【摘要】：心血管疾病的無創(chuàng)無損早期檢測是目前生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域面臨的重大挑戰(zhàn),心臟動(dòng)力學(xué)分析是克服該挑戰(zhàn)的有效手段之一。熵測度是一類常用的心臟動(dòng)力學(xué)分析工具,其在分析有限長度含噪生理序列方面具有顯著優(yōu)勢。 本文旨在探究短時(shí)心臟動(dòng)力學(xué)分析用于心血管疾病無創(chuàng)無損早期檢測的潛在價(jià)值。定義了分析熵測度統(tǒng)計(jì)性能的定量指標(biāo),對(duì)比研究了現(xiàn)有熵測度的穩(wěn)定性和一致性。提出了分布熵算法及其對(duì)應(yīng)的多尺度和多變量形式,驗(yàn)證了它們分析短時(shí)序列時(shí)的統(tǒng)計(jì)性能�；诜植检胤治�,系統(tǒng)研究了短時(shí)心臟動(dòng)力特征在老年人群和心衰患者中的變化規(guī)律。所做主要工作如下： (1)引入調(diào)整因子λ,定義了物理模糊隸屬函數(shù),提出了改進(jìn)的模糊熵測度族。仿真試驗(yàn)結(jié)果表明：改進(jìn)的模糊熵測度族相比原始算法具有顯著提高的穩(wěn)定性,其一致性與原始算法相當(dāng)；λ的取值與時(shí)間序列的噪聲水平相關(guān),當(dāng)λ較大時(shí),隸屬函數(shù)會(huì)過高地估計(jì)噪聲水平,影響算法的一致性；折中考慮算法的穩(wěn)定性和一致性,對(duì)λ的取值范圍作了經(jīng)驗(yàn)規(guī)定。 (2)定義了定量評(píng)價(jià)熵測度統(tǒng)計(jì)性能的分辨能力指數(shù)和可靠水平指數(shù),建立了算法統(tǒng)計(jì)性能的科學(xué)評(píng)價(jià)體系。通過耦合寬帶噪聲模型、耦合MIX(p)模型、耦合Henon映射和耦合Rossler系統(tǒng),對(duì)比研究了互熵和多變量熵的統(tǒng)計(jì)性能,結(jié)果表明：互熵僅對(duì)線性隨機(jī)過程有效,而對(duì)非線性混沌系統(tǒng)難以獲得客觀結(jié)果；相比多變量熵,互熵的參數(shù)依賴性較高；低頻趨勢會(huì)對(duì)多變量熵分析結(jié)果造成影響；多尺度分析時(shí),互熵和多變量熵的統(tǒng)計(jì)性能均無顯著改善。 (3)建立了分布熵測度及對(duì)應(yīng)的多變量和多尺度形式。提出經(jīng)典熵測度統(tǒng)計(jì)性能難以獲得進(jìn)一步提升的根源在于它們僅對(duì)序列的相空間特征進(jìn)行了局部評(píng)估,基于向量間的距離分布特征,提出了相空間的全局度量算法,建立了分布熵測度；定義了多變量聯(lián)合相空間重構(gòu)算法,建立了多變量分布熵測度,對(duì)分布熵和多變量分布熵的統(tǒng)計(jì)性能進(jìn)行了定量分析。結(jié)果表明：相比樣本熵和改進(jìn)的模糊熵,分布熵的一致性和穩(wěn)定性顯著提高；當(dāng)時(shí)間序列僅具有50個(gè)有效采樣點(diǎn)時(shí),分布熵也具有相當(dāng)優(yōu)越的統(tǒng)計(jì)性能；多變量分布熵能夠有效挖掘多通道序列間的耦合性,相比多變量樣本熵和改進(jìn)的多變量模糊熵,多變量分布熵的統(tǒng)計(jì)性能顯著提高。 (4)研究了短時(shí)心臟電動(dòng)力學(xué)特征隨年齡的變化趨勢,揭示了老年人群自主神經(jīng)功能的退化規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明：短時(shí)心動(dòng)周期序列的分布熵值和改進(jìn)的模糊熵值在不同年齡人群間具有顯著差異,而經(jīng)典熵測度不能有效區(qū)分不同年齡人群間的差異；相比改進(jìn)的模糊熵,分布熵結(jié)果隨年齡的變化趨勢更為顯著；當(dāng)年齡超過40歲時(shí),短時(shí)心動(dòng)周期序列原始尺度上的分布熵開始顯著降低,年齡超過70歲后,這種降低趨勢不再繼續(xù),分布熵在較低水平上維持不變；高時(shí)間尺度上的分布熵結(jié)果在不同年齡人群間無顯著差異。 (5)率先研究了年齡對(duì)短時(shí)心臟機(jī)械動(dòng)力學(xué)特征和心臟電-機(jī)械耦合特征的影響,為無創(chuàng)無損檢測心血管疾病提供了新的有益思路。試驗(yàn)結(jié)果表明：健康年輕人群中,短時(shí)心臟舒張間期序列的分布熵與短時(shí)心動(dòng)周期序列相當(dāng),心動(dòng)周期-舒張間期的多變量分布熵較高,即兩者之間存在顯著耦合；年齡超過40歲后,短時(shí)舒張間期序列的分布熵顯著低于短時(shí)心動(dòng)周期序列,它們的耦合性也顯著降低,且隨年齡的增加耦合性繼續(xù)降低,提示老齡化可能引發(fā)心臟機(jī)械功能的退化,影響心臟的收縮或舒張運(yùn)動(dòng)。 (6)基于短時(shí)心臟動(dòng)力學(xué)分析,構(gòu)建了無創(chuàng)無損心衰檢測指標(biāo)。臨床試驗(yàn)表明：短時(shí)電動(dòng)力學(xué)特征、短時(shí)機(jī)械動(dòng)力學(xué)特征和電-機(jī)械耦合特征在心衰患者中均顯著下降；與年齡造成的影響不同,心衰同時(shí)造成高尺度上各動(dòng)力學(xué)特征的降低；短時(shí)電動(dòng)力學(xué)特征用于檢測心衰的敏感性和特異性分別為92.31%和96.00%；短時(shí)機(jī)械動(dòng)力學(xué)特征和電-機(jī)械耦合特征能夠提供獨(dú)立于電動(dòng)力學(xué)特征之外的有益信息,基于上述全部短時(shí)動(dòng)力學(xué)特征所建立的心衰檢測指標(biāo),其敏感性和特異性分別達(dá)到96.15%和100%。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：R318.0

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2462829