心率變異性分析系統(tǒng)的研制及其應(yīng)用

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1、第21卷第4期　　　　　　　　　　　　　　　　　中南民族大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)Vol.21No.42002年12月　　　　　　　　　　JournalofSouth2CentralUniversityforNationalities(Nat.Sci.Edition)Dec.2002a心率變異性分析系統(tǒng)的研制及其應(yīng)用黨艷軍羅少賢　林家瑞陳亞光(中南民族大學(xué)電子信息工程學(xué)院)(華中科技大學(xué)生命科學(xué)院)(中南民族大學(xué)電子信息工程學(xué)院)摘　要　采用Matlab建立了適合于臨床和科研的、功能較為齊全的心率變異性(HRV)分析系統(tǒng),該系統(tǒng)包括R波的提取與定位、HRV時域分析、頻域

2、分析的周期圖與AR模型分析法,以及非線性分析的散點圖法.提供了較多的方法函數(shù)和圖形供選擇,并利用該系統(tǒng)對典型糖尿病人進行了分析,結(jié)果表明該系統(tǒng)具有較高的陽性診斷率.關(guān)鍵詞　心率變異性;時域分析;頻域分析;糖尿病中圖分類號　R318.04文獻標(biāo)識碼　A　文章編號　100523018(2002)0420033204　　心率變異性(HRV)是指連續(xù)竇性心跳間心率的供多種處理方法和函數(shù)供用戶選擇,以便給HRV的微小漲落,是神經(jīng)和體液精細調(diào)節(jié)竇房結(jié)的結(jié)果.交基礎(chǔ)和臨床研究提供一個通用的平臺.感神經(jīng)系統(tǒng)使心率緩慢變化,副交感神經(jīng)系統(tǒng)使心率快速變化.心率微小的漲落在某種意義下反映

3、產(chǎn)生1　系統(tǒng)構(gòu)成與分析方法[1]HRV的生理系統(tǒng)的狀態(tài).當(dāng)患某些疾病時,會使新陳代謝異常,神經(jīng)系統(tǒng)及體液的內(nèi)在平衡調(diào)節(jié)機制會1.1　系統(tǒng)構(gòu)成被打破,導(dǎo)致HRV發(fā)生一定的改變.HRV分析就是本系統(tǒng)處理對象是已經(jīng)采集好的數(shù)字化ECG數(shù)通過對心率微小漲落的變換和處理以獲取心血管系據(jù),用Matlab軟件完成,在PC機上實現(xiàn).系統(tǒng)可分統(tǒng)、自主神經(jīng)系統(tǒng)等有關(guān)信息的信號分析過程,是近為3大模塊:(1)濾波:對原始心電信號進行濾波.(2)年來心電圖(ECG)分析中的前沿?zé)狳c之一,它的研究R波檢測:檢測已濾波除噪心電信號的R波,獲得對心血管疾病的早期診斷、病中監(jiān)護和預(yù)后評估等都RR間

4、期序列.(3)HRV分析:對RR間期序列即心[2]有重要意義.率變異信號進行時域、頻域、非線性(散點圖)分析.目前HRV的分析方法主要有時域分析、頻域分HRV分析功能框圖見圖1.系統(tǒng)的操作界面由析和非線性分析三大類.醫(yī)院臨床上使用的主菜單、下拉菜單、按鈕等組成.用鼠標(biāo)點取代表實際HOLTER儀器絕大多數(shù)僅具有時域分析功能,頻域?qū)ο蟮牟藛巍粹o,可以方便地利用鼠標(biāo)進行操作,實分析和非線性分析尚未進入臨床.為此,我們開發(fā)了現(xiàn)相應(yīng)的功能.一種適合于科研和臨床應(yīng)用的,具有時域分析、頻域1.2HRV分析方法分析和非線性分析(散點圖)功能的HRV分析工具,本系統(tǒng)采用時域分析和頻

5、域分析及非線性分析并將其用于糖尿病人的分析.中一種常用的散點圖分析.利用Matlab具有豐富的數(shù)學(xué)工具和函數(shù)的特1.2.1HRV信號的獲取點,我們編制了可提供多種處理方法(函數(shù))的軟件,先用模塊1對心電信號進行濾波,再用模塊2進供使用者選擇比較.在周期圖分析中,提供了7種加行R波峰值檢測定位,從而形成RR間期序列.這時窗函數(shù)和Welch改進法,此外,還采用了4種確定的RR間期只是一個序列,其橫坐標(biāo)是序號,但是習(xí)AR模型參數(shù)的算法,進而完成現(xiàn)代譜估計.我們提慣上認為各序列的采樣點的間隔等于記錄中所有a收稿日期　2002209201作者簡介　黨艷軍(19662),男,講

6、師,中南民族大學(xué)電子信息工程學(xué)院;現(xiàn)為華中科技大學(xué)生命科學(xué)院在職研究生,武漢430074基金項目　國家民委重點資助項目(MZZ01003)和中南民族大學(xué)基金資助項目3　　　　　　　　　　　　　　　　　　中南民族大學(xué)學(xué)報4(自然科學(xué)版)第21卷N14)NN50相鄰正常RR間期差值小于50ms的RRRR間期的平均值,也就是,$T=RRi,$T為N∑i=1間期數(shù).RR間期的采樣間隔(以s為單位),N為記錄中所有5)pNN5:相鄰RR間期差值大于50ms的RRRR間期的總數(shù),此時構(gòu)成的序列成為HRV信號.這間期數(shù)與全部RR間期數(shù)之比.樣我們就可以對這個HRV信號進行時域、頻

7、域和非選用的幾何圖形法有:線性分析了.1)Tachogram圖:反映RR間期隨時間的變化1.2.2HRV時域分析方法情況.橫坐標(biāo)表示逐拍心搏,縱坐標(biāo)表示RR間期的時域分析部分包括兩類:統(tǒng)計學(xué)方法和幾何圖形長度.[3]法.我們選用5個較成熟的統(tǒng)計學(xué)方法時域指標(biāo),2)RR間期分布圖:反映RR間期的分布情況.即:以RR間期為橫坐標(biāo),心搏數(shù)的對數(shù)為縱坐標(biāo).1)SDNN:正常RR間期的標(biāo)準(zhǔn)差(單位ms),1.2.3HRV頻域分析方法N采用了譜估計的經(jīng)典和現(xiàn)代兩類方法來估計12SDNN=(RRi-RR).N∑[4,5]i=1HRV信號的功率譜.并給出波峰值,VLFN為指定時