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1、第21卷第4期 中南民族大学学报(自然科学版)Vol.21No.42002年12月 JournalofSouth2CentralUniversityforNationalities(Nat.Sci.Edition)Dec.2002a心率变异性分析系统的研制及其应用党艳军罗少贤 林家瑞陈亚光(中南民族大学电子信息工程学院)(华中科技大学生命科学院)(中南民族大学电子信息工程学院)摘 要 采用Matlab建立了适合于临床和科研的、功能较为齐全的心率变异性(HRV)分析系统,该系统包括R波的提取与定位、HRV时域分析、频域
2、分析的周期图与AR模型分析法,以及非线性分析的散点图法.提供了较多的方法函数和图形供选择,并利用该系统对典型糖尿病人进行了分析,结果表明该系统具有较高的阳性诊断率.关键词 心率变异性;时域分析;频域分析;糖尿病中图分类号 R318.04文献标识码 A 文章编号 100523018(2002)0420033204 心率变异性(HRV)是指连续窦性心跳间心率的供多种处理方法和函数供用户选择,以便给HRV的微小涨落,是神经和体液精细调节窦房结的结果.交基础和临床研究提供一个通用的平台.感神经系统使心率缓慢变化,副交感神经系统使心率快速变化.心率微小的涨落在某种意义下反映
3、产生1 系统构成与分析方法[1]HRV的生理系统的状态.当患某些疾病时,会使新陈代谢异常,神经系统及体液的内在平衡调节机制会1.1 系统构成被打破,导致HRV发生一定的改变.HRV分析就是本系统处理对象是已经采集好的数字化ECG数通过对心率微小涨落的变换和处理以获取心血管系据,用Matlab软件完成,在PC机上实现.系统可分统、自主神经系统等有关信息的信号分析过程,是近为3大模块:(1)滤波:对原始心电信号进行滤波.(2)年来心电图(ECG)分析中的前沿热点之一,它的研究R波检测:检测已滤波除噪心电信号的R波,获得对心血管疾病的早期诊断、病中监护和预后评估等都RR间
4、期序列.(3)HRV分析:对RR间期序列即心[2]有重要意义.率变异信号进行时域、频域、非线性(散点图)分析.目前HRV的分析方法主要有时域分析、频域分HRV分析功能框图见图1.系统的操作界面由析和非线性分析三大类.医院临床上使用的主菜单、下拉菜单、按钮等组成.用鼠标点取代表实际HOLTER仪器绝大多数仅具有时域分析功能,频域对象的菜单、按钮,可以方便地利用鼠标进行操作,实分析和非线性分析尚未进入临床.为此,我们开发了现相应的功能.一种适合于科研和临床应用的,具有时域分析、频域1.2HRV分析方法分析和非线性分析(散点图)功能的HRV分析工具,本系统采用时域分析和频
5、域分析及非线性分析并将其用于糖尿病人的分析.中一种常用的散点图分析.利用Matlab具有丰富的数学工具和函数的特1.2.1HRV信号的获取点,我们编制了可提供多种处理方法(函数)的软件,先用模块1对心电信号进行滤波,再用模块2进供使用者选择比较.在周期图分析中,提供了7种加行R波峰值检测定位,从而形成RR间期序列.这时窗函数和Welch改进法,此外,还采用了4种确定的RR间期只是一个序列,其横坐标是序号,但是习AR模型参数的算法,进而完成现代谱估计.我们提惯上认为各序列的采样点的间隔等于记录中所有a收稿日期 2002209201作者简介 党艳军(19662),男,讲
6、师,中南民族大学电子信息工程学院;现为华中科技大学生命科学院在职研究生,武汉430074基金项目 国家民委重点资助项目(MZZ01003)和中南民族大学基金资助项目3 中南民族大学学报4(自然科学版)第21卷N14)NN50相邻正常RR间期差值小于50ms的RRRR间期的平均值,也就是,$T=RRi,$T为N∑i=1间期数.RR间期的采样间隔(以s为单位),N为记录中所有5)pNN5:相邻RR间期差值大于50ms的RRRR间期的总数,此时构成的序列成为HRV信号.这间期数与全部RR间期数之比.样我们就可以对这个HRV信号进行时域、频
7、域和非选用的几何图形法有:线性分析了.1)Tachogram图:反映RR间期随时间的变化1.2.2HRV时域分析方法情况.横坐标表示逐拍心搏,纵坐标表示RR间期的时域分析部分包括两类:统计学方法和几何图形长度.[3]法.我们选用5个较成熟的统计学方法时域指标,2)RR间期分布图:反映RR间期的分布情况.即:以RR间期为横坐标,心搏数的对数为纵坐标.1)SDNN:正常RR间期的标准差(单位ms),1.2.3HRV频域分析方法N采用了谱估计的经典和现代两类方法来估计12SDNN=(RRi-RR).N∑[4,5]i=1HRV信号的功率谱.并给出波峰值,VLFN为指定时
