心血管疾病已經(jīng)成為對(duì)人類健康威脅最大的一類非傳染性疾病,心功能評(píng)估對(duì)心血管疾病患者的早期篩查、日常監(jiān)測(cè)和診斷治療都具有十分重要的意義。在眾多心功能評(píng)估方法中,基于生物電阻抗技術(shù)檢測(cè)得到的心阻抗微分信號(hào)攜帶了大量心臟生理病理信息,能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確的反映心臟血流動(dòng)力學(xué)變化,評(píng)估心血管功能。因此,本文結(jié)合信號(hào)處理與深度學(xué)習(xí)技術(shù),提出一種適應(yīng)于一維心阻抗微分信號(hào)的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,高效快捷的實(shí)現(xiàn)人體心功能自動(dòng)評(píng)估。首先,根據(jù)心阻抗微分信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理及檢測(cè)方法,設(shè)計(jì)心阻抗微分信號(hào)采集實(shí)驗(yàn)方案。測(cè)量16名健康受試者在四種不同實(shí)驗(yàn)狀態(tài)下的同步心電、心阻抗微分信號(hào)數(shù)據(jù),構(gòu)建心阻抗數(shù)據(jù)庫(kù)。結(jié)合心電信號(hào)與心阻抗微分信號(hào)在時(shí)域上的對(duì)應(yīng)關(guān)系,通過(guò)小波變換及閾值法實(shí)現(xiàn)心阻抗微分信號(hào)的去噪、特征點(diǎn)定位以及心動(dòng)周期分段等一系列預(yù)處理,完成數(shù)據(jù)收集工作。其次,本文提出基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的1D-CNN模型,適應(yīng)一維時(shí)序心阻抗微分信號(hào)特性,自動(dòng)提取心阻抗微分信號(hào)的深層特征表示,有效降低人工選擇特征的主觀性影響,實(shí)現(xiàn)不同狀態(tài)下人體心功能自動(dòng)分類評(píng)估。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出模型在心功能自動(dòng)分類評(píng)估任務(wù)中具有較好的適應(yīng)性及分類性... 

【文章來(lái)源】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)遼寧省

【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

心臟生理解剖結(jié)構(gòu)

?曰廝醯賈灤氖夷諮?涸黽櫻?厙荒諮?萘?減少，血流阻抗值增大。通過(guò)在胸腔適當(dāng)位置放置電極，測(cè)量血流阻抗變化情況，得到心阻抗圖，也稱胸部阻抗圖。在臨床上，心阻抗圖常用于評(píng)價(jià)心臟功能、連續(xù)監(jiān)護(hù)患者的血流動(dòng)力學(xué)變化[56]。圖2.3展示了心阻抗及心阻抗微分信號(hào)波形圖，其中ΔZ為心阻抗信號(hào)，dZ/dt為心阻抗微分信號(hào)。心阻抗信號(hào)主要包括波峰S、切跡I、重搏波D和A波，由于其沒有負(fù)向波，波形應(yīng)用價(jià)值有限，臨床上通常對(duì)心阻抗圖做微分運(yùn)算，使用心阻抗微分信號(hào)獲取更多心臟生理、病理信息，分析心功能[57]。ZdZ/dt圖2.3ICG信號(hào)及其特征Fig.2.3ICGsignalsanditscharacteristics心阻抗微分信號(hào)波形具有更加明確的特征點(diǎn)與波形成分信息，更加直觀地反映了心臟泵血運(yùn)動(dòng)中各個(gè)階段對(duì)應(yīng)組織結(jié)構(gòu)的生理病理變化情況，并且與心電信號(hào)在時(shí)序上有更加明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系。其波形主要有三個(gè)正向波分別是A波、C波以及O波。下面對(duì)心阻抗微分信號(hào)波形特征點(diǎn)以及特征區(qū)間的產(chǎn)生進(jìn)行詳細(xì)介紹：（1）A波A波也稱房縮波，反映心房收縮期心臟阻抗變化情況。當(dāng)心阻抗微分信號(hào)中無(wú)明顯的A波時(shí)，表明心臟左心房與心室之間的傳導(dǎo)受阻，出現(xiàn)房性早搏或室性早搏。（2）B點(diǎn)B點(diǎn)是主動(dòng)脈的開放點(diǎn)，B點(diǎn)后心室開始收縮，BC間期為快速射血期，能夠反映心臟的收縮特性。

沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文12去極化后，心室肌細(xì)胞開始復(fù)極化過(guò)程，該過(guò)程表現(xiàn)為心電信號(hào)中的T波。至此由竇房結(jié)發(fā)出的興奮結(jié)束一次完整的傳導(dǎo)，采取一定的手段在體表測(cè)到兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差變化并把它記錄下來(lái)，就產(chǎn)生了心電圖。一個(gè)完整周期的心電信號(hào)波形如圖2.4所示，包括：P波、QRS波群（Q波、R波、S波）、T波和U波以及PR間期、ST間期等特征區(qū)間。圖2.4心電信號(hào)波形圖Fig.2.4ECGsignalwaveform在每個(gè)心動(dòng)周期中，心肌細(xì)胞首先發(fā)生電興奮活動(dòng)，心阻抗信號(hào)與心電信號(hào)大約相差0.04-0.07s。心阻抗信號(hào)、心阻抗微分信號(hào)以及心電信號(hào)波形特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖2.5所示。dZ/dtZECG圖2.5心阻抗信號(hào)、心阻抗微分信號(hào)與心電信號(hào)波形Fig.2.5CorrespondencebetweenCardiacimpedancesignal、Cardiacimpedancedifferentialsignalandelectrocardiosignal可見，心阻抗微分信號(hào)中的A波起點(diǎn)略滯后于心電信號(hào)的P波；B點(diǎn)對(duì)應(yīng)于心電信號(hào)QRS波群的終點(diǎn)，同時(shí)也是心阻抗微分信號(hào)中C波的起點(diǎn)，臨床上通常利用心電信號(hào)QRS波群終點(diǎn)或C波高度15%的位置確定B點(diǎn)具體位置；C波的波峰對(duì)應(yīng)Q點(diǎn)后約100ms的位置；X點(diǎn)和O點(diǎn)都位于心電信號(hào)的T波之后。心阻抗信號(hào)和心電信號(hào)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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