DSP FOR 台大電信所數位影像理與信號處理實驗室.docxVIP

AdvancedDigital Signal ProcessingTutorials ：DSP for Electrocardiography Analysis Student：Yu-Yi Wang (王毓瑩)Student ID：錄摘要3第一章緒論1.1心電圖(ECG)訊號量測41.2心率變異度(HRV)之相關研究4第二章心電圖(ECG)訊號處理與分析2.1心臟電性活動訊號之傳導…………………………………………………….62.2ECG波形之生成………………………………………62.3ECG心電圖(ECG)訊號處理與分析訊號分析2.3.1心率變異度(HRV)82.3.2心電訊號分析演算法92.3.3訊號之取樣頻率92.3.4HRV時域分析 (Time domain analysis)112.3.5HRV頻域分析(Frequency domain analysis)13第三章Walsh Transform應用於ECG的資料壓縮3.1Walsh Transform183.2ECG 資料壓縮處理19第五章結論21第六章參考文獻22摘要現代人由於飲食習慣、和生活壓力等因素很容易導致心臟方面的疾病，近年來因心臟功能不良的死亡率越來越高。因此，在醫療技術裡，如何事先有效並精確地發現心臟疾病之技術是個非常重要的工作。在這些技術中以心電圖 (ECG) 來檢測心臟疾病最為直觀且廣為應用。1895年，荷蘭生理學家愛因托芬進行心臟動作電流的研究中發現，心臟跳動時的電位變化圖，也就是心電圖。心電圖各波形之形狀及其間隔皆與心臟有直接的關係，所以可以藉此認出心臟活動中的異常變化，而診斷出許多不同的心臟疾病。當年，他以他研制的那種最初的心電圖機記錄下了第一張病人的心電圖。1903年，他訂下了心電圖的標準測量單位，即掃描記錄的影線在縱坐標上波動1釐米，代表1毫伏的電位差，在橫坐標上移動1釐米為0.4秒。採用P、Q、R、S、T等字母標出心電圖上的各種波形，並選擇雙手與左腳放置電極板，組成3種標準導程，仍沿用至今[1]。隨著醫療技術的進步，生活水準的提高，人們重視居家保健之觀念也漸漸形成，目前運用在居家運動生理監測上的儀器也都非常的普及。霍特爾技術1961年應用於臨床，長時間描記心電圖的技術就叫作霍特爾(Holter)技術。霍特爾系統是一個可以攜帶式記錄裝置，病人根據需要在每天活動過程中隨身攜帶 [2]。而隨著硬體技術的蓬勃發展，近代的霍特心電圖藉由微晶片製成，達到可攜式、便利及長時間監測的功能，亦或搭配無線傳輸模組，如藍芽，來傳輸擷取ECG訊號，減少量測線路以降低受測者的不便，並將資料傳送到遠端的電腦做即時分析和監控，醫生便可在遠端即時掌握病人狀況。第一章緒論1.1心電圖(ECG)訊號量測在固定時間內，心臟所跳動的速率較慢，表示這人的健康狀況越良好，也就是心率Bit Per Minute (bpm)值低者比高者健康。在不同的運動、身心狀況下，對於心臟上的負荷會有差異，然而，可利用心電圖(Electrocardiogram，ECG)來監測生理狀況，進一步分析得出心率變異參數(Heart Rate Variability，HRV)，從而判斷出許多心臟之疾病，是重要的生理參數依據之一。臨床診斷大部分依賴「病史詢問與理學檢查」。心電圖(Electrocardiogram，ECG)量測可以提供支持診斷的證據，有時候心電圖是治療病人的重要依據。但是，應視心電圖為一種工具，並不能代表病人的全部。1.2心率變異度(HRV)之相關研究自律神經系統控制著人體各器官功能的平衡，Akselord等人在1981年已證實[3]，在評估人體自律神經系統時，心率變異度(HRV)的分析是一項重要且有用的工具。而心跳間距的變化是受到交感與副交感神經系統的影響，所以其變異也就反映了自律神經系統的狀態[4]。HRV在頻域分析上有五項指標性的參數：(1)高頻(High frequency，HF)(2)低頻(Low frequency，LF)(3) 極低頻(Very low frequency，VLF)(4)低高頻比值(LF/HF)(5)總功率(Total power，TP)。Pagani等人在1986表示，LF/HF代表交感與副交感神經的活性變化，可以用來評估它們之間的平衡[5]。Perini等人在1990年研究運動強度對心率變異度的影響[6]，發現在低強度運動方面心率變異度並無特別明顯的改變，但進行高強度運動至疲勞時，LF會有顯著的下降，VLF會上升，HF無明顯或有趨勢的變化，至於LF/HF在運動期間會緩緩下降，在休息時間則會明顯往上升。在醫學文獻中[7-11] 證實較低的心率變異度(Heart rate variability，HRV)將會增加心臟疾病猝死的風險、冠狀心臟病與所有