心率变异性及其相关算法的实现.ppt

附加功能参考文献 附加功能 该算法除了可以计算心率变异性之外，还有以下2种附加功能： 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3种情况； 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3种情况，并且能给出1分钟内的早搏次数。 参考文献 [1] 腾轶超老师课件，第3章 设计案例_心电监护仪器，2012. [2] 刘晓芳，叶志前. 心率变异性的分析方法和应用. 国外医学生物医学工程分册，2001,24(1): 42-48. [3] 王步青，王卫东. 心率变异性分析方法的研究进展. 北京生物医学工程，2007,26(5): 551-554. [4] 牛德金，赵瑞红，黄佳. 检查心率变异性的意义. 家庭医生. Company Logo L o g o 结题报告 心率变异性及其相关算法的实现 报告内容 概念介绍 基本原理与具体算法 计算结果与结果分析 算法总结 疾病诊查与研究意义 附加功能与参考文献 概念介绍 概念介绍 心率变异性（heart rate variability, HRV）是指连续心跳间R-R间期的微小涨落。HRV反映了心脏交感神经和迷走神经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，特别是与某些心血管疾病的死亡率，尤其是猝死率有关。 通过心电图（ECG）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即HRV分析，是近年来的研究热点之一。针对HRV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有重要的意义。 HRV的 分析方法 非线性 分析 时域分析 频域分析 概念介绍 理论成熟、算法简单、各项指标意义明确，因此较广泛的应用于临床和医学实验中 仍然处于研究探索阶段，还没有实现临床应用 时域分析 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（MEAN）、总体标准差（SDNN）、均值标准差（SDANN）和差值均方的平方根（r-MSSD）等。 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。 频域分析 频域分析是将连续正常的R-R间期进行基于FFT的经典谱估计或基于自回归AR模型的现代谱估计获得的功率谱密度，可以作为定量的指标来描述HRV信号的能量分布情况，它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VLF极低频段（0.0033~0.04Hz）的功率、LF低频段（0.04~0.15Hz）的功率、HF高频段（0.15~0.4Hz）的功率、TP信号总功率（VLF、LF和HF的总和）。 基本原理具体算法 QRS波群提取的微分阈值法 低通滤波 高通滤波 微分 平方 加窗平均 阈值设定以及判断 低通滤波 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 对应的差分方程为 低通滤波虽然滤除了高频干扰，但它带来了极大的基漂，所以仅仅进行低通滤波是不够的，还必须利用高通滤波来消除这些基漂 高通滤波 高通滤波旨在去除低频（基漂）干扰，其传递函数为 对应的差分方程为 高通滤波有效的去除了基漂，但是噪声部分的干扰依然较大，为了更有效的提取QRS 波群，必须对信号进行微分计算 微分 微分算法的传递函数为 对应的差分方程为 微分使得正负半轴的信号幅值近乎相等 平方及加窗平均 平方旨在将幅值为负的信号变为幅值为正的信号，32 点加窗平均旨在对平方后的信号进行平滑处理，其传递函数为 对应的差分方程为 阈值设定及判断 阈值设定采用自适应迭代法 利用MATLAB的findpeaks函数对信号中的峰值进行检测，得到一组数据，设为PEAK(i) 当前检测到的峰值PEAK(i)为信号峰值时，更新SPK(i)： 当前检测到的峰值PEAK(i)为噪声峰值时，更新NPK(i)： 初值设定： SPK(0)为前8个连续的1s内各自最大值的平均；NPK(0)为0 阈值设定及判断 更新当前的阈值 时域参数的计算方法 均值（MEAN）旨在反映R-R间期的平均水平，其计算公式为 总体标准差（SDNN）可以用来评估24h长程HRV的总体变化，其计算公式为 时域参数的计算方法 均值标准差（SDANN）反映HRV中的慢变化成分，其计算公式为 差值均方的平方根（r-MSSD）反映HRV中的快变化成分，其计算公式为 时域参数 SDNN SDANN r-MSSD 18~29岁 169.92±41.01 151.07±41.31 72.39±47.10 30