本文關(guān)鍵詞： 心電信號 質(zhì)量評估 數(shù)據(jù)融合 R波檢測 心率變異性 龐加萊散點(diǎn)圖　出處：《蘭州理工大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：心率變異性信號蘊(yùn)含著豐富的心血管系統(tǒng)生理和病理信息,被廣泛用于自主神經(jīng)系統(tǒng)功能的定量評估。眾所周知,心率是自主神經(jīng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的結(jié)果,心血管疾病、生理狀態(tài)、生活壓力對自主神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)控有很大的影響。提取心率信號,識(shí)別與疾病相關(guān)的異常心率信息,對于心血管疾病的早期預(yù)警有著重要的意義。然而,心電信號在采集過程中不可避免地受到噪聲污染,造成心率信號提取精度下降。因此,心電信號質(zhì)量評估是心率信號分析的重要環(huán)節(jié)。本文主要圍繞心電信號質(zhì)量評估和心率變異性分析方法兩個(gè)方面展開深入研究,主要工作如下:1)針對多導(dǎo)聯(lián)心電信號質(zhì)量評估,提出了多導(dǎo)聯(lián)心電融合算法。算法中,利用局部加權(quán)線性預(yù)測基本思想對多導(dǎo)聯(lián)心電信號實(shí)施融合。為了有效保留多導(dǎo)聯(lián)心電信號的質(zhì)量特征,模糊推理系統(tǒng)被設(shè)計(jì)用于加權(quán)值估計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文所提算法能夠?qū)M合心電信號和實(shí)際心電信號實(shí)施有效融合。研究中,使用相空間重構(gòu)理論和量化遞歸分析對心電信號質(zhì)量特征進(jìn)行提取。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,最終選取遞歸度、確定性和熵三個(gè)指標(biāo)作為信號質(zhì)量特征參數(shù)。2)為了對心電信號質(zhì)量實(shí)施有效分類,本文提出了基于局部投影距離的譜聚類算法。在算法中,定義了局部投影鄰域,該區(qū)域是任意兩數(shù)據(jù)點(diǎn)所構(gòu)成的局部鄰域,鄰域內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)投影到兩數(shù)據(jù)點(diǎn)間的直線。利用投影點(diǎn)之間的歐幾里得距離,數(shù)據(jù)局部空間結(jié)構(gòu)便能被該數(shù)據(jù)之間相似度很好地描述。根據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)間的結(jié)構(gòu)信息,對投影距離進(jìn)行壓縮或者拉伸,從而獲得親和矩陣。通過對擬合數(shù)據(jù)、實(shí)際數(shù)據(jù)和圖像的聚類實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明基于局部投影距離的譜聚類算法具有較好的算法性能。3)為了檢測心電信號中的R波,本文提出了一種能夠自適應(yīng)地將信號分解為一系列調(diào)幅-調(diào)頻分量的改進(jìn)總體局部均值算法。面對低分辨率信號,總體局部均值算法在信號分解過程中常出現(xiàn)信號的模式混疊,從而難以在調(diào)幅-調(diào)頻信號中提取有用信息。本文提出了一種基于三次樣條插值的總體局部均值算法,通過對數(shù)據(jù)點(diǎn)插值處理從而提高了信號的分辨率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文所提算法能夠有效克服信號的模式混疊,進(jìn)而提取到心電信號特征信息。因此,本算法性能優(yōu)于局部均值算法和總體局部均值算法。4)本文提出了基于改進(jìn)的總體局部均值算法的R波檢測算法。算法中,R波的檢測分為三個(gè)過程:信號預(yù)處理階段、特征提取階段和決策階段。利用MIT心律不齊數(shù)據(jù)庫對本算法性能進(jìn)行評估,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提算法能夠有效實(shí)現(xiàn)心電信號R波的檢測。5)對于心率變異性分析,龐加萊散點(diǎn)圖對心率變異信號的非線性動(dòng)力學(xué)特征描述不足。本文提出了三維龐加萊散點(diǎn)圖,在原散點(diǎn)圖基礎(chǔ)上充分利用了散點(diǎn)間內(nèi)在聯(lián)系,從而進(jìn)一步提高了龐加萊散點(diǎn)圖對非線性系統(tǒng)的描述能力。將三維龐加萊散點(diǎn)圖分別用于健康人、冠心病患者和充血性心力衰竭患者的RR間期序列分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明三維龐加萊散點(diǎn)圖對于上述三類人群的心血管系統(tǒng)具有較好的描述能力。
[Abstract]:In order to effectively preserve the quality of ECG signal , this paper proposes an improved global mean value algorithm based on local projection distance . In order to further improve the description ability of the Poincar茅 scatter plot to nonlinear systems , the RR interval sequence analysis of the three - dimensional Poincar茅 scatter plot is used in the patients with healthy , coronary heart disease and congestive heart failure . The experimental results show that the three - dimensional Poole scatter plot has a better description ability for the cardiovascular system of the above three populations .

【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R540.4;TN911.6

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本文編號：1533122