《心率变异性及其相关算法的实现》由会员分享，可在线阅读，更多相关《心率变异性及其相关算法的实现（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、L o g o这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等结题报告结题报告心率变异性及其相关算法的实现心率变异性及其相关算法的实现这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等报告内容报告内容概念介绍概念介绍概念介绍概念介绍基本原理与具体算法基本原理与具体算法基本原理与具体算法基本原理与具体算法计算结果与结果分析计算结果与结果分析计算结果与结果分析计算结果与结果分析算法总结算法总结算法总结算法总结疾病诊查与研究意义疾病诊查与研究意义疾病诊查与研究意义疾病诊查与研究意义附加功能与参考
2、文献附加功能与参考文献附加功能与参考文献附加功能与参考文献这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等概念介绍概念介绍这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等概念介绍概念介绍v心率变异性（心率变异性（heart rate variability, HRV）是指连）是指连续心跳间续心跳间R-R间期的微小涨落。间期的微小涨落。HRV反映了心脏反映了心脏交感神交感神经经和和迷走神经迷走神经活动的紧张性和均衡性，是一种检测自主神活动的紧张性和均衡性，是一种检测自主神经性活动的非侵入性
3、指标。近十年来的大量研究已充分肯经性活动的非侵入性指标。近十年来的大量研究已充分肯定了自主神经活动与多种疾病有关系，特别是与某些心血定了自主神经活动与多种疾病有关系，特别是与某些心血管疾病的死亡率，尤其是猝死率有关。管疾病的死亡率，尤其是猝死率有关。v通过心电图（通过心电图（ECG）对心率的微小涨落的变换和处理来获）对心率的微小涨落的变换和处理来获得心血管系统、自主神经系统等有关信息的信号分析过程得心血管系统、自主神经系统等有关信息的信号分析过程即即HRV分析，是近年来的研究热点之一。针对分析，是近年来的研究热点之一。针对HRV的研的研究对心血管疾病的早期诊断、病中监护以及预后评估等都究对心血
4、管疾病的早期诊断、病中监护以及预后评估等都有重要的意义有重要的意义。这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等HRV的的分析方法分析方法非线性非线性非线性非线性分析分析分析分析时域分析时域分析时域分析时域分析频域分析频域分析频域分析频域分析概念介绍概念介绍理论成熟、算法简单、理论成熟、算法简单、各项指标意义明确，各项指标意义明确，因此较广泛的应用于因此较广泛的应用于临床和医学实验中临床和医学实验中仍然处于研究探仍然处于研究探索阶段，还没有索阶段，还没有实现临床应用实现临床应用这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时
5、的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等时域分析时域分析v时域分析是通过计算一系列有关时域分析是通过计算一系列有关R-R间期的数理统计指标间期的数理统计指标来评价心率变异性的临床价值。常用的统计参数指标有均来评价心率变异性的临床价值。常用的统计参数指标有均值（值（MEAN）、总体标准差（）、总体标准差（SDNN）、均值标准差）、均值标准差（SDANN）和差值均方的平方根（）和差值均方的平方根（r-MSSD）等。）等。v基于时域的分析方法，计算简单意义直观，易于为临床医基于时域的分析方法，计算简单意义直观，易于为临床医生所接受，但是它的灵敏度、特异性低，不能进一步区分生所接受，但是它的灵敏度、
6、特异性低，不能进一步区分心脏交感、迷走神经的张力及其均衡性的变化，因此在实心脏交感、迷走神经的张力及其均衡性的变化，因此在实际中还要结合频域的分析方法。际中还要结合频域的分析方法。这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等频域分析频域分析v频域分析是将连续正常的频域分析是将连续正常的R-R间期进行基于间期进行基于FFT的经典谱的经典谱估计或基于自回归估计或基于自回归AR模型的现代谱估计获得的功率谱密度，模型的现代谱估计获得的功率谱密度，可以作为定量的指标来描述可以作为定量的指标来描述HRV信号的能量分布情况，它信号的能量分布情况，它将
7、各种生理因素作适当分离后进行分析，因而有较大的临将各种生理因素作适当分离后进行分析，因而有较大的临床应用价值。常用的谱参数有床应用价值。常用的谱参数有VLF极低频段极低频段（0.00330.04Hz）的功率、）的功率、LF低频段低频段（0.040.15Hz）的功率、）的功率、HF高频段高频段（0.150.4Hz）的功率、）的功率、TP信号总功率（信号总功率（VLF、LF和和HF的总和）。的总和）。这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等基本原理基本原理具体算法具体算法这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考
8、、期中期末考试、初中高中毕业考试等等QRS波群提取的微分阈值法波群提取的微分阈值法v低通滤波低通滤波v高通滤波高通滤波v微分微分v平方平方v加窗平均加窗平均v阈值设定以及判断阈值设定以及判断这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等低通滤波低通滤波v低通滤波旨在去除高频（肌电、高频电刀等）干扰，其传低通滤波旨在去除高频（肌电、高频电刀等）干扰，其传递函数为递函数为v对应的差分方程为对应的差分方程为低通滤波虽然滤除了高频低通滤波虽然滤除了高频干扰，但它带来了极大的干扰，但它带来了极大的基漂，所以仅仅进行低通基漂，所以仅仅进行低通滤波是不
9、够的，还必须利滤波是不够的，还必须利用高通滤波来消除这些基用高通滤波来消除这些基漂漂这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等高通滤波高通滤波v高通滤波旨在去除低频（基漂）干扰，其传递函数为高通滤波旨在去除低频（基漂）干扰，其传递函数为v对应的差分方程为对应的差分方程为高通滤波有效的去除了基高通滤波有效的去除了基漂，但是噪声部分的干扰漂，但是噪声部分的干扰依然较大，为了更有效的依然较大，为了更有效的提取提取QRS 波群，必须对信波群，必须对信号进行微分计算号进行微分计算这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考
10、、期中期末考试、初中高中毕业考试等等微分微分v微分算法的传递函数为微分算法的传递函数为v对应的差分方程为对应的差分方程为微分使得正负半轴微分使得正负半轴的信号幅值近乎相的信号幅值近乎相等等这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等平方及加窗平均平方及加窗平均v平方旨在将幅值为负的信号变为幅值为正的信号，平方旨在将幅值为负的信号变为幅值为正的信号，32 点点加窗平均旨在对平方后的信号进行平滑处理，其传递函数加窗平均旨在对平方后的信号进行平滑处理，其传递函数为为v对应的差分方程为对应的差分方程为这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈
11、演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等阈值设定及判断阈值设定及判断v阈值设定采用自适应迭代法阈值设定采用自适应迭代法v利用利用MATLAB的的findpeaks函数对信号中的峰值进行检测，函数对信号中的峰值进行检测，得到一组数据，设为得到一组数据，设为PEAK(i)v当前检测到的峰值当前检测到的峰值PEAK(i)为信号峰值时，更新为信号峰值时，更新SPK(i)：v当前检测到的峰值当前检测到的峰值PEAK(i)为噪声峰值时，更新为噪声峰值时，更新NPK(i)：初值设定：初值设定：SPK(0)为前为前8个连续的个连续的1s内各自最大值的平均；内各自最大值的平均；NPK(0)为为
12、0这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等阈值设定及判断阈值设定及判断v更新当前的阈值更新当前的阈值这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等时域参数的计算方法时域参数的计算方法v均值（均值（MEAN）旨在反映）旨在反映R-R间期的平均水平，其计算公间期的平均水平，其计算公式为式为v总体标准差（总体标准差（SDNN）可以用来评估）可以用来评估24h长程长程HRV的总的总体变化，其计算公式为体变化，其计算公式为这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考
13、、期中期末考试、初中高中毕业考试等等时域参数的计算方法时域参数的计算方法v均值标准差（均值标准差（SDANN）反映）反映HRV中的慢变化成分，其中的慢变化成分，其计算公式为计算公式为v差值均方的平方根（差值均方的平方根（r-MSSD）反映）反映HRV中的快变化成中的快变化成分，其计算公式为分，其计算公式为这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等时域参数时域参数SDNNSDANNr-MSSD1829岁岁169.9241.01151.0741.3172.3947.103049岁岁148.3132.80130.2333.7548.4020
14、.905069岁岁121.1929.27108.8728.4640.4018.29这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等频域参数的计算方法频域参数的计算方法v本报告是基于本报告是基于FFT的经典谱估计的方法计算频域参数的的经典谱估计的方法计算频域参数的v各频域参数及其生理意义如下表所示：各频域参数及其生理意义如下表所示：频域参数频域参数参数意义参数意义VLF极低频段（极低频段（0.00330.04Hz）的功率）的功率机制不明。可能是与体温调节、肾素血管紧张素系统及体液因子等因素有关的长期的调节机制有关LF低频段（低频段（0.040
15、.15Hz）的功率）的功率解释仍然有争议，但是大多数学者认为它是交感神经活动的标志HF高频段（高频段（0.150.4Hz）的功率）的功率由迷走神经介导，代表呼吸变异TP信号总功率（信号总功率（VLF、LF和和HF的总和）的总和）信号总的变异性这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等计算结果计算结果结果分析结果分析这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等时域参数结果分析时域参数结果分析v本报告采用了本报告采用了10段段ECG数据，每段数据，每段1min，采样率，采样率200
16、Hz，幅度单位，幅度单位mV组号组号心率（次心率（次/min）MEAN(ms)SDNN(ms)r-MSSD(ms)174812.328849.835980.0976271849.785750.031726.7842370855.579733.007930.1528474811.438435.447051.5658567881.666797.938348.50856581.0340e+00394.7038133.6006765911.4063268.0230497.3370886691.2941211.7645387.6543993641.413041.665960.317410103579.9
17、51098.6092172.1738这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等时域参数结果分析时域参数结果分析v不正常组的数据提供者自身的心率变异性存在问题；不正常组的数据提供者自身的心率变异性存在问题；v由于由于SDNN是一个受个体差异、时空差异干扰很大的参数，是一个受个体差异、时空差异干扰很大的参数，所以如果数据的样本容量太小，则样本对总体缺乏足够的所以如果数据的样本容量太小，则样本对总体缺乏足够的代表性，从而难以保证代表性，从而难以保证SDNN推算结果的精确度和可靠性。推算结果的精确度和可靠性。对于时域参数来说，本报告中数据长度
18、只有对于时域参数来说，本报告中数据长度只有1min是远远是远远不够的，一般计算不够的，一般计算SDNN的数据长度都必须是的数据长度都必须是24h以上。以上。这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等频域参数结果分析频域参数结果分析这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等频域参数结果分析频域参数结果分析v由于样本容量和心率采集分辨率的限制，导致数据的功率由于样本容量和心率采集分辨率的限制，导致数据的功率谱在谱在0.0033Hz0.4Hz频段中没有采样点，所以我们频段中没有采样
19、点，所以我们无法计算频域参数无法计算频域参数VLF、LF、HF和和TP。对于频域参数来。对于频域参数来说，本报告中数据长度只有说，本报告中数据长度只有1min也是远远不够的，一般也是远远不够的，一般计算频域参数的数据长度都必须是计算频域参数的数据长度都必须是24h以上。以上。这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等算法总结算法总结这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等算法总结算法总结1在计算心率变在计算心率变异性之前，必异性之前，必须对待处理的须对待处理的心电信号进行心
20、电信号进行QRS波群的波群的提取。提取。2计算心率变异计算心率变异性对数据长度性对数据长度有一定的要求。有一定的要求。3计算心率变异计算心率变异性对采样频率性对采样频率也有一定的要也有一定的要求。求。微分阈值法是较为有效的提取方法之一，该算法可以进行实微分阈值法是较为有效的提取方法之一，该算法可以进行实时检测，且准确度较高，心率误判发生的概率低。时检测，且准确度较高，心率误判发生的概率低。数据长度过短，时域参数的计算结果误差大、准确度低；频数据长度过短，时域参数的计算结果误差大、准确度低；频域参数的计算结果灵敏度差。计算心率变异性的数据长度往域参数的计算结果灵敏度差。计算心率变异性的数据长度往
21、往要在往要在24h以上。以上。采样频率太低，容易导致所需要频段（采样频率太低，容易导致所需要频段（0.0033Hz0.4Hz）的）的数据没有被采集到，影响最终分析结果。数据没有被采集到，影响最终分析结果。这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等疾病诊查疾病诊查研究意义研究意义这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等疾病诊查与研究意义疾病诊查与研究意义v检测冠心病病人猝死的发生。凡副交感神经张力降低的冠检测冠心病病人猝死的发生。凡副交感神经张力降低的冠心病人，其心室颤动的阈
22、值低，容易发生心脏性猝死，而心病人，其心室颤动的阈值低，容易发生心脏性猝死，而且心肌梗塞后的死亡率也增高。且心肌梗塞后的死亡率也增高。v了解副交感神经的受损情况。充血性心力衰竭患者植物神了解副交感神经的受损情况。充血性心力衰竭患者植物神经机能普遍受损害而降低，但副交感神经受损更显著，可经机能普遍受损害而降低，但副交感神经受损更显著，可运用频域分析法进行监测。运用频域分析法进行监测。v探讨高血压的始动机制。现已查明，原发性高血压患者的探讨高血压的始动机制。现已查明，原发性高血压患者的交感神经张力增高，而副交感神经的张力降低，且与高血交感神经张力增高，而副交感神经的张力降低，且与高血压的严重程度呈
23、明显的正相关。但是，老年高血压患者的压的严重程度呈明显的正相关。但是，老年高血压患者的上述变化不甚明显。通过植物神经功能测定，可以了解高上述变化不甚明显。通过植物神经功能测定，可以了解高血压的始动机制。血压的始动机制。这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等疾病诊查与研究意义疾病诊查与研究意义v监测和评价糖尿病患者的植物神经机能状况。糖尿病患者的监测和评价糖尿病患者的植物神经机能状况。糖尿病患者的植物神经和周围神经均受损害，且两者呈平行关系。通过心植物神经和周围神经均受损害，且两者呈平行关系。通过心率变异性检查，可以了解植物神经机能
24、的受损害程度。率变异性检查，可以了解植物神经机能的受损害程度。v通过评价交感神经张力亢进情况，用于诊断年轻患者的血管通过评价交感神经张力亢进情况，用于诊断年轻患者的血管迷走性晕厥。迷走性晕厥。v监测心肌病患者病情。无心力衰竭的扩张型心肌病患者，植监测心肌病患者病情。无心力衰竭的扩张型心肌病患者，植物神经功能普遍受损。通过心率功率谱分析，可以了解心肌物神经功能普遍受损。通过心率功率谱分析，可以了解心肌病患者的病情。病患者的病情。这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等疾病诊查与研究意义疾病诊查与研究意义v监测心脏移植术后的排斥反应。心
25、脏移植术后，患者心脏心监测心脏移植术后的排斥反应。心脏移植术后，患者心脏心率变异性显著降低甚至消失，一旦发生排斥反应，心率变异率变异性显著降低甚至消失，一旦发生排斥反应，心率变异性则明显增高，因此，心脏移植术后应定期检查心率变异性，性则明显增高，因此，心脏移植术后应定期检查心率变异性，以了解和预防心脏排斥反应的发生，及时采取相应措施。以了解和预防心脏排斥反应的发生，及时采取相应措施。v对胎儿发育及产程进行监测。对胎儿发育及产程进行监测。v判断吸烟者植物神经功能受损害的程度。长期吸烟者，其植判断吸烟者植物神经功能受损害的程度。长期吸烟者，其植物神经功能均可受到损害，受损的严重程度与烟量及烟龄呈物
26、神经功能均可受到损害，受损的严重程度与烟量及烟龄呈显著正相关。一般表现为交感神经张力增加和副交感神经张显著正相关。一般表现为交感神经张力增加和副交感神经张力降低。对嗜烟者监测心率变异性，可以对多种相关疾病进力降低。对嗜烟者监测心率变异性，可以对多种相关疾病进行预测。行预测。这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等附加功能附加功能参考文献参考文献这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等附加功能附加功能该算法除了可以计算心率变异性之外，还有以下该算法除了可以计算心率变异性之外
27、，还有以下2种附加功能：种附加功能：v对心率的正常与否进行判断，输出有心率正常、心动过速、心对心率的正常与否进行判断，输出有心率正常、心动过速、心动过缓动过缓3种情况；种情况；v对心脏的早搏情况进行判断，输出有无早搏、室性早搏、房性对心脏的早搏情况进行判断，输出有无早搏、室性早搏、房性早搏早搏3种情况，并且能给出种情况，并且能给出1分钟内的早搏次数。分钟内的早搏次数。这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等参考文献参考文献v1 腾轶超老师课件，第腾轶超老师课件，第3章章 设计案例设计案例_心电监护仪器，心电监护仪器，2012.v2 刘晓芳，叶志前刘晓芳，叶志前. 心率变异性的分析方法和应用心率变异性的分析方法和应用. 国外医国外医学生物医学工程分册，学生物医学工程分册，2001,24(1): 42-48.v3 王步青，王卫东王步青，王卫东. 心率变异性分析方法的研究进展心率变异性分析方法的研究进展. 北京北京生物医学工程，生物医学工程，2007,26(5): 551-554.v4 牛德金，赵瑞红，黄佳牛德金，赵瑞红，黄佳. 检查心率变异性的意义检查心率变异性的意义. 家庭医家庭医生生.L o g o这种考风将使学校的学风每况愈下，手机作弊是愈演愈烈，我们平时的月考、期中期末考试、初中高中毕业考试等等
