心率变异性HRV信号提取及时频域(包含程序)精编.doc

课程设计报告 题 目： 心率变异性 专 业： 生物医学工程 班 级： 学 号： XXXXXXX 姓 名： 指导教师： XXXXXX大学 2016年 开题背景 （一）HRV简介 传统的医学观点认为，正常的心率为规则的窦性节律；后来发现在健康状态下，许多生理系统中存在自然的变异性，人的心率正常情况下也是呈不规则性变化的，而心率变异就是指窦性心率的这种波动变化的程度。心率变异性（Heart Rate Variability，HRV）是指逐次心搏间期之间的微小变异特性。在生理条件下，HRV的产生主要是由于心脏窦房结自律活动通过交感和迷走神经，神经中枢，压力反射和呼吸活动等因素的调节作用，使得心脏每搏间期一般存在几十毫秒的差异。 (二)HRV的研究现状 心率变异性(HRV)是近年来比较受关注的无创性心电监测指标之一，对HRV的生理和病理意义进行了广泛和深入的研究，其结果表明心率变异信号中蕴含着有关心血管调节的重要信息，对HRV进行分析可以间接地定量评价心肌交感、迷走神经的紧张性和均衡性，而且还能分析自主神经系统的活动情况。心率变异性还可以作为一个独立的心源性猝死危险性的预测指标。同时心率变异性分析对多种恶性心律失常的预后判断和药物治疗效果分析有指导作用。所以，对HRV的研究能够极大的促进人类对于心血管疾病的了解，从而在预防、治疗心血管疾病等领域取得成果。 （三）HRV的研究方法 随着对HRV研究的不断深入，其蕴含的生理病理信息将进一步被揭示，使得HRV有更多的应用空间和应用价值。目前，心率变异性分析方法主要有时域分析法、频域分析法、时频分析法以及非线性分析法[1]。 （四）HRV的临床应用 （1）心脏性猝死（SCD）预测：由于HRV是反映自主神经张力的最敏感的指标，因此HRV降低是预测心脏性猝死最有价值的独立指标。 （2）急性心肌梗塞后患者危险性评估： HRV的降低是预测急性心肌梗塞后患者发生心脏性猝死和恶性心律失常危险的重要独立指标。一般建议在梗塞后一周开始进行HRV的检测。HRV在梗塞后立即降低，并在几周内开始恢复（2周后逐渐回升），大约6-12个月恢复正常。因此，多次测定HRV可能比单次测定价值更大。梗塞后HRV恢复的快慢对以后死亡的危险性也有预测价值。 （3）对糖尿病患者自主神经系统损伤的评估：糖尿病患者不论病情轻重，均存在不同程度的自主神经功能紊乱。HRV是判断糖尿病患者是否伴有自主神经系统损害最准确，最敏感的指标。 （4）心力衰竭（CHF）患者危险性评估。 （5）心率变异性生物反馈疗法：对于不孕人群受孕几率提高、怀孕人群孕期焦虑症改善、产后人群产后抑郁症情况缓解，起到很好的作用。 （6）其它临床应用范围：心绞痛、高血压、心肌病、非缺心脏病所致的慢性严重二尖瓣返流、二尖瓣脱垂、心律失常、血管迷走性晕厥等心血管疾病。 课题目的基本掌握心电信号ECG）的测量、数据采集的方法学会使用MATLAB对HRV信号的时域参数的意义以及对其进行分析的基本方法课题研究的主要内容 原理和方法[3]。 一个心动周期正常心电信号波形如图 4.1 所示。它是由特征波及其特征间期组成， 每个心动周期包含一个 P 波，一个 QRS 波群和一个 T 波，有时还会出现一个小的 U 波。特征波及特征间期的含义如下： 图 4.1 典型的心电信号波形 P 波：由左右心房的除极过程引起，其波形小而圆钝，时宽为 0.08s-0.11s，波幅不 超过 0.25mV。 QRS 波：反映左右心室除极产生的电位变化，在 P 波之后出现，为心电信号中最高 大和最快速的波形。典型的 QRS 波群包括三个相连的波，第一个向下的波为 Q 波，紧 接着为高而尖峭的向上的 R 波，最后是一个向下的 S 波。在体表不同位置（使用不同导联记录）时，三个波不一定都有，大小方向也会不同。 T 波：代表心室复极时的电位变化，方向与 R 波方向相同，时宽为 0.05s-0.25s，波 幅一般为 0.lmV-0.8mV。 U 波：T 波之后可能出现的一个低而宽的波，与 T 波方向一致，其机理不十分清楚， 可能反映普顷野纤维复极的电位变化。 QRS 间期：从 Q 波开始至 S 波结束之间的时程，反映心室除极时间。正常 QRS 间 期为 0.04s-0.1s，若 QRS 间期0.12s，反映室内传导阻滞。 PR 间期：从 P 波开始到 QRS 波开始之间的时程，反映激动由窦房结产生经由结间 束、房室交界和左右束支抵达心室，并引起心室兴奋所需要的时间，又称为房室传导时 间。正常为 0.12s-0.2s。当