Python SciPy datasets.electrocardiogram用法及代碼示例

本文簡要介紹 python 語言中 scipy.datasets.electrocardiogram 的用法。

用法:

scipy.datasets.electrocardiogram()#

加載心電圖作為一維信號的示例。

返回的信號是 5 分鍾長的心電圖 (ECG)，它是心髒電活動的醫學記錄，以 360 Hz 采樣。

返回 ：：

ecg： ndarray

以 360 Hz 采樣的以毫伏 (mV) 為單位的心電圖。

注意：

提供的信號是 PhysioNet [2] 上 MIT-BIH 心律失常數據庫 [1] 提供的 record 208(導聯 MLII)的摘錄(19:35 至 24:35)。摘錄包括噪聲引起的偽影、典型的心跳以及病理變化。

參考：

[1]

穆迪 GB，馬克 RG。 MIT-BIH 心律失常數據庫的影響。 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：複雜生理信號新研究資源的組成部分。循環 101(23):e215-e220； DOI:10.1161/01.CIR.101.23.e215

例子：

>>> from scipy.datasets 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，信號具有不同形態的幾個區域。例如，前幾秒顯示正常竇性心律下心髒的電活動，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，在第二個 16 歲之後，出現了第一次室性早搏，也稱為期外收縮。與典型的心跳相比，它們具有不同的形態。在下圖中可以很容易地觀察到差異。

>>> 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()

在幾個點上，大型偽影會幹擾記錄，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()

最後，檢查功率譜顯示大部分生物信號由較低頻率組成。在 60 Hz 時，可以清楚地觀察到由市電引起的噪聲。

>>> 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()