基于模糊思想的熵方法及在心血管信号分析中的应用
发布时间：2021-09-02 05:50
心血管疾病已成为全球人类的头号死因,严重危害人类健康,具有发病率高、死亡率高、病程不可逆等特点,早期检测和预防尤为关键。心血管疾病早期风险征兆往往反映在生理信号变化上,心血管生理信号分析,特别是针对人体系统本身非线性动力学属性而发展起来的非线性动力学分析,是早期发现疾病风险的重要手段。在已发展的非线性动力学方法中,熵测度是一类重要方法,因其特别适用于短时（约几分钟）信号分析而具有较高的临床应用价值。本论文主要围绕新近发展的基于模糊思想的熵方法进行研究,通过深入分析典型熵算法的原理和之间的关联性,阐述了熵算法由传统熵测度发展到模糊熵测度的原因和必然性;分析验证了心衰检测中典型参数的选取对传统熵算法和模糊熵算法的影响,确定了合理的参数选值规则;通过与机器学习结合,发展了针对特定心血管疾病异常（心衰、房颤等）的模糊熵测度分析方法,提升了熵指标的临床性能;在单变量模糊测度熵分析基础上,针对多时间序列间的耦合性和关联度,发展了多变量模糊测度熵方法,并验证了其对人体不同生理状态的识别能力。总结起来,本论文所做工作主要包括以下几个方面:（1）对近年来应用于生理信号分析的几类典型熵算法进行了综述,包括...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
990^2015年中国城乡居民心血管病死亡率变化
个点可能会被认为完全相似或完全不相似，当ｒ发生微小变化时，相似性结果可??能会发生很大的变化，因此ＳａｍｐＥｎ和ＡｐＥｎ算法很容易产生由于；？的微小变化??导致的相似性结果突变，即产生熵值突变，导致算法的统计稳定性较差。图２．１??不意了?Ｈｅａｖｉｓｉｄｅ函数判定法则。??１?？乂＿?＂?■＂?？?？?？１?■?Ｈｅａｖｉｓｉｄｅ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ??ｘ?：?—?—?－?Ｆｕｚｚｙ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ??Ｉ?三、??－８?：?＾??．§？?０－６?：?＼??｜?＼??￡?＾??ｇ?０．４?：?、??Ｉ?＇??＼??０．２?：?＼??〇＇???如??０?０．２?０．４?０．６?０．８?１??Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ?ｄｉｓｔａｎｃｅ??图２．１基于Ｈｅａｖｉｓｉｄｅ函数和模糊函数的向量相似性判定法则??在现实世界中，事物往往存在不确定性，相互之间界限模糊等性质。１９６５年??Ｚａｄｅｈ［６２］在对经典集合论改进推广的基础上，提出了模糊集合（ｆｕｚｚｙ?ｓｅｔｓ）的概??念，通过引入隶属度来代替经典集合中的０－１二值判断。图２．１示意了两种判定??法则的差异。２００７年，陈伟婷等［６３］将模糊集合的概念引入到熵的计算中，用隶??属度函数代替Ｈｅａｖｉｓｉｄｅ函数，提出了一种模糊近似熵（ｆｕｚｚｙ?ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ?ｅｎｔｒｏｐｙ，??ＦｕｚｚｙＥｎ）方法ＦｕｚｚｙＥｎ采用指数函数ｅｘｐ（－（＾；．／〇作为模糊函数，其中《决??定权重，为了获得更多的细节信息，这里一般取２或３。具体算法如下：??１）构建向量序列⑴：设一个７Ｖ点的时间序列为｛ｕ＾Ｕｆ＾Ｗｊｖ｝
个点可能会被认为完全相似或完全不相似，当ｒ发生微小变化时，相似性结果可??能会发生很大的变化，因此ＳａｍｐＥｎ和ＡｐＥｎ算法很容易产生由于；？的微小变化??导致的相似性结果突变，即产生熵值突变，导致算法的统计稳定性较差。图２．１??不意了?Ｈｅａｖｉｓｉｄｅ函数判定法则。??１?？乂＿?＂?■＂?？?？?？１?■?Ｈｅａｖｉｓｉｄｅ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ??ｘ?：?—?—?－?Ｆｕｚｚｙ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ??Ｉ?三、??－８?：?＾??．§？?０－６?：?＼??｜?＼??￡?＾??ｇ?０．４?：?、??Ｉ?＇??＼??０．２?：?＼??〇＇???如??０?０．２?０．４?０．６?０．８?１??Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ?ｄｉｓｔａｎｃｅ??图２．１基于Ｈｅａｖｉｓｉｄｅ函数和模糊函数的向量相似性判定法则??在现实世界中，事物往往存在不确定性，相互之间界限模糊等性质。１９６５年??Ｚａｄｅｈ［６２］在对经典集合论改进推广的基础上，提出了模糊集合（ｆｕｚｚｙ?ｓｅｔｓ）的概??念，通过引入隶属度来代替经典集合中的０－１二值判断。图２．１示意了两种判定??法则的差异。２００７年，陈伟婷等［６３］将模糊集合的概念引入到熵的计算中，用隶??属度函数代替Ｈｅａｖｉｓｉｄｅ函数，提出了一种模糊近似熵（ｆｕｚｚｙ?ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ?ｅｎｔｒｏｐｙ，??ＦｕｚｚｙＥｎ）方法ＦｕｚｚｙＥｎ采用指数函数ｅｘｐ（－（＾；．／〇作为模糊函数，其中《决??定权重，为了获得更多的细节信息，这里一般取２或３。具体算法如下：??１）构建向量序列⑴：设一个７Ｖ点的时间序列为｛ｕ＾Ｕｆ＾Ｗｊｖ｝
【参考文献】：
期刊论文
[1]《中国心血管病报告2016》概要[J]. 陈伟伟,高润霖,刘力生,朱曼璐,王文,王拥军,吴兆苏,李惠君,顾东风,杨跃进,郑哲,蒋立新,胡盛寿. 中国循环杂志. 2017(06)
[2]多尺度多变量模糊熵分析[J]. 李鹏,刘澄玉,李丽萍,纪丽珍,于守元,刘常春. 物理学报. 2013(12)
[3]基于近似熵的不同状态心电信号的分析[J]. 焦方惠,郭永新,焦青. 中国医疗器械杂志. 2012(01)
[4]动脉硬化早期检测方法及其临床应用[J]. 陈保见,韩卫星. 心血管病学进展. 2010(04)
[5]基于LZ复杂度的脉搏传播时间变异性分析[J]. 刘澄玉,杨静,李斌,孙处然,刘常春. 山东大学学报(工学版). 2009(06)
[6]HRV的最大李雅普诺夫指数估计[J]. 韩清鹏,王平. 生物医学工程学杂志. 2007(04)
[7]样本熵及在脑电癫痫检测中的应用[J]. 白冬梅,邱天爽,李小兵. 生物医学工程学杂志. 2007(01)
[8]脉搏波传导时间变异性的频域分析[J]. 杜娟,宁钢民,张韶文,白岩,郑筱祥. 航天医学与医学工程. 2007(01)
[9]基于心率变异分析的睡眠分期方法[J]. 庄志,高上凯,高小榕. 生物医学工程学杂志. 2006(03)
[10]麻醉期心率变异性的分形特性分析[J]. 刘晓芳,徐文龙,陈武,叶志前. 生物医学工程学杂志. 2006(03)
本文编号：3378438
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
990^2015年中国城乡居民心血管病死亡率变化
个点可能会被认为完全相似或完全不相似，当ｒ发生微小变化时，相似性结果可??能会发生很大的变化，因此ＳａｍｐＥｎ和ＡｐＥｎ算法很容易产生由于；？的微小变化??导致的相似性结果突变，即产生熵值突变，导致算法的统计稳定性较差。图２．１??不意了?Ｈｅａｖｉｓｉｄｅ函数判定法则。??１?？乂＿?＂?■＂?？?？?？１?■?Ｈｅａｖｉｓｉｄｅ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ??ｘ?：?—?—?－?Ｆｕｚｚｙ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ??Ｉ?三、??－８?：?＾??．§？?０－６?：?＼??｜?＼??￡?＾??ｇ?０．４?：?、??Ｉ?＇??＼??０．２?：?＼??〇＇???如??０?０．２?０．４?０．６?０．８?１??Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ?ｄｉｓｔａｎｃｅ??图２．１基于Ｈｅａｖｉｓｉｄｅ函数和模糊函数的向量相似性判定法则??在现实世界中，事物往往存在不确定性，相互之间界限模糊等性质。１９６５年??Ｚａｄｅｈ［６２］在对经典集合论改进推广的基础上，提出了模糊集合（ｆｕｚｚｙ?ｓｅｔｓ）的概??念，通过引入隶属度来代替经典集合中的０－１二值判断。图２．１示意了两种判定??法则的差异。２００７年，陈伟婷等［６３］将模糊集合的概念引入到熵的计算中，用隶??属度函数代替Ｈｅａｖｉｓｉｄｅ函数，提出了一种模糊近似熵（ｆｕｚｚｙ?ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ?ｅｎｔｒｏｐｙ，??ＦｕｚｚｙＥｎ）方法ＦｕｚｚｙＥｎ采用指数函数ｅｘｐ（－（＾；．／〇作为模糊函数，其中《决??定权重，为了获得更多的细节信息，这里一般取２或３。具体算法如下：??１）构建向量序列⑴：设一个７Ｖ点的时间序列为｛ｕ＾Ｕｆ＾Ｗｊｖ｝
个点可能会被认为完全相似或完全不相似，当ｒ发生微小变化时，相似性结果可??能会发生很大的变化，因此ＳａｍｐＥｎ和ＡｐＥｎ算法很容易产生由于；？的微小变化??导致的相似性结果突变，即产生熵值突变，导致算法的统计稳定性较差。图２．１??不意了?Ｈｅａｖｉｓｉｄｅ函数判定法则。??１?？乂＿?＂?■＂?？?？?？１?■?Ｈｅａｖｉｓｉｄｅ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ??ｘ?：?—?—?－?Ｆｕｚｚｙ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ??Ｉ?三、??－８?：?＾??．§？?０－６?：?＼??｜?＼??￡?＾??ｇ?０．４?：?、??Ｉ?＇??＼??０．２?：?＼??〇＇???如??０?０．２?０．４?０．６?０．８?１??Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ?ｄｉｓｔａｎｃｅ??图２．１基于Ｈｅａｖｉｓｉｄｅ函数和模糊函数的向量相似性判定法则??在现实世界中，事物往往存在不确定性，相互之间界限模糊等性质。１９６５年??Ｚａｄｅｈ［６２］在对经典集合论改进推广的基础上，提出了模糊集合（ｆｕｚｚｙ?ｓｅｔｓ）的概??念，通过引入隶属度来代替经典集合中的０－１二值判断。图２．１示意了两种判定??法则的差异。２００７年，陈伟婷等［６３］将模糊集合的概念引入到熵的计算中，用隶??属度函数代替Ｈｅａｖｉｓｉｄｅ函数，提出了一种模糊近似熵（ｆｕｚｚｙ?ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ?ｅｎｔｒｏｐｙ，??ＦｕｚｚｙＥｎ）方法ＦｕｚｚｙＥｎ采用指数函数ｅｘｐ（－（＾；．／〇作为模糊函数，其中《决??定权重，为了获得更多的细节信息，这里一般取２或３。具体算法如下：??１）构建向量序列⑴：设一个７Ｖ点的时间序列为｛ｕ＾Ｕｆ＾Ｗｊｖ｝
【参考文献】：
期刊论文
[1]《中国心血管病报告2016》概要[J]. 陈伟伟,高润霖,刘力生,朱曼璐,王文,王拥军,吴兆苏,李惠君,顾东风,杨跃进,郑哲,蒋立新,胡盛寿. 中国循环杂志. 2017(06)
[2]多尺度多变量模糊熵分析[J]. 李鹏,刘澄玉,李丽萍,纪丽珍,于守元,刘常春. 物理学报. 2013(12)
[3]基于近似熵的不同状态心电信号的分析[J]. 焦方惠,郭永新,焦青. 中国医疗器械杂志. 2012(01)
[4]动脉硬化早期检测方法及其临床应用[J]. 陈保见,韩卫星. 心血管病学进展. 2010(04)
[5]基于LZ复杂度的脉搏传播时间变异性分析[J]. 刘澄玉,杨静,李斌,孙处然,刘常春. 山东大学学报(工学版). 2009(06)
[6]HRV的最大李雅普诺夫指数估计[J]. 韩清鹏,王平. 生物医学工程学杂志. 2007(04)
[7]样本熵及在脑电癫痫检测中的应用[J]. 白冬梅,邱天爽,李小兵. 生物医学工程学杂志. 2007(01)
[8]脉搏波传导时间变异性的频域分析[J]. 杜娟,宁钢民,张韶文,白岩,郑筱祥. 航天医学与医学工程. 2007(01)
[9]基于心率变异分析的睡眠分期方法[J]. 庄志,高上凯,高小榕. 生物医学工程学杂志. 2006(03)
[10]麻醉期心率变异性的分形特性分析[J]. 刘晓芳,徐文龙,陈武,叶志前. 生物医学工程学杂志. 2006(03)
本文编号：3378438
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