心率变异性及其相关算法的实现.ppt

CompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogo关于心率变异性及其相关算法的实现第1页，讲稿共33页，2023年5月2日，星期三概念介绍第2页，讲稿共33页，2023年5月2日，星期三概念介绍心率变异性（heartratevariability,HRV）是指连续心跳间R-R间期的微小涨落。HRV反映了心脏交感神经和迷走神经活动的紧张性和均衡性，是一种检测自主神经性活动的非侵入性指标。近十年来的大量研究已充分肯定了自主神经活动与多种疾病有关系，特别是与某些心血管疾病的死亡率，尤其是猝死率有关。通过心电图（ECG）对心率的微小涨落的变换和处理来获得心血管系统、自主神经系统等有关信息的信号分析过程即HRV分析，是近年来的研究热点之一。针对HRV的研究对心血管疾病的早期诊断、病中监护以及预后评估等都有重要的意义。第3页，讲稿共33页，2023年5月2日，星期三HRV的分析方法非线性分析时域分析频域分析概念介绍理论成熟、算法简单、各项指标意义明确，因此较广泛的应用于临床和医学实验中仍然处于研究探索阶段，还没有实现临床应用第4页，讲稿共33页，2023年5月2日，星期三时域分析时域分析是通过计算一系列有关R-R间期的数理统计指标来评价心率变异性的临床价值。常用的统计参数指标有均值（MEAN）、总体标准差（SDNN）、均值标准差（SDANN）和差值均方的平方根（r-MSSD）等。基于时域的分析方法，计算简单意义直观，易于为临床医生所接受，但是它的灵敏度、特异性低，不能进一步区分心脏交感、迷走神经的张力及其均衡性的变化，因此在实际中还要结合频域的分析方法。第5页，讲稿共33页，2023年5月2日，星期三频域分析频域分析是将连续正常的R-R间期进行基于FFT的经典谱估计或基于自回归AR模型的现代谱估计获得的功率谱密度，可以作为定量的指标来描述HRV信号的能量分布情况，它将各种生理因素作适当分离后进行分析，因而有较大的临床应用价值。常用的谱参数有VLF极低频段（0.0033~0.04Hz）的功率、LF低频段（0.04~0.15Hz）的功率、HF高频段（0.15~0.4Hz）的功率、TP信号总功率（VLF、LF和HF的总和）。第6页，讲稿共33页，2023年5月2日，星期三基本原理

具体算法第7页，讲稿共33页，2023年5月2日，星期三QRS波群提取的微分阈值法低通滤波高通滤波微分平方加窗平均阈值设定以及判断第8页，讲稿共33页，2023年5月2日，星期三低通滤波低通滤波旨在去除高频（肌电、高频电刀等）干扰，其传递函数为对应的差分方程为低通滤波虽然滤除了高频干扰，但它带来了极大的基漂，所以仅仅进行低通滤波是不够的，还必须利用高通滤波来消除这些基漂第9页，讲稿共33页，2023年5月2日，星期三高通滤波高通滤波旨在去除低频（基漂）干扰，其传递函数为对应的差分方程为高通滤波有效的去除了基漂，但是噪声部分的干扰依然较大，为了更有效的提取QRS波群，必须对信号进行微分计算第10页，讲稿共33页，2023年5月2日，星期三微分微分算法的传递函数为对应的差分方程为微分使得正负半轴的信号幅值近乎相等第11页，讲稿共33页，2023年5月2日，星期三平方及加窗平均平方旨在将幅值为负的信号变为幅值为正的信号，32点加窗平均旨在对平方后的信号进行平滑处理，其传递函数为对应的差分方程为第12页，讲稿共33页，2023年5月2日，星期三阈值设定及判断阈值设定采用自适应迭代法利用MATLAB的findpeaks函数对信号中的峰值进行检测，得到一组数据，设为PEAK(i)当前检测到的峰值PEAK(i)为信号峰值时，更新SPK(i)：当前检测到的峰值PEAK(i)为噪声峰值时，更新NPK(i)：初值设定：SPK(0)为前8个连续的1s内各自最大值的平均；NPK(0)为0第13页，讲稿共33页，2023年5月2日，星期三阈值设定及判断更新当前的阈值第14页，讲稿共33页，2023年5月2日，星期三时域参数的计算方法均值（MEAN）旨在反映R-R间期的平均水平，其计算公式为总体标准差（SDNN）可以用来评估24h长程HRV的总体变化，其计算公式为第15页，讲稿共33页，2023年5月2日，星期三时域参数的计算方法均值标准差（SDANN）反映HRV中的慢变化成分，其计算公式为差值均方的平方根（r-MSSD）反映HRV中的快变化成分，其计算公式为第16页，讲稿共33页，2