利用Poincare 散点图法检测t 波交替的指标研究

目的:利用Poincare散点图进行t波交替检测,不仅从形态上找到检测标准,进一步研究散点中有效的定量指标。方法:以European ST-T Database标准心电数据库和MIT-BIH心律失常数据库的心电信号作为检测对象,以128个连续心拍的t波中的7个点为检测数据,相邻心拍t波差分后组成新序列,并由差分序列作出散点图,观察散点形态。根据形态区别和t波交替的幅值变化特点,利用个散点到x+y=0直线的距离均值作为定量检测指标D0,为避免不同心电信号幅值影响,D0除以RQ峰值差为最终指标D,找出合适阈值判定是否存在t波交替,并与谱分析法的检测结果比较分析。结果:①从Poincare散点图形态上,存在t波交替的散点图与正常t波存在明显区别,存在t波交替则散点集中在以x+y=0为轴线的附近,形成类似椭圆的狭长形状;而正常t波形成的散点会以原点为中心均匀分布,散点形态为圆形。②由t波交替的特点和散点图形态可知,定量检测指标D越小,就越有可能存在t波交替。经过大量仿真测试和谱分析法的比较,规定检测标准为,当D<=35uv时,存在t波交替;指标D与谱分析法的结论相吻合,并且两种方法的判定结果由kappa一致性检验,一致性程度好,进一步说明D指标具有优越的敏感性,是t波交替检测的有效指标。结论:Poincare散点图的散点分布形态和散点到x+y=0轴线的距离均值分别是是t波交替有效的定性和定量检测指标。     

大鼠慢波睡眠和睡眠过渡期脑电信号的小波变换分析

EEG信号经常包含许多快速的时变信息 ,将较长时间段的EEG信号近似看作平稳信号 ,进行FFT谱估计 ,存在其局限性。应用多分辨率小波变换方法 ,在频域和时域上可以同时定位分析大鼠慢波睡眠和睡眠过渡期脑电的动态变化特性。采用慢性埋植电极记录自由活动大鼠的皮层脑电 ,将信号用小波变换分解成δ、θ、α和 β四个分量 ,求各分量的功率和功率百分比的时间变化曲线 ,并与FFT功率谱分析结果进行比较。结果表明 :慢波睡眠期EEG中有 2 6 .2 %± 7.7%的时间段上δ分量功率小于总功率的 5 0 % ,且δ分量较大时 ,其他分量较小 ;δ分量较小时 ,其他分量较大 ,差别显著。此结果揭示了δ节律与θ和α节律之间的一种互补关系。而传统的FFT功率谱分析方法只能显示δ分量为主 (占总功率 70 .6 %± 6 .4 % )的功率谱 ,不能提供时变信息。对于睡眠过渡期的非稳态EEG信号 ,利用小波变换分解得到的θ和α分量可以鉴别出睡眠纺锤波 ,计算睡眠纺锤波的平均持续时间 ,并比较纺锤波和非纺锤波时期各个频谱分量的变化情况。由此可见 ,小波变换可用于计算新的EEG时频定量分析指标用于分析生理、病理和药理作用引起的睡眠EEG的变化过程 ,以弥补传统FFT功率谱分析的不足之处     

多态T 波区间检测技术的研究

目的:利用小波变换进行T波区间的检测。方法:在23尺度上通过模极大值法定位R波。在24尺度上首先根据R峰以及T波起点和终点的经验值确定起始T波区间。然后对每个心拍在此区间上找到T波的模极大值,根据模极值的个数和正负顺序确定T波波形的形态。由于不同形态的T波对应不同的T波起点和终点的检测方法,实现T波区间的分类检测,提高T波检测的精确度。由于本文算法是作为T波交替检测的前期工作,为了验证算法的准确率,采用了QT数据库中的部分记录进行了仿真,评价实验结果。结果:仿真实验证明了本文算法能正确地分辨出每个T波的形态,并在此基础上得到较为准确的T波区间。结论:本文采用模极大值算法根据T波的不同形态进行T波区间的分类检测,检测结果比较理想,且计算简单,较易实现。     

基于心电信号的飞行员应激评价模型的研究

本文基于教练机飞行员训练期间的心电信号,以人体瞬间应激水平为评价依据,通过采集特殊的飞行作业期间的飞行员的心电信号,计算心率以及心率变异性的相关指标,对个体产生瞬间应激的心电信号进行心率相关指标分析以及心率变异性的时域指标分析.同时对应激反应下心率曲线面积变化进行分析,采用多尺度算法,构建了应激强度随训练次数变化的函数关系,揭示了飞行训练应激强度变化的规律,提出了飞行训练及应激阶段的划分方法,建立了基于心电信号的飞行员应激评价的模型.     

基于小波变换的心电信号去噪综合算法

目的：研究去除心电信号中的基线漂移、工频干扰和肌电干扰等噪声,提高心电信号的自动识别和诊断精度。方法：利用Coif4小波对心电信号进行8尺度分解,采用小波分解重构法去除基线漂移,然后利用改进的小波闽值算法去除工频干扰和肌电干扰。结果：利用Matlab仿真工具,选择MIT-BIH心率失常数据库中信号进行验证,能有效去除这三种噪声,并且很好的保持R波的信息。结论：本算法在不丢失心电信号有用信息的前提下,可以较好的去除三种常见的噪声,可以用于心电信号自动分析之前的预处理。     

基于小波的心电信号有效性检测方法

目的：检测采集到的信号是否为有效心电信号,提高后续心电诊断和分析的准确率。方法：将采集到的信号进行预处理,即去噪处理,主要抑制基线漂移,50Hz工频及其谐波干扰和肌电干扰;取滑动窗长度为4s,检测该段内信号是否有效。为了验证算法的准确率及对不同心电波形是否具有普遍适用性,对MIT-BIH Arrhythmia Database中48个记录,CU及MIT-BIH Noise Stress Test Database中部分记录进行了仿真、验证。结果：仿真实验证明该方法能正确区分有效和无效信号,错检率较低,实现简单,适合实时处理。结论：本方法准确率高,能减少后续心电诊断和分析的计算量并提高准确率,特别是对室颤检测,符合心电分析的要求。     

基于MIT-BIH心律失常数据库的医用生理信号系统的设计

目的:设计一个心电信号研究系统,该系统是远程心电监护仪器研制中的重要组成部分.方法:先用高性能的PC机和高性能的DA转换器搭建一个硬件平台,再以Visual C++6.0为平台,利用面向对象语言编程建立MIT-BIH心电数据库.结果:系统可以对MIT-Bill心电数据库中的心电和呼吸数据进行管理和回放,并建立实验数据平台,来产生模拟的心电、呼吸等生理信号,可用于研发远程心电监护仪器调试使用.结论:可为以后心电信号的研究分析和相关仪器的开发提供了一个优秀的研究平台.     

正常家鸽的宽频带心电图时域值和功率谱

实验用南京新博公司生产的NHE-1000型宽频带心电信息检测分析仪,研究了正常家鸽宽频带心电图(WFB-ECG)的时域值和QRS波群的功率谱。主要结果如下:(1)Ⅱ、Ⅲ、aVF导联,QRS波群均为主波向下,形成rS或 rSr’型,无Q波,与人类相应导联的心电图波形相反;S波的升支均有一较大的切迹(无一例外),Ⅱ导联切迹幅度为 0.413±0.133mV,宽度为9.733±1.291ms;Ⅱ、Ⅲ、aVF导联T波直立,方向均与主波相反门(1例除外)。aVR导联,QRS波群主波向上,形成Rs型,T波倒置,与主波方向相反(无一例外),也与人类aVR导联的波形相反。(2)P波时程与P-R段之比值为0.8,而人的为1.0-1.6,小鼠的为0.4。(3)Ⅱ导联QRS波群的功率谱特点:以低频信号(低于80 HZ)为主,而高频频段的相对能量比小鼠的低,比人的高,其中高频频段100-1000 Hz的相对能量为(10.181±7.443)％,80-300HZ为(15.418±10.579)％。(4)QRS波群的额面心电轴为-118°±10°(-96°～-136°);(5)心电向量环的位置与人类的相反,位于-90°～-180°相限。这些现象的产生原因可能是由于家鸽心室 Purkinje纤维末梢延伸到心外膜下心肌,导致心外膜下心肌先除极化,心内膜下心肌后除极化而产生的。     

微伏T波电交替对STEMI患者PCI术后室性心律失常的预测价值*

摘要目的：探讨微伏T 波电交替增高与STEMI患者PCI术后室性心律失常的发生关系。方法：选择我院2011 年4 月～2013 年 4月收治的68 例STEMI患者,所有患者均成功进行了直接PCI,且阻塞远端血流均达到TIMI 3级。所有患者于手术后进行了24 小时动态心电图检查,并测定微伏T 波电交替值。结果：36 例发生NSVT患者较未发生32 例患者最大微伏T 波电交替明显升 高,（68.1± 6.4 vs 31.9± 3.8 μV, P< 0.05)。最大T 波电交替值大于45 μV 预测非持续性室速发生的敏感性为75%,特异性为72%; 阳性预测值为70%,阴性预测值77%(AUC = 0.84)。经过进一步比较分析发现,ST 段抬高的程度与非持续室速的发生无关(AUC =0.61)。结论：微伏T 波电交替可预测STEMI患者PCI术后室性心律失常的发生。     

ECG 信号QRS 波群检测算法的进展

QRS波群是ECG信号的重要组成部分,是心电信号分析的基础.QRS波群的检测方法已经有很多种实用有效的方法,并逐步地走向成熟,在实际应用中得到实现.本文就QRS波群的检测方法作了具体的整理与分析,较全面的阐述了实际应用中的各种算法,最后作者对检测算法的发展趋势进行了总结和展望.     

微伏T波电交替对STEMI患者PCI术后室性心律失常的预测价值

目的：探讨微伏T波电交替增高与STEMI患者PCI术后室性心律失常的发生关系。方法：选择我院2011年4月-2013年4月收治的68例STEMI患者,所有患者均成功进行了直接PCI,且阻塞远端血流均达到TIMI3级。所有患者于手术后进行了24小时动态心电图检查,并测定微伏T波电交替值。结果：36例发生NSVT患者较未发生32例患者最大微伏T波电交替明显升高,（68．1±6．4VS31．9±3．8μV,P〈0．05）。最大T波电交替值大于45μV预测非持续性室速发生的敏感性为75％,特异性为72％;阳性预测值为70％。阴性预测值77％（AUC=0．84）。经过进一步比较分析发现,ST段抬高的程度与非持续室速的发生无关（AUC=0．61）。结论：微伏T波电交替可预测STEMI患者PCI术后室性心律失常的发生。     

温度对花背蟾蜍心电活动影响的多元回归分析模型

运用多元回归分析方法对花背蟾蜍(Buforaddei)在4个不同实验温度条件下描记的心电图实验数据,利用SPSS/PC 统计分析的软件包进行处理分析,结果表明蟾蜍的心率和心电图各指标有显著相关性;温度对蟾蜍的心电活动影响较明显;随着温度的升高,蟾蜍心率,P波、R波、T波电压值升高;P-T间期,Q-T间期,QRS间期值均显下降趋势。     

一种基于小波变换的心电去噪算法

目的:去除心电信号采集过程中混入的工频干扰、肌电干扰和基线漂移等噪声信号,并能有效的保留心电特征信息.方法:通过小波变换将含噪的心电信号分解并重构得到不同尺度下的细节信号,在中小尺度上选取不同的门限值,并在QRS波群信息多的尺度上计算获得信息窗,对该尺度的信息窗内外采用不同的门限处理方式,在大尺度上直接重构出要去除的基线信息.结果:采用MIT/BIH Arrhythmia Database中的数据对算法进行了仿真验证,实现了三种主要干扰的去除,较好的保留了心电特征信息.结论:本方法效果较好,为后续的特征点识别奠定了基础.     

LOWNS分类信号检测技术

目的:检测出Lown分级中各种室性心律失常,进一步完善便携式心电仪中心电的诊断分析,增强其功能.方法:本文提出一种在基于小波变换理论上检测出R波的基础上,采用适当的阀值并结合新的模板匹配方法检测出室性早搏,并进而检测出Lown分级中各种室性心律失常.结果:利用Matlab仿真工具,选择MIT-BIH心率失常数据库中信号进行验证,能正确检测出各种室性心律失常,错检率较低,实现简单,适合实时处理.结论:此方法正确率高,符合心电分析要求.进行算法优化后可嵌入到心电检测仪中实现应用.为便携式心电仪功能的完善有很大的帮助.     

稳恒流下腹主动脉旁瘤超声多普勒血流信号的仿真分析

腹主动脉旁瘤超声多普勒血流信号的仿真研究,可以为采用超声多普勒技术检测腹主动脉旁瘤的形成、生长过程和估计动脉旁瘤瘤体大小提供指导。先通过有限元数值计算方法得到稳恒流下腹主动脉旁瘤区域内的血液流场分布,然后采用余弦叠加的合成方法仿真出相应的超声多普勒血流信号,最后对仿真信号进行频谱分析,计算其平均频率,并研究它与腹主动脉旁瘤瘤体大小的关系。结果表明：当动脉旁瘤较小时,平均频率的幅度变化较小;当动脉旁瘤较大时,平均频率的幅度变化较大。因此,采用平均频率的幅度变化可以在一定程度上估计动脉旁瘤的瘤体大小。     

线性时频分析在ECG信号分析中的应用

目的:心电信号(Electrocardio-signal,ECG)是人体中最重要的生物信号之一,是一种具有非平稳性和非线性特性的信号.分析ECG信号是诊断心脏疾病的有利工具,近年来国内外很多学者致力于这方面的研究.本文探讨短时Fourier变换(STFT)和离散小波变换(DWT)这两种时频分析方法在ECG信号分析中的应用.方法:本文采用麻省理工学院的MIT-BIH数据库中提供的数据,运用MATLAB软件编程,讨论短时Fourier变换和离散小波变换在ECG信号分析中的应用.结果:通过编程,做出了正常ECG信号和失常ECG信号的短时Fourier变换的时域图和频谱图以及正常ECG信号和失常ECG信号的单级离散小波变换的结果.结论:正常ECG信号和失常ECG信号的STFT变换的时域图和频谱图都能反应出信号的频率和时间的变化关系.但是,正常信号和失常信号的频率和时间有明显不同,正常信号的能量随时间和频率的变化关系有序整齐,而且周围有较少的杂波;失常信号的能量随时间和频率的变化关系杂乱,而且周围存在较多的杂波.通过离散小波变化后,正常信号和失常信号均产生了不同的离散小波系数,根据不同的离散小波系数,可以很容易判断正常信号和失常信号的区别.     

基于自相关模式的动态心电图RR间期数据处理方法的研究

目的：在动态心电图分析过程中,确定RR间期,对于分析心电信息起着非常重要的作用。但是,临床上,实际检测的记录中,不可避免地受到外界很多的干扰,由于这些干扰信息的存在,使得准确定位RR间期变得非常困难。本课题拟在干扰情况下,提取心电表达的最大信息,达到准确定位RR间期的目的。方法：本研究运用自相关模式数据处理方法有效地提升了主峰、次峰强度间的差别,从而为更好地判断RR间期以及埋藏在噪音之中的QRS波信息提供了可能的方法。结果：我们用了自相关模式数据处理的方法获得了以下信息：（1）对于干扰小的心电信息,主峰与次峰间的强度比值由2.7倍提升到7.7倍。（2）对于干扰大的心电信息,即那些主峰已经被现有Holter处理软件及医生人工判断都认为不可以使用的数据,因为这些数据主峰强度明显小于次峰强度（主峰/次峰〈1）,经过我们的方法处理后,可以使主峰强度与次峰强度之比提升到1.5（主峰/次峰〉1.5）,从而使得RR间期可以进行清晰分辨。结论：在心电信息受到干扰的情况下,它的RR间期很难判断,运用本研究使用的自相关模式数据处理方法,能够提升动态心电图中主峰与次峰的强度比值,提高人工判断RR间期的准确性。所以,基于自相关模式的动态心电图RR间期数据处理方法是行之有效的。     

除草剂草甘膦异丙胺盐水剂对中华大蟾蜍心电活动的影响

采用生物信号采集处理系统对草甘膦异丙胺盐胁迫条件下中华大蟾蜍(BufogargarizansCantor)的心率和心电活动的相关指标进行了测定和分析。不同浓度的草甘膦异丙胺盐溶液被喷施到中华大蟾蜍的体表,由皮肤进入体内而作用于心脏。试验结果表明:随着草甘膦异丙胺盐处理浓度的增大,中华大蟾蜍的心率减慢,心电图中P波、R波和T波的电压峰值降低,而P-R间期、QRS期和Q-T间期的时值延长。草甘膦异丙胺盐胁迫条件下,蟾蜍心率与心电图的各项指标有显著相关性,可用多元线性回归模型分别对蟾蜍心率与心电图中P、R、T波和P-R、QRS、Q-T间期的相关关系进行拟合。多元回归分析结果表明,蟾蜍心电图中Q-T间期值对心率的影响最大,可以推断草甘膦异丙胺盐主要是通过延长蟾蜍心电活动周期中Q-T间期时值即心室收缩期而延长心动周期,导致蟾蜍心率减慢。由此可见草甘膦异丙胺盐水剂的喷施对中华大蟾蜍心脏的电活动周期和机械活动周期均造成了一定影响。     

生态系统多稳态研究进展

在多稳态的生态系统中，外力可能导致生态系统状态突然之间发生不可逆转的转变，从而达到一个新的平衡状态。但目前对多稳态理论的系统研究很少，如何使用预警信号来预测生态系统的状态转变依旧是个难题。通过多稳态理论的梳理提出了一个更加综合的多稳态定义，并以放牧模型为例，系统总结了多稳态理论的相关概念，将多稳态理论应用在生态系统演替和扰沌理论的解释中；通过对生态系统稳态转换预警信号的原理、优缺点和应用条件的分析，对不同尺度下多稳态的研究方法进行了归纳；最后提出了目前多稳态领域的研究问题和未来的研究重点。结果表明：（1）将时间和空间预警信号结合在一起，并量化正确预警信号的概率，对错误预警信号的比例进行加权，可能会提供更准确的稳态转换的预报。（2）定量观测试验适用于小尺度的研究，而较大尺度的研究则采用简化的模型来模拟研究，选择正确的尺度极有可能改变预警信号的可靠性。（3）结合多稳态理论研究生态系统临界转换和反馈控制机制，并将基于性状的特征指标和进化动力学纳入其中，是生态系统修复实践的重要研究方向。（4）将多稳态相关理论和生态保护管理政策的实践相结合，是多稳态理论未来应用的前景。本研究为多稳态理论和实践的深入研究提供科学支撑。     

用心率变异功率谱研究出生后心率变慢的机理

目的 :探讨神经机制及心源性因素在出生后心率变慢中的作用。方法 :运用心率变异性的频域和时域分析方法 ,主要为功率谱分析方法 ,以不同年龄组的人和家兔为实验对象 ,对出生后心脏的自主神经调控进行初步探讨 ;并通过观察不同年龄组离体灌流兔心 (无神经体液因素影响 )自律性的变化 ,探讨心脏本身因素是否参与出生后心率变慢的调控。结果 :人和家兔迷走交感对心率的调控作用比在各年龄组之间有显著差异 ,且随年龄增长逐渐升高 ;家兔离体心脏的自主心率在各年龄组之间有显著差异 ,且随年龄增长逐渐降低。结论 :出生后心率减慢与神经机制有关 ,也有心脏本身因素的参与