微伏级T波交替多通道融合检测与估计研究

发布时间：2020-11-18 18:17

　　 体表心电图T波交替(T-Wave Alternans,TWA)对认知和预测心脏性猝死(Sudden Cardiac Death,SCD)具有十分重要的临床意义。通常情况下具有早期预警价值的TWA幅度处于微伏级(又称微伏级TWA),具有通道间分布非均匀、逐搏间短时高动态、干扰噪声复杂多变的特点,导致常规体表心电图TWA检测与估计十分困难,严重制约TWA对心脏性猝死评估与预测的临床应用。临床上的TWA分析方法通常限定在单一通道完成,存在有用信息受限、对非高斯噪声敏感的问题;而现有的多通道方法受制于TWA通道间决策信息冲突、分布非均匀、逐搏动态变化的影响,存在信息利用率低,检测可靠性差,短时高动态TWA估计困难的问题。本文从多传感器信息融合思想出发,基于TWA通道间的相关性与心拍间的同源性,研究微伏级TWA多通道融合检测与估计的相关理论与方法,旨在综合利用各通道的特征信息,提高TWA检测与估计的可靠性:在信任函数理论框架下,研究基于冲突信息重分配机制的微伏级TWA多通道融合测方法,处理TWA幅度弱、噪声干扰复杂、通道分布非均匀导致的通道间高冲突性信息综合利用困难的问题;在张量理论框架下,研究基于CP分解(Canonical Polyadic Decomposition,CPD)和重构的微伏级TWA多通道融合估计方法,处理短时高动态TWA信噪分离的难题。论文的主要工作如下:(1)微伏级TWA幅度弱、噪声干扰复杂,导致通道间决策信息的高冲突性,这是临床现有TWA检测方法受限于单通道处理的主要原因。本文在TWA电生理学原理和波形形态学特征基础上,从多传感器决策级信息融合角度出发,在DSmT高冲突信息柔性融合理论(Dezert-Smarandache Theory,DSmT)框架下,研究按比例冲突信息重分配(Proportional Conflict Redistribution,PCR)机制,提出一种基于信任函数的TWA多通道融合检测方法,提升复杂噪声环境下微伏级TWA检测的可靠性。实验结果表明,基于信任函数的多通道融合检测方法对微伏级TWA有更强的敏感性,对肌电噪声、电极噪声等非高斯干扰噪声有更强的抑制能力。(2)微伏级TWA通道间分布的非均匀性,使得各通道信息的重要性不同,等权重的多通道融合方法不能有效避免TWA相对较弱通道高误检率对融合结果的干扰。本文在非等可靠源信息融合框架下,将证据权重与冲突信息重分配机制相结合,研究通道权重的自适应动态评估机制,提出一种基于证据权重的TWA多通道融合检测方法,增强对临床非均匀分布TWA的检测能力。实验结果表明,针对临床采集的病人真实数据,基于权重的TWA多通道融合检测方法具有更高的可靠性和更强的鲁棒性,对心肌梗塞患者有更高的检出率。(3)微伏级TWA逐搏间的动态变化,导致短时高动态TWA波形跟踪估计困难。本文在分析研究短时高动态TWA时域、空域、心拍域特性基础上,从多传感器信号级信息融合角度出发,在张量理论框架下,研究构建多通道TWA高阶张量模型,提出一种基于CP分解与重构的TWA多通道融合估计方法,提高短时高动态TWA波形估计能力。实验结果表明,基于CP分解与重构的多通道融合估计方法对短时TWA具有更强的动态跟踪能力。
【学位单位】：重庆大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R540.41
【部分图文】：

1 绪 论性，绝大部分的 SCD 发生在院外（out-of-hospital）环境，由于不能得到及时的医疗介入，存活率低（约不到 1%）；据美国的官方统计数据，每年发生恶脏事件的人数在 250,000到350,000之间，其最终的平均存活率仅有 5%左右[13肾炎血症1%所有其他原因20%其他心脏原因11%室颤

图 1.2 显式 TWA 及随后的室性心动过速颤[18]Fig. 1.2 Visible TWApreceding VF[18]机技术和信号处理技术的飞速发展，Adam 等人在 19icrovolt T-waveAlternans, MTWA）的存在[19]。由于基线、工频干扰（Power-Line Interference, PLI）等噪声干扰伏到几十毫伏的 TWA 很难通过肉眼观察，只有通过数由于微伏级 TWA 通常在心脏疾病的前中期即可部分检价值，随后的一些研究者也开始进行 TWA 与心律不齐逐渐认识到 TWA 作为 SCD 风险评估与独立预测因子价值[23]。

表 1.1 常规 12 导联体系电极说明able 1.1 The definitions of electrodes within routine 12-lead sys电极 颜色 电极位置C1 红色 胸骨右缘第 4 肋间C2 黄色 胸骨右缘第 4 肋间C3 绿色 C2-C4 连线的中点C4 灰色 左锁骨中线第 5 肋间C5 黑色 左腋前线与 C4 平齐C6 紫色 左腋中线与 C4 平齐VR(R) 红色 右手腕VL(L) 黄色 左手腕VF(F) 绿色 左脚腕RL(N) 黑色 右脚腕
【参考文献】

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2 万相奎;骆德汉;张军;谢富兰;;基于时频分析的T波交替检测算法的研究[J];中国生物医学工程学报;2011年06期

3 张石;佘黎煌;徐中强;宋宇宁;;心电T波电交替检测算法综述[J];中国生物医学工程学报;2010年03期

4 杨荣平;;心源性猝死的当代认识及进展[J];实用心电学杂志;2010年01期

5 张瑾;李文英;;T波电交替的形成机制及其临床意义[J];河北医科大学学报;2009年07期

6 薛社亮;侯小锋;徐东杰;单其俊;陈明龙;陈椿;杨兵;张荣;殷海萍;邹建刚;曹克将;;右心室室性心动过速患者时域法微伏级T波电交替特征及其临床意义[J];中华心律失常学杂志;2009年02期

7 张兆国;张海澄;郭继鸿;;T波电交替现象:一项强有力的评估心脏病患者预后的无创指标[J];中国心脏起搏与心电生理杂志;2005年06期

8 张津海,高小榕,曾乐朋;低采样率心电非稳态T波交替分析方法[J];清华大学学报(自然科学版);2003年09期

9 张志菓;张建兴;李川勇;;T波交替的研究进展[J];国际生物医学工程杂志;2007年03期

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1 张晓飞;解张量分解问题的信赖域交替最小二乘法[D];南京师范大学;2014年

2 何琛;心电信号中T波电交替的检测算法研究[D];浙江大学;2011年

本文编号：2889039