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基于體征信號(hào)分析的麻醉深度評(píng)價(jià)方法研究

發(fā)布時(shí)間:2017-10-05 14:05

  本文關(guān)鍵詞:基于體征信號(hào)分析的麻醉深度評(píng)價(jià)方法研究


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【摘要】:麻醉是臨床手術(shù)中不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié),如何保證病人在手術(shù)過程中安全和無痛苦是麻醉工作的核心問題。在復(fù)雜多變的手術(shù)過程中,為了確保麻醉安全,麻醉醫(yī)生必須長(zhǎng)時(shí)間注意力高度集中地全面性地觀察記錄病患各種生理特征,并根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析和判別病患術(shù)中的麻醉深度。然而,由醫(yī)生的主觀判斷來評(píng)估麻醉深度,容易出現(xiàn)因?yàn)樗@信息與個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的不足、身體的疲累與環(huán)境的干擾、潛在的因素和病患個(gè)體性差異而造成的誤判。隨著生物醫(yī)學(xué)工程與現(xiàn)代信息處理技術(shù)的深入交互和發(fā)展,針對(duì)各種體征信號(hào)的測(cè)量和分析設(shè)備在很大程度上減輕了麻醉醫(yī)生的工作負(fù)擔(dān)。 本文針對(duì)病患的各種生理體征信號(hào)在手術(shù)過程中麻醉和清醒狀態(tài)下的差異性,將信號(hào)處理方法和傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)方法相結(jié)合,提出了全身麻醉手術(shù)過程中的麻醉深度分析的新指標(biāo)、新方法,并開發(fā)一個(gè)能夠綜合顯示信息的實(shí)時(shí)術(shù)中全身麻醉深度分析系統(tǒng),用于提高臨床麻醉監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性,減少人為因素的診斷失誤,促進(jìn)麻醉監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)臨床應(yīng)用的發(fā)展,保障病患在手術(shù)過程中的麻醉安全和術(shù)后的快速良好恢復(fù)。本文的主要研究工作如下: (1)針對(duì)術(shù)中心電信號(hào)在手術(shù)過程中受到基線漂移、運(yùn)動(dòng)偽跡和工頻噪聲的干擾問題,通過對(duì)現(xiàn)有形態(tài)學(xué)濾波器數(shù)據(jù)進(jìn)行改進(jìn)以及以均方根誤差作為選取形態(tài)學(xué)中結(jié)構(gòu)元素長(zhǎng)度的參數(shù),提出了一種基于形態(tài)學(xué)的約束適應(yīng)QRS波群濾波算法。同時(shí)提出了一種基于EMD和形態(tài)學(xué)的心電信號(hào)濾波算法。將EMD所得固有模式函數(shù)經(jīng)形態(tài)學(xué)濾波并進(jìn)行最小均方根誤差對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度的特征提取,該算法能有效地去除心電信號(hào)中基線漂移、運(yùn)動(dòng)偽跡和減弱工頻干擾。 (2)針對(duì)術(shù)中腦電信號(hào)在手術(shù)準(zhǔn)備階段受到眼動(dòng)的干擾問題,提出了基于MEMD和樣本熵的眼電干擾濾波算法。算法通過分析對(duì)低頻眼電信號(hào)高度敏感的樣本熵值,得出包含眼電干擾的腦電信號(hào)樣本熵值均小于0.5。在此基礎(chǔ)上,比較分析EMD、EEMD、CEEMD和MEMD在分解信號(hào)固有模式函數(shù)上的性能。 (3)針對(duì)心率變異性在特定條件下麻醉深度診斷中失效的問題,提出了基于HHT的血流變異性麻醉深度評(píng)價(jià)指標(biāo)。血流變異性是在檢測(cè)手段和分析處理方面都優(yōu)于心率變異性的一項(xiàng)生理變化參數(shù)。當(dāng)心率變異性在受到特定麻醉藥物作用以及手術(shù)電刀的影響下,血流變異性可作為術(shù)中病患麻醉深度和意識(shí)程度的評(píng)價(jià)指標(biāo);贖HT的邊際譜分析,通過比較血流變異性和心率變異性的副交感神經(jīng)和交感神經(jīng)頻譜分布變化情況,經(jīng)臨床數(shù)據(jù)證明,血流變異性是一個(gè)能夠在心率變異性受到干擾時(shí)替代其作為診斷病人的麻醉狀態(tài)的生理指標(biāo)。 (4)針對(duì)腦電信號(hào)的非線性特點(diǎn),提出了基于腦電信號(hào)分析的樣本熵和多尺度熵作為麻醉深度評(píng)價(jià)指標(biāo)。近似熵和樣本熵均能通過實(shí)時(shí)分析腦電信號(hào)的復(fù)雜度來判斷病患的麻醉深度和意識(shí)程度,但樣本熵在性能和敏感度上要優(yōu)于近似熵。腦電信號(hào)的多尺度熵是衡量在不同尺度上腦電信號(hào)的復(fù)雜度的指標(biāo),但是其在實(shí)時(shí)分析過程中受到信號(hào)采樣頻率和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的限制。因此,提出了自適應(yīng)多尺度重采樣熵作為術(shù)中麻醉深度評(píng)價(jià)指標(biāo),它通過自適應(yīng)地改變有限數(shù)量信號(hào)的采樣率來有效地細(xì)化的信號(hào)分解尺度,從而建立腦電信號(hào)在不同尺度上復(fù)雜度分布與術(shù)中麻醉深度之間的關(guān)系。 (5)針對(duì)麻醉過程中體征信號(hào)分析和麻醉深度評(píng)價(jià)指標(biāo)研究,使用Borland C++Builder6.0開發(fā)了具有實(shí)時(shí)采集多個(gè)體征信號(hào)并用多種方法分析病患麻醉深度的系統(tǒng)平臺(tái)。
【關(guān)鍵詞】:麻醉深度 經(jīng)驗(yàn)?zāi)J椒纸?/strong> 希爾伯特黃變換 樣本熵 多尺度熵
【學(xué)位授予單位】:武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2012
【分類號(hào)】:R614;TN911.6
【目錄】:
  • 摘要5-7
  • Abstract7-12
  • 第1章 緒論12-22
  • 1.1 課題的研究意義12-13
  • 1.2 麻醉深度評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)方法概述13-20
  • 1.2.1 臨床麻醉深度的研究背景14
  • 1.2.2 麻醉深度評(píng)價(jià)方法的發(fā)展14-16
  • 1.2.3 麻醉深度監(jiān)測(cè)方法16-19
  • 1.2.4 存在的問題19-20
  • 1.3 研究目的20
  • 1.4 論文內(nèi)容安排20-22
  • 第2章 體征信號(hào)特征與分析方法22-46
  • 2.1 關(guān)鍵體征信號(hào)22-27
  • 2.1.1 腦電信號(hào)22-25
  • 2.1.2 心電信號(hào)25-27
  • 2.2 信號(hào)處理分析方法27-44
  • 2.2.1 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)27-29
  • 2.2.2 經(jīng)驗(yàn)?zāi)J椒纸夂拖柌攸S變換29-39
  • 2.2.3 近似熵、樣本熵和多尺度熵39-44
  • 2.3 本章小結(jié)44-46
  • 第3章 體征信號(hào)濾波算法研究46-65
  • 3.1 基于形態(tài)學(xué)的心電信號(hào)濾波算法47-55
  • 3.1.1 形態(tài)學(xué)濾波算法的改進(jìn)47-48
  • 3.1.2 基于形態(tài)學(xué)的約束適應(yīng)QRS提取算法48-51
  • 3.1.3 基于形態(tài)學(xué)和EMD的心電信號(hào)濾波算法51-55
  • 3.2 基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)J椒纸獾哪X電信號(hào)濾波算法55-63
  • 3.2.1 EMD、EEMD、CEEMD和MEMD方法的比較57-60
  • 3.2.2 基于MEMD和樣本熵的眼電信號(hào)濾波算法60-63
  • 3.3 本章小結(jié)63-65
  • 第4章 麻醉深度評(píng)價(jià)方法研究65-99
  • 4.1 心率變異性65-71
  • 4.1.1 人體自主神經(jīng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介65-66
  • 4.1.2 心率變異性66-68
  • 4.1.3 心率變異性的分析方法68-71
  • 4.2 基于HHT的血流變異性麻醉深度評(píng)價(jià)方法71-84
  • 4.2.1 血流變異性72-73
  • 4.2.2 基于HHT的血流變異性麻醉深度評(píng)價(jià)指標(biāo)73-74
  • 4.2.3 臨床數(shù)據(jù)分析74-83
  • 4.2.4 結(jié)論83-84
  • 4.3 基于腦電信號(hào)多尺度熵的麻醉深度評(píng)價(jià)方法84-97
  • 4.3.1 近似熵、樣本熵和多尺度熵在麻醉監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用85-88
  • 4.3.2 多尺度自適應(yīng)重采樣熵88-97
  • 4.4 本章小結(jié)97-99
  • 第5章 麻醉深度分析系統(tǒng)99-109
  • 5.1 臨床數(shù)據(jù)采集過程99-100
  • 5.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)100-101
  • 5.3 系統(tǒng)描述101-105
  • 5.3.1 主界面101-102
  • 5.3.2 在線分析102-103
  • 5.3.3 離線分析103-104
  • 5.3.4 手術(shù)信息錄入104-105
  • 5.4 臨床數(shù)據(jù)分析結(jié)果105-108
  • 5.5 本章小結(jié)108-109
  • 第6章 總結(jié)與展望109-112
  • 6.1 全文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)109-111
  • 6.2 下一步的工作111-112
  • 致謝112-113
  • 參考文獻(xiàn)113-123
  • 作者在攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和其它相關(guān)研究成果123

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5 李紅;芯片能給人第二次生命嗎[N];科技日?qǐng)?bào);2004年

6 記者 段涵敏 通訊員 伍西明 武海亮;適宜麻醉深度可減少術(shù)后認(rèn)知功能障礙[N];湖南日?qǐng)?bào);2011年

7 張善鳳;麻醉藥不會(huì)影響孩子智力[N];江蘇科技報(bào);2003年

8 袁啟明;麻醉深度監(jiān)護(hù)儀前景看好[N];醫(yī)藥經(jīng)濟(jì)報(bào);2004年

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