学术|MIT-BIH介绍（三）如何使用MIT-BIH（） MIT-BIH|心电图|心血管|数据集

MIT-BIH的下载和读取
- 1. Download
- 2. 官网工具读取
- 3. Python 读取
- - 读取 hea 头文件
  - 读取 dat 文件
  - 读取 atr 文件
  - 输出展示ECG

MIT-BIH的下载和读取
1. Download 官方下载地址
https://www.physionet.org/content/mitdb/1.0.0/
由头文件[.hea]，数据文件[.dat]，注释文件[.atr]组成。
Kaggle数据集下载
https://www.kaggle.com/mondejar/mitbih-database
由数据文件[.csv]和注释文件[.txt]组成。

2. 官网工具读取 PhysioBank ATM
输入参数

Database: 下拉菜单选择 MIT-BIH Arrhythmia Database(mitdb)；
Record: 下拉选择第100号数据记录；
Output: 展示心电长度；时间格式；数据格式
Navigation: 选择展示的心电时间段，上一个记录、下一个记录

文章图片

输出
展示所选择的心电图片段。
MLⅡ+V5 二导联，灰度间距0.2s，0.5mV

3. Python 读取代码出处
读取 hea 头文件

####################读取头文件###################### f=open(PATH+HEADERFILE,"r") z=f.readline().split() nosig,sfreq=int(z[1]),int(z[2])#% number of signals，sample rate of datadformat,gain,bitres,zerovalue,firstvalue=https://www.it610.com/article/[],[],[],[],[] for i in range(nosig): z=f.readline().split() dformat.append(int(z[1]))#format; here only 212 is allowed gain.append(int(z[2]))#number of integers per mV bitres.append(int(z[3]))#bitresolution zerovalue.append(int(z[4]))#integer value of ECG zero point firstvalue.append(int(z[5]))#first integer value of signal (to test for errors) f.close()

注释
将源文件按行读取并记录下各参数含义，存入变量。
nosig 信号数量；sfreq 采样率
dformat 数据存储格式；gain 信号增益；bitres 位分辨率……

读取 dat 文件

####################读取dat文件###################### f=open(PATH+DATAFILE,"rb")#以二进制格式读入dat文件 b=f.read() f.close()A_init=np.frombuffer(b,dtype=np.uint8)#将读入的二进制文件转化为unit8格式 A_shape0=int(A_init.shape[0]/3) A=A_init.reshape(A_shape0,3)[:SAMPLES2READ]#将A转为3列矩阵M=np.zeros((SAMPLES2READ,2))#创建矩阵MM2H=A[:,1]>>4#字节向右移四位，即取字节的高四位 M1H=A[:,1]&15#取字节的低四位PRL=(A[:,1]&8)*(2**9)#sign-bit取出字节低四位中最高位，向左移九位，等于乘2^9 PRR=A[:,1]&128<<5#sign-bit取出字节高四位中最高位，向左移五位M1H=M1H*(2**8) M2H=M2H*(2**8)M[:,0]=A[:,0]+M1H-PRL M[:,1]=A[:,2]+M2H-PRRif ((M[1,:]!=firstvalue).any()): print("inconsistency in the first bit values")if nosig==2: M[:, 0] = (M[:, 0] - zerovalue[0]) / gain[0] M[:, 1] = (M[:, 1] - zerovalue[1]) / gain[1] TIME=np.linspace(0,SAMPLES2READ-1,SAMPLES2READ)/sfreq elif nosig==1: M2=[] M[:, 0] = M[:, 0] - zerovalue[0] M[:, 1] = M[:, 1] - zerovalue[1] for i in range(M.shape[0]): M2.append(M[:,0][i]) M2.append(M[:,1][i]) M2.append(0) del M2[0] M2=np.array(M2)/gain[0] TIME=np.linspace(0,2*SAMPLES2READ-1,2*SAMPLES2READ)/sfreq else: print("Sorting algorithm for more than 2 signals not programmed yet!")

注释
A 三个字节存储两个信号数据；
SAMPLES2READ 3列矩阵；
M 由3列矩阵转的2列矩阵；
M[:,0] 第一个信号幅度；
M[:,1] 第二个信号幅度；
如果信号量nosig=2，信号幅度减去零点再除以信号增益，TIME为1/360s；
如果信号量nosig=1，……

读取 atr 文件

####################读取atr文件###################### f=open(PATH+ATRFILE,"rb")#主要是读取ATR文件中各周期数据并在之后打印在图中 b=f.read() f.close()A_init=np.frombuffer(b,dtype=np.uint8) A_shape0=int(A_init.shape[0]/2) A=A_init.reshape(A_shape0,2)ANNOT,ATRTIME=[],[] i=0 while i < A.shape[0]: annoth=A[i,1]>>2 if annoth==59: ANNOT.append(A[i+3,1]>>2) ATRTIME.append(A[i+2,0]+A[i+2,1]*(2**8)+A[i+1,0]*(2**16)+A[i+1,1]*(2**24)) i+=3 elif annoth==60:pass elif annoth==61:pass elif annoth==62:pass elif annoth==63: hilfe=(A[i,1]&3)*(2**8)+A[i,0] hilfe=hilfe+hilfe%2 i+=int(hilfe/2) else: ATRTIME.append((A[i,1]&3)*(2**8)+A[i,0]) ANNOT.append(A[i,1]>>2) i+=1del ANNOT[len(ANNOT)-1] del ATRTIME[len(ATRTIME)-1]ATRTIME=np.array(ATRTIME) ATRTIME=np.cumsum(ATRTIME)/sfreqind=np.where(ATRTIME<=TIME[-1])[0] ATRTIMED=ATRTIME[ind]ANNOT=np.round(ANNOT) ANNOTD=ANNOT[ind]

注释：
A 表示拿两个字节，然后转2列矩阵；
ANNOTD 注释文本内容；
ATRTIME 注释对应Time。

输出展示ECG

#####################显示ECG#################### plt.plot(TIME,M[:,0],linewidth="0.5",c="r") if nosig==2: plt.plot(TIME, M[:, 1], linewidth="0.5", c="b") for i in range(len(ATRTIMED)): plt.text(ATRTIMED[i],0,str(ANNOTD[i])) plt.xlim(TIME[0],TIME[-1]) plt.xlabel("Time / s") plt.ylabel("Votage / mV") plt.title("ECG signal ") plt.show()

注释：
TIME 表示1/360s（采样率360Hz）；M[:,0] 矩阵第一列（信号1的值），红线绘制。
如果信号数 nosig 为2，蓝线绘制信号2。
plt.text 注释内容 ANNOTD，注释横坐标 ATRTIMED，纵坐标 0