基于多尺度詹森香农差异的房性早搏与室性早搏心电图分析

发布时间：2020-03-30 08:55

【摘要】：心脏的基本功能是为器官和组织提供足够的血液流动,促进体内血液流动,并提供所需的营养和氧气。并带走新陈代谢的最终产物,使细胞维持正常的新陈代谢和基本功能。室性早搏(VPC)和早发性心房收缩(APB)是两种严重的心脏病,足以威胁人类生命。对某些心脏病来说它是发生、发展的先兆或结果。许多对早搏和早搏感兴趣的学者积极参与这项研究。其中一种比较受欢迎的研究方法就是利用詹森香农差异化(JSD)的方法来分析早搏心电图信号,JSD的对称性,连续性,有界性和非负性的特征已被广泛用于时间队列等数据的分析。因为ECG信号也可以被视为时间序列,我们还使用基于JSD的复杂性分析方法来研究早搏患者的ECG时间序列之间的耦合程度。另外本文还对多尺度詹森香农熵算法进行了改进,是为了计算早搏病人和正常人的心电图信号的统计复杂度,并且为了比较两者之间的一些差异,本研究对临床诊断和治疗具有非常重要的现实意义。本文的内容主要有以下几点:一、本文采用了JSD算法对健康人的心电信图信号分别和室性早搏的心电信号以及房性早搏的心电信号进行了对比分析研究,采用的JSD算法是对Kullback-Leibler Divergence(KLD)进行对称和平滑的结果,JSD的对称性、连续性、有界性和非负性等特征在时间队列这类数据的分析中有着广泛的应用,而心电信号也可被看作为一种时间序列,使用JSD算法可以有效地区分健康心电信号和早搏心电信号,说明健康和早搏状态下的心电信号拥有显著性差异,该算法可以用来进行各种心脏疾病的诊断或治疗,并且能够有效的提供一些辅助作用。二、本文采用了多尺度JSD算法对健康心电信图信号和房性早搏的心电信号进行了对比分析,通过MLII导联方式和V5导联方式进行了统计复杂度的分析。并且利用IBM公司的SPSS Statistics软件证实本实验的合理性和正确性,以及采用了误差棒图法对健康的心电图信号和房性早搏病理的心电图进行了分析。我们使用基于JSD的复杂性分析方法来研究房性早搏患者心电图时间序列之间的耦合程度。并且通过改进的多尺度JSD算法计算正常人和房性早搏病人的心电图统计复杂度,来对比两者之间存在的差别,该项研究对临床的诊断和治疗具有非常重要的现实意义。三、本文采用了多尺度詹森香农差异算法,对室性早搏以及健康心电图的MLII导联方式和V5导联方式的心电信号进行了统计复杂度的计算,还利用IBM公司的SPSS Statistics软件证实了MLII导联方式和V5导联方式两组实验的结果,结论是无论从合理性还是正确性两个方面都得到了非常好的验证结论。然后采用了误差棒图法对健康的心电图信号和室性早搏病理的心电图进行了分析。实验结果表示,使用改进的多尺度JSD算法能够合理的区别健康病理和室性早搏病理的心电图信号,表明在健康和室性早搏病理中,心电图信号有着比较显著的差别。本文的研究结果说明了,采用JSD算法和改进的多尺度JSD算法都能够合理有用的区别健康心电图和早搏心电图信号,表明两种状态下的心电图都是和健康状态的心电图信号有明显的差别,因此本文提出的算法能够用在不同病理的心电图信号的进一步研究,同时可以拿来开展各种心脏疾病的诊断以及治疗,并且能够有效的提供一些辅助作用,本项研究具有重要的实际意义。
【图文】：

心电图,正常人,心电图,波群

图 2.1 正常人的典型心电图心电波由 QRS 波群组成：P 波形成的原因是左边心房和右边心房的去极形成的，该波的为 0.01s，幅值是 0.25mV。超过数值范围是 P 波过于宽或者过于高，那么这个就是异常种现象。心房从除极起源一直到心室的除极流程之中一般生成 P-R 波，也就是说从 P 波的地方到 QRS 波群的起源的地方，成人一般在 0.12~0.20 s 之间。QRS 波群其最大振幅过 5mV，宽度 0.1s。QRS 波群的末端到 T 波开始段为 S-T 波。在正常 ECG 中，该波形略高于或低于等势线，并且不应超过 0.05 mV。心室复肌波也就是 T 波，，其波形的特点。T 波不应低于 R 波的 1/10[12]。ECG 信号拥有这么几个特征，振幅、相位以及频率等，可以应用到临床医疗的一种生物号。由于心脏它的生命特征可以通过生物电信号变现出来，因此心血管这类疾病患者在的监护和治疗当中，检测 ECG 信号就能起到很重要的作用。最近的几年，ECG 信号一直生物医学领域的重视，该领域研究的重点就是心电图信号的检查测试和处理分析。心电检测涉及许多学科，它是许多学科的交叉点。它主要涉及了信号的滤波、信号的处理等，

把左上肢的电极和 ECG 机的正极侧接通起来，把右上肢体的电极和负左侧上面肢体（L）和右侧上面肢体（r）之间的电位差。那么在 l 的电绘出了朝上的一个波形；同理，在 r 的电位比 1 高的时候，就描绘出把左下肢的电极跟心电图设备的正极侧接通，把右上肢的电极跟负极这肢（F）和右上肢（r ）之间的电位差。那么在 f 的电位比 r 高的时候个波形；反过来的话，就是向下的一个波形。把左下肢和心电图设备的正极侧接通起来，把左上肢的电极和负极这左下肢（F）和左上肢（l）之间的电位差，那么在 f 的电位比 1 高的时一个波形；反过来的话，就是向下的一个波形。另外放置右下肢的电极的定义是为了描记的更稳定。用的导联体系总共有 12 种导联方法，也就是 I、II、III、avL、avF、v5、v6[15] [16]。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R541.7;TN911.7

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