.5)
>>> plt.show()

在几个点上，大型伪影会干扰记录，例如：

>>> plt.plot(time, ecg)
>>> plt.xlabel("time in s")
>>> plt.ylabel("ECG in mV")
>>> plt.xlim(207, 215)
>>> plt.ylim(-2, 3.5)
>>> plt.show()

最后，检查功率谱显示大部分生物信号由较低频率组成。在 60 Hz 时，可以清楚地观察到由市电引起的噪声。

>>> from scipy.signal import welch
>>> f, Pxx = welch(ecg, fs=fs, nperseg=2048, scaling="spectrum")
>>> plt.semilogy(f, Pxx)
>>> plt.xlabel("Frequency in Hz")
>>> plt.ylabel("Power spectrum of the ECG in mV**2")
>>> plt.xlim(f[[0, -1]])
>>> plt.show()