心电房颤自动识别算法研究
发布时间：2021-02-03 09:16
随着人口结构的老龄化,房颤的发病率也在逐年提高。作为临床上最常见的心律失常疾病之一,房颤对人们的生活和健康影响严重,其诊断与治疗的研究也越来越受人们的重视。由于心电图复杂多变,且P波识别难度较大,基于心房活动特征的房颤自动识别算法准确率普遍不高。因此本文基于RR间期特征对房颤自动识别算法展开了研究。经MIT-BIH心律失常数据库验证,本文提出的改进方法能提高阳性预测率和灵敏度,从而帮助医生减少阅读心电图片段的数量,提高他们的工作效率和诊断准确率。本文的主要研究内容包括:（1）对R波识别算法展开研究。首先采用二阶差分阈值法对R波进行初筛。然后引入了指数移动平均（Exponential Moving Average,EMA）的方法验证初选出的R波,避免漏检或多检情况的发生。最后为提高检测速度,设定一个窗口,跳过心脏功能不应期的时间。（2）通过多次的实验和对比分析发现,部分心电样本中出现的负向S波、大T波和心率增大会影响R波识别的准确率,基于这三点,本文提出了相应的改进方法。出现很大的负向S波时,峰值参数小于零,需将所有的心电数据加一个zero值,使心电图整体上移。大T波的出现可能会被误检为...
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
心肌细胞不应期
湖北工业大学硕士学位论文92.1.2心电信号的特征分析心电信号的随机性较大，不同导联采集到的心电信号波形也会有差异，但是正常心电图的一个周期一般都由一个P波、一个QRS波群和一个T波组成，在T波之后，有时也会出现幅值较小的U波。在不同的波群之间是不同的过渡期，这些过渡期同心电信号的特征波形一样具有生理学意义。每个波形和间期的细节如图2.2所示。图2.2正常心电图P波：P波也被称为心房除极波，其幅度很小，一般呈圆钝形，有时也会出现微小的切迹，在不同导联上表现出的形态不同。因为心脏兴奋的起始是由窦房结传导至心房的，且P波反映的是左右心房的去极化过程，所以在一个心动周期中P波会首先出现。P波的电压幅值一般不大于0.25mV[26]，时间宽度不大于0.11s。QRS波群：QRS波群的电位变化较大，由Q波、R波和S波组成，反映了左右心室的去极化过程。在心电图中，首先出现的是波形方向向下的Q波，然后出现的是幅值最大的R波，这个阶段形态变化很大，偶尔还会在波形的基线最低处或顶端出现顿挫或切迹现象，最后出现的是波形方向向下的S波。QRS波是一个心动周期中变化最剧烈的部分，但不一定会出现在每一个导联中。对于健康的成年人，其心电图中QRS波的时间宽度一般为0.08s左右。T波：T波在QRS波之后出现，反映了心室除极的过程，这个过程是比较快速的。其波形呈圆钝形，方向与QRS波方向一致，时间宽度约为0.05s~0.25s，上升与下降部分一般不完全对称，且上升部分一般比下降部分长。U波：U波一般见于V2和V3导联，它出现在T波之后，反映的是心室后继电位。其方向与T波方向一致，平均幅值电压较低，仅为0.03mV，时间宽度也较小，约为0.02~0.04s。上升部分的U波一般较为陡峭，而下降部分的U波则较为
湖北工业大学硕士学位论文11别和分类研究中一般将其分为以下三类：（1）阵发性房颤：阵发性房颤持续时间少于7天，且可以自动终止。（2）持续性房颤：持续性房颤不能自动终止，但患者可以通过药物治疗或电治疗终止。（3）永久性房颤：永久性房颤是指无论通过何种手段都不能将其终止的房颤。房颤患者大多伴有器质性心脏病变，最常见的是风湿性二尖瓣病变、高血压性心脏病和冠心玻也有一些房颤患者复发率较高，这些房颤患者通常病因不明确。在临床上，病情轻微的房颤患者通常表现为心悸、心慌和胸闷，也有可能表现为无症状；病情严重的患者可能表现为心绞痛、急性心力衰竭或昏厥等，个别特别严重的患者可能会出现急性肺水肿和脑血栓等症状。2.3房颤的表现特征房颤在心电图中的表现特征如图2.3所示。图2.3房颤片段具体表现特征如下：（1）P波消失。由快速连续不规则的f波代替P波，f波即心房颤动波，频率可达350~600次/min，其电压幅值一般为0.05~0.50mV。这一特征是识别房颤的重要判据，但基于此特征分析时需要事先滤除各种噪声的干扰，且就算是在同一患者的同一导联上，不同时间所测得心电图上的f波也是大小不等、形态不同、方向各异、间隔不匀的。（2）RR间期绝对不规则。房颤发生时，RR间期通常大于0.1s，心室率绝对不规则且明显小于心房率，这是因为心房激动很快速，不能全部下传到心室，且其中的绝大部分在房室结发生了隐匿性传导。未接受药物治疗的房颤患者的心室率大约为100-160次/min，但运动状态下或接受药物治疗后房室结的不应期会缩短，心室率会加快；与此相反的是，洋地黄类药物可以使房室结不应期缩短，心室率
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于ECG的多层共轭对称Hadamard特征变换的房颤异常信号分类方法[J]. 王凯,杨枢,李超. 中国医学物理学杂志. 2019(09)
[2]基于体表心电图的房颤自动识别算法综述[J]. 钟高艳,陆宏伟,谷雪莲,孙毅勇. 北京生物医学工程. 2018(05)
[3]心房颤动的流行病学研究现状及进展[J]. 别立展,赵丹丹,黄春恺,陈蓉,洪江. 现代生物医学进展. 2015(13)
[4]基于RR间期差的深神经网络房颤检测[J]. 刘明,万慧华,龚硕然,韩小岑. 激光杂志. 2015(01)
[5]基于ICA和小波变换的房颤F波提取算法[J]. 戴呼合,姜守达. 仪器仪表学报. 2011(08)
[6]基于数学形态学的心电信号R波检测算法[J]. 田絮资,杨建,黄力宇. 现代电子技术. 2010(22)
[7]心房颤动急诊患者的现状调查[J]. 戴研,朱俊,王英壮,章晏,杨艳敏,梁岩,贾友宏. 中国循环杂志. 2009(01)
[8]心电信号中R波检测方法的比较研究[J]. 赵文哲,方滨,沈毅,王普. 生物医学工程学杂志. 2009(01)
[9]一种简单准确的R波检测算法[J]. 王恒迪,朱坚民,梁丽,沈波. 生物医学工程学杂志. 2007(05)
[10]GPRS移动式心电监护系统的QRS波实时检测算法[J]. 朱凌云,王正国,吴宝明,曹长修,储伟,朱新建,闫庆广,谢奇. 第三军医大学学报. 2005(14)
博士论文
[1]动态心电图中房颤自动检测算法研究及其临床应用[D]. 黄超.浙江大学 2013
[2]伴房颤的缺血性脑血管病患者的临床特点及预后的研究[D]. 李姝雅.首都医科大学 2013
硕士论文
[1]基于支持向量机的房颤识别研究及常见心律失常监护系统模型设计与实现[D]. 梅新明.电子科技大学 2019
[2]基于心电图的房颤识别研究[D]. 张鑫.燕山大学 2018
[3]2004年度、2014年度心房颤动病人发病及治疗情况调查研究[D]. 常爱娟.北京中医药大学 2016
[4]动态心电信号分析系统设计[D]. 白家莲.中南大学 2009
本文编号：3016261
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
心肌细胞不应期
湖北工业大学硕士学位论文92.1.2心电信号的特征分析心电信号的随机性较大，不同导联采集到的心电信号波形也会有差异，但是正常心电图的一个周期一般都由一个P波、一个QRS波群和一个T波组成，在T波之后，有时也会出现幅值较小的U波。在不同的波群之间是不同的过渡期，这些过渡期同心电信号的特征波形一样具有生理学意义。每个波形和间期的细节如图2.2所示。图2.2正常心电图P波：P波也被称为心房除极波，其幅度很小，一般呈圆钝形，有时也会出现微小的切迹，在不同导联上表现出的形态不同。因为心脏兴奋的起始是由窦房结传导至心房的，且P波反映的是左右心房的去极化过程，所以在一个心动周期中P波会首先出现。P波的电压幅值一般不大于0.25mV[26]，时间宽度不大于0.11s。QRS波群：QRS波群的电位变化较大，由Q波、R波和S波组成，反映了左右心室的去极化过程。在心电图中，首先出现的是波形方向向下的Q波，然后出现的是幅值最大的R波，这个阶段形态变化很大，偶尔还会在波形的基线最低处或顶端出现顿挫或切迹现象，最后出现的是波形方向向下的S波。QRS波是一个心动周期中变化最剧烈的部分，但不一定会出现在每一个导联中。对于健康的成年人，其心电图中QRS波的时间宽度一般为0.08s左右。T波：T波在QRS波之后出现，反映了心室除极的过程，这个过程是比较快速的。其波形呈圆钝形，方向与QRS波方向一致，时间宽度约为0.05s~0.25s，上升与下降部分一般不完全对称，且上升部分一般比下降部分长。U波：U波一般见于V2和V3导联，它出现在T波之后，反映的是心室后继电位。其方向与T波方向一致，平均幅值电压较低，仅为0.03mV，时间宽度也较小，约为0.02~0.04s。上升部分的U波一般较为陡峭，而下降部分的U波则较为
湖北工业大学硕士学位论文11别和分类研究中一般将其分为以下三类：（1）阵发性房颤：阵发性房颤持续时间少于7天，且可以自动终止。（2）持续性房颤：持续性房颤不能自动终止，但患者可以通过药物治疗或电治疗终止。（3）永久性房颤：永久性房颤是指无论通过何种手段都不能将其终止的房颤。房颤患者大多伴有器质性心脏病变，最常见的是风湿性二尖瓣病变、高血压性心脏病和冠心玻也有一些房颤患者复发率较高，这些房颤患者通常病因不明确。在临床上，病情轻微的房颤患者通常表现为心悸、心慌和胸闷，也有可能表现为无症状；病情严重的患者可能表现为心绞痛、急性心力衰竭或昏厥等，个别特别严重的患者可能会出现急性肺水肿和脑血栓等症状。2.3房颤的表现特征房颤在心电图中的表现特征如图2.3所示。图2.3房颤片段具体表现特征如下：（1）P波消失。由快速连续不规则的f波代替P波，f波即心房颤动波，频率可达350~600次/min，其电压幅值一般为0.05~0.50mV。这一特征是识别房颤的重要判据，但基于此特征分析时需要事先滤除各种噪声的干扰，且就算是在同一患者的同一导联上，不同时间所测得心电图上的f波也是大小不等、形态不同、方向各异、间隔不匀的。（2）RR间期绝对不规则。房颤发生时，RR间期通常大于0.1s，心室率绝对不规则且明显小于心房率，这是因为心房激动很快速，不能全部下传到心室，且其中的绝大部分在房室结发生了隐匿性传导。未接受药物治疗的房颤患者的心室率大约为100-160次/min，但运动状态下或接受药物治疗后房室结的不应期会缩短，心室率会加快；与此相反的是，洋地黄类药物可以使房室结不应期缩短，心室率
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于ECG的多层共轭对称Hadamard特征变换的房颤异常信号分类方法[J]. 王凯,杨枢,李超. 中国医学物理学杂志. 2019(09)
[2]基于体表心电图的房颤自动识别算法综述[J]. 钟高艳,陆宏伟,谷雪莲,孙毅勇. 北京生物医学工程. 2018(05)
[3]心房颤动的流行病学研究现状及进展[J]. 别立展,赵丹丹,黄春恺,陈蓉,洪江. 现代生物医学进展. 2015(13)
[4]基于RR间期差的深神经网络房颤检测[J]. 刘明,万慧华,龚硕然,韩小岑. 激光杂志. 2015(01)
[5]基于ICA和小波变换的房颤F波提取算法[J]. 戴呼合,姜守达. 仪器仪表学报. 2011(08)
[6]基于数学形态学的心电信号R波检测算法[J]. 田絮资,杨建,黄力宇. 现代电子技术. 2010(22)
[7]心房颤动急诊患者的现状调查[J]. 戴研,朱俊,王英壮,章晏,杨艳敏,梁岩,贾友宏. 中国循环杂志. 2009(01)
[8]心电信号中R波检测方法的比较研究[J]. 赵文哲,方滨,沈毅,王普. 生物医学工程学杂志. 2009(01)
[9]一种简单准确的R波检测算法[J]. 王恒迪,朱坚民,梁丽,沈波. 生物医学工程学杂志. 2007(05)
[10]GPRS移动式心电监护系统的QRS波实时检测算法[J]. 朱凌云,王正国,吴宝明,曹长修,储伟,朱新建,闫庆广,谢奇. 第三军医大学学报. 2005(14)
博士论文
[1]动态心电图中房颤自动检测算法研究及其临床应用[D]. 黄超.浙江大学 2013
[2]伴房颤的缺血性脑血管病患者的临床特点及预后的研究[D]. 李姝雅.首都医科大学 2013
硕士论文
[1]基于支持向量机的房颤识别研究及常见心律失常监护系统模型设计与实现[D]. 梅新明.电子科技大学 2019
[2]基于心电图的房颤识别研究[D]. 张鑫.燕山大学 2018
[3]2004年度、2014年度心房颤动病人发病及治疗情况调查研究[D]. 常爱娟.北京中医药大学 2016
[4]动态心电信号分析系统设计[D]. 白家莲.中南大学 2009
本文编号：3016261
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