心電房顫自動識別算法研究
發(fā)布時(shí)間:2021-02-03 09:16
隨著人口結(jié)構(gòu)的老齡化,房顫的發(fā)病率也在逐年提高。作為臨床上最常見的心律失常疾病之一,房顫對人們的生活和健康影響嚴(yán)重,其診斷與治療的研究也越來越受人們的重視。由于心電圖復(fù)雜多變,且P波識別難度較大,基于心房活動特征的房顫自動識別算法準(zhǔn)確率普遍不高。因此本文基于RR間期特征對房顫自動識別算法展開了研究。經(jīng)MIT-BIH心律失常數(shù)據(jù)庫驗(yàn)證,本文提出的改進(jìn)方法能提高陽性預(yù)測率和靈敏度,從而幫助醫(yī)生減少閱讀心電圖片段的數(shù)量,提高他們的工作效率和診斷準(zhǔn)確率。本文的主要研究內(nèi)容包括:(1)對R波識別算法展開研究。首先采用二階差分閾值法對R波進(jìn)行初篩。然后引入了指數(shù)移動平均(Exponential Moving Average,EMA)的方法驗(yàn)證初選出的R波,避免漏檢或多檢情況的發(fā)生。最后為提高檢測速度,設(shè)定一個窗口,跳過心臟功能不應(yīng)期的時(shí)間。(2)通過多次的實(shí)驗(yàn)和對比分析發(fā)現(xiàn),部分心電樣本中出現(xiàn)的負(fù)向S波、大T波和心率增大會影響R波識別的準(zhǔn)確率,基于這三點(diǎn),本文提出了相應(yīng)的改進(jìn)方法。出現(xiàn)很大的負(fù)向S波時(shí),峰值參數(shù)小于零,需將所有的心電數(shù)據(jù)加一個zero值,使心電圖整體上移。大T波的出現(xiàn)可能會被誤檢為...
【文章來源】:湖北工業(yè)大學(xué)湖北省
【文章頁數(shù)】:54 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
心肌細(xì)胞不應(yīng)期
湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文92.1.2心電信號的特征分析心電信號的隨機(jī)性較大,不同導(dǎo)聯(lián)采集到的心電信號波形也會有差異,但是正常心電圖的一個周期一般都由一個P波、一個QRS波群和一個T波組成,在T波之后,有時(shí)也會出現(xiàn)幅值較小的U波。在不同的波群之間是不同的過渡期,這些過渡期同心電信號的特征波形一樣具有生理學(xué)意義。每個波形和間期的細(xì)節(jié)如圖2.2所示。圖2.2正常心電圖P波:P波也被稱為心房除極波,其幅度很小,一般呈圓鈍形,有時(shí)也會出現(xiàn)微小的切跡,在不同導(dǎo)聯(lián)上表現(xiàn)出的形態(tài)不同。因?yàn)樾呐K興奮的起始是由竇房結(jié)傳導(dǎo)至心房的,且P波反映的是左右心房的去極化過程,所以在一個心動周期中P波會首先出現(xiàn)。P波的電壓幅值一般不大于0.25mV[26],時(shí)間寬度不大于0.11s。QRS波群:QRS波群的電位變化較大,由Q波、R波和S波組成,反映了左右心室的去極化過程。在心電圖中,首先出現(xiàn)的是波形方向向下的Q波,然后出現(xiàn)的是幅值最大的R波,這個階段形態(tài)變化很大,偶爾還會在波形的基線最低處或頂端出現(xiàn)頓挫或切跡現(xiàn)象,最后出現(xiàn)的是波形方向向下的S波。QRS波是一個心動周期中變化最劇烈的部分,但不一定會出現(xiàn)在每一個導(dǎo)聯(lián)中。對于健康的成年人,其心電圖中QRS波的時(shí)間寬度一般為0.08s左右。T波:T波在QRS波之后出現(xiàn),反映了心室除極的過程,這個過程是比較快速的。其波形呈圓鈍形,方向與QRS波方向一致,時(shí)間寬度約為0.05s~0.25s,上升與下降部分一般不完全對稱,且上升部分一般比下降部分長。U波:U波一般見于V2和V3導(dǎo)聯(lián),它出現(xiàn)在T波之后,反映的是心室后繼電位。其方向與T波方向一致,平均幅值電壓較低,僅為0.03mV,時(shí)間寬度也較小,約為0.02~0.04s。上升部分的U波一般較為陡峭,而下降部分的U波則較為
湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文11別和分類研究中一般將其分為以下三類:(1)陣發(fā)性房顫:陣發(fā)性房顫持續(xù)時(shí)間少于7天,且可以自動終止。(2)持續(xù)性房顫:持續(xù)性房顫不能自動終止,但患者可以通過藥物治療或電治療終止。(3)永久性房顫:永久性房顫是指無論通過何種手段都不能將其終止的房顫。房顫患者大多伴有器質(zhì)性心臟病變,最常見的是風(fēng)濕性二尖瓣病變、高血壓性心臟病和冠心玻也有一些房顫患者復(fù)發(fā)率較高,這些房顫患者通常病因不明確。在臨床上,病情輕微的房顫患者通常表現(xiàn)為心悸、心慌和胸悶,也有可能表現(xiàn)為無癥狀;病情嚴(yán)重的患者可能表現(xiàn)為心絞痛、急性心力衰竭或昏厥等,個別特別嚴(yán)重的患者可能會出現(xiàn)急性肺水腫和腦血栓等癥狀。2.3房顫的表現(xiàn)特征房顫在心電圖中的表現(xiàn)特征如圖2.3所示。圖2.3房顫片段具體表現(xiàn)特征如下:(1)P波消失。由快速連續(xù)不規(guī)則的f波代替P波,f波即心房顫動波,頻率可達(dá)350~600次/min,其電壓幅值一般為0.05~0.50mV。這一特征是識別房顫的重要判據(jù),但基于此特征分析時(shí)需要事先濾除各種噪聲的干擾,且就算是在同一患者的同一導(dǎo)聯(lián)上,不同時(shí)間所測得心電圖上的f波也是大小不等、形態(tài)不同、方向各異、間隔不勻的。(2)RR間期絕對不規(guī)則。房顫發(fā)生時(shí),RR間期通常大于0.1s,心室率絕對不規(guī)則且明顯小于心房率,這是因?yàn)樾姆考雍芸焖,不能全部下傳到心室,且其中的絕大部分在房室結(jié)發(fā)生了隱匿性傳導(dǎo)。未接受藥物治療的房顫患者的心室率大約為100-160次/min,但運(yùn)動狀態(tài)下或接受藥物治療后房室結(jié)的不應(yīng)期會縮短,心室率會加快;與此相反的是,洋地黃類藥物可以使房室結(jié)不應(yīng)期縮短,心室率
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]一種基于ECG的多層共軛對稱Hadamard特征變換的房顫異常信號分類方法[J]. 王凱,楊樞,李超. 中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志. 2019(09)
[2]基于體表心電圖的房顫自動識別算法綜述[J]. 鐘高艷,陸宏偉,谷雪蓮,孫毅勇. 北京生物醫(yī)學(xué)工程. 2018(05)
[3]心房顫動的流行病學(xué)研究現(xiàn)狀及進(jìn)展[J]. 別立展,趙丹丹,黃春愷,陳蓉,洪江. 現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展. 2015(13)
[4]基于RR間期差的深神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)房顫檢測[J]. 劉明,萬慧華,龔碩然,韓小岑. 激光雜志. 2015(01)
[5]基于ICA和小波變換的房顫F波提取算法[J]. 戴呼合,姜守達(dá). 儀器儀表學(xué)報(bào). 2011(08)
[6]基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的心電信號R波檢測算法[J]. 田絮資,楊建,黃力宇. 現(xiàn)代電子技術(shù). 2010(22)
[7]心房顫動急診患者的現(xiàn)狀調(diào)查[J]. 戴研,朱俊,王英壯,章晏,楊艷敏,梁巖,賈友宏. 中國循環(huán)雜志. 2009(01)
[8]心電信號中R波檢測方法的比較研究[J]. 趙文哲,方濱,沈毅,王普. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2009(01)
[9]一種簡單準(zhǔn)確的R波檢測算法[J]. 王恒迪,朱堅(jiān)民,梁麗,沈波. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2007(05)
[10]GPRS移動式心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的QRS波實(shí)時(shí)檢測算法[J]. 朱凌云,王正國,吳寶明,曹長修,儲偉,朱新建,閆慶廣,謝奇. 第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào). 2005(14)
博士論文
[1]動態(tài)心電圖中房顫自動檢測算法研究及其臨床應(yīng)用[D]. 黃超.浙江大學(xué) 2013
[2]伴房顫的缺血性腦血管病患者的臨床特點(diǎn)及預(yù)后的研究[D]. 李姝雅.首都醫(yī)科大學(xué) 2013
碩士論文
[1]基于支持向量機(jī)的房顫識別研究及常見心律失常監(jiān)護(hù)系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 梅新明.電子科技大學(xué) 2019
[2]基于心電圖的房顫識別研究[D]. 張鑫.燕山大學(xué) 2018
[3]2004年度、2014年度心房顫動病人發(fā)病及治療情況調(diào)查研究[D]. 常愛娟.北京中醫(yī)藥大學(xué) 2016
[4]動態(tài)心電信號分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 白家蓮.中南大學(xué) 2009
本文編號:3016261
【文章來源】:湖北工業(yè)大學(xué)湖北省
【文章頁數(shù)】:54 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
心肌細(xì)胞不應(yīng)期
湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文92.1.2心電信號的特征分析心電信號的隨機(jī)性較大,不同導(dǎo)聯(lián)采集到的心電信號波形也會有差異,但是正常心電圖的一個周期一般都由一個P波、一個QRS波群和一個T波組成,在T波之后,有時(shí)也會出現(xiàn)幅值較小的U波。在不同的波群之間是不同的過渡期,這些過渡期同心電信號的特征波形一樣具有生理學(xué)意義。每個波形和間期的細(xì)節(jié)如圖2.2所示。圖2.2正常心電圖P波:P波也被稱為心房除極波,其幅度很小,一般呈圓鈍形,有時(shí)也會出現(xiàn)微小的切跡,在不同導(dǎo)聯(lián)上表現(xiàn)出的形態(tài)不同。因?yàn)樾呐K興奮的起始是由竇房結(jié)傳導(dǎo)至心房的,且P波反映的是左右心房的去極化過程,所以在一個心動周期中P波會首先出現(xiàn)。P波的電壓幅值一般不大于0.25mV[26],時(shí)間寬度不大于0.11s。QRS波群:QRS波群的電位變化較大,由Q波、R波和S波組成,反映了左右心室的去極化過程。在心電圖中,首先出現(xiàn)的是波形方向向下的Q波,然后出現(xiàn)的是幅值最大的R波,這個階段形態(tài)變化很大,偶爾還會在波形的基線最低處或頂端出現(xiàn)頓挫或切跡現(xiàn)象,最后出現(xiàn)的是波形方向向下的S波。QRS波是一個心動周期中變化最劇烈的部分,但不一定會出現(xiàn)在每一個導(dǎo)聯(lián)中。對于健康的成年人,其心電圖中QRS波的時(shí)間寬度一般為0.08s左右。T波:T波在QRS波之后出現(xiàn),反映了心室除極的過程,這個過程是比較快速的。其波形呈圓鈍形,方向與QRS波方向一致,時(shí)間寬度約為0.05s~0.25s,上升與下降部分一般不完全對稱,且上升部分一般比下降部分長。U波:U波一般見于V2和V3導(dǎo)聯(lián),它出現(xiàn)在T波之后,反映的是心室后繼電位。其方向與T波方向一致,平均幅值電壓較低,僅為0.03mV,時(shí)間寬度也較小,約為0.02~0.04s。上升部分的U波一般較為陡峭,而下降部分的U波則較為
湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文11別和分類研究中一般將其分為以下三類:(1)陣發(fā)性房顫:陣發(fā)性房顫持續(xù)時(shí)間少于7天,且可以自動終止。(2)持續(xù)性房顫:持續(xù)性房顫不能自動終止,但患者可以通過藥物治療或電治療終止。(3)永久性房顫:永久性房顫是指無論通過何種手段都不能將其終止的房顫。房顫患者大多伴有器質(zhì)性心臟病變,最常見的是風(fēng)濕性二尖瓣病變、高血壓性心臟病和冠心玻也有一些房顫患者復(fù)發(fā)率較高,這些房顫患者通常病因不明確。在臨床上,病情輕微的房顫患者通常表現(xiàn)為心悸、心慌和胸悶,也有可能表現(xiàn)為無癥狀;病情嚴(yán)重的患者可能表現(xiàn)為心絞痛、急性心力衰竭或昏厥等,個別特別嚴(yán)重的患者可能會出現(xiàn)急性肺水腫和腦血栓等癥狀。2.3房顫的表現(xiàn)特征房顫在心電圖中的表現(xiàn)特征如圖2.3所示。圖2.3房顫片段具體表現(xiàn)特征如下:(1)P波消失。由快速連續(xù)不規(guī)則的f波代替P波,f波即心房顫動波,頻率可達(dá)350~600次/min,其電壓幅值一般為0.05~0.50mV。這一特征是識別房顫的重要判據(jù),但基于此特征分析時(shí)需要事先濾除各種噪聲的干擾,且就算是在同一患者的同一導(dǎo)聯(lián)上,不同時(shí)間所測得心電圖上的f波也是大小不等、形態(tài)不同、方向各異、間隔不勻的。(2)RR間期絕對不規(guī)則。房顫發(fā)生時(shí),RR間期通常大于0.1s,心室率絕對不規(guī)則且明顯小于心房率,這是因?yàn)樾姆考雍芸焖,不能全部下傳到心室,且其中的絕大部分在房室結(jié)發(fā)生了隱匿性傳導(dǎo)。未接受藥物治療的房顫患者的心室率大約為100-160次/min,但運(yùn)動狀態(tài)下或接受藥物治療后房室結(jié)的不應(yīng)期會縮短,心室率會加快;與此相反的是,洋地黃類藥物可以使房室結(jié)不應(yīng)期縮短,心室率
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]一種基于ECG的多層共軛對稱Hadamard特征變換的房顫異常信號分類方法[J]. 王凱,楊樞,李超. 中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志. 2019(09)
[2]基于體表心電圖的房顫自動識別算法綜述[J]. 鐘高艷,陸宏偉,谷雪蓮,孫毅勇. 北京生物醫(yī)學(xué)工程. 2018(05)
[3]心房顫動的流行病學(xué)研究現(xiàn)狀及進(jìn)展[J]. 別立展,趙丹丹,黃春愷,陳蓉,洪江. 現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展. 2015(13)
[4]基于RR間期差的深神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)房顫檢測[J]. 劉明,萬慧華,龔碩然,韓小岑. 激光雜志. 2015(01)
[5]基于ICA和小波變換的房顫F波提取算法[J]. 戴呼合,姜守達(dá). 儀器儀表學(xué)報(bào). 2011(08)
[6]基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的心電信號R波檢測算法[J]. 田絮資,楊建,黃力宇. 現(xiàn)代電子技術(shù). 2010(22)
[7]心房顫動急診患者的現(xiàn)狀調(diào)查[J]. 戴研,朱俊,王英壯,章晏,楊艷敏,梁巖,賈友宏. 中國循環(huán)雜志. 2009(01)
[8]心電信號中R波檢測方法的比較研究[J]. 趙文哲,方濱,沈毅,王普. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2009(01)
[9]一種簡單準(zhǔn)確的R波檢測算法[J]. 王恒迪,朱堅(jiān)民,梁麗,沈波. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2007(05)
[10]GPRS移動式心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的QRS波實(shí)時(shí)檢測算法[J]. 朱凌云,王正國,吳寶明,曹長修,儲偉,朱新建,閆慶廣,謝奇. 第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào). 2005(14)
博士論文
[1]動態(tài)心電圖中房顫自動檢測算法研究及其臨床應(yīng)用[D]. 黃超.浙江大學(xué) 2013
[2]伴房顫的缺血性腦血管病患者的臨床特點(diǎn)及預(yù)后的研究[D]. 李姝雅.首都醫(yī)科大學(xué) 2013
碩士論文
[1]基于支持向量機(jī)的房顫識別研究及常見心律失常監(jiān)護(hù)系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 梅新明.電子科技大學(xué) 2019
[2]基于心電圖的房顫識別研究[D]. 張鑫.燕山大學(xué) 2018
[3]2004年度、2014年度心房顫動病人發(fā)病及治療情況調(diào)查研究[D]. 常愛娟.北京中醫(yī)藥大學(xué) 2016
[4]動態(tài)心電信號分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 白家蓮.中南大學(xué) 2009
本文編號:3016261
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