腕带式心电信号质量评估方法研究

发布时间：2020-05-21 02:19

【摘要】：在21世纪的今天,人们的物质生活越来越富足,但是各种负面影响也因此随之而来。工作学习的压力,糟糕的饮食习惯,日夜颠倒的生活作息都严重的影响了人们的健康。其中心脑血管疾病是目前最常见的慢性疾病,这种疾病具有高突发性、高患病率、高致残率、高死亡率等特点。观测心电图是现阶段分析和诊断心脏病的唯一途径。因此,为了方便心电信号的采集,通过诸如小米手环、苹果iwatch等便携式工具采集心电信号的方法应运而生。然而,通过手表手环等方法采集到的心电信号会受到诸如呼吸、运动、出汗以及环境变化等影响使得信号受到不必要的噪声干扰(运动伪迹,肌电干扰,基线漂移等)。这些噪声不仅会造成设备的误检和医生的误诊,同时也会增加心脏监视器的错误报警率。为了减少这些噪声带来的影响,对心电信号进行质量评估并筛选出质量可接受的心电信号就成了一项重要的工作。本文将主要研究心电信号的质量评估方法,具体工作如下:1.通过实验确定了腕带式心电信号进行质量评估时的分帧标准并对心电信号进行了分帧预处理。总结国内外心电信号质量评估研究现状并分析了现有的研究方法的优缺点。2.在现有的基于熵测度的心电信号质量评估方法基础之上~([14])进行了改进,提出了一种基于小波包分解—近似熵的心电信号质量评估方法。小波包分析是如今最常见的时频分析方法,因此根据心电信号的主要能量频率范围,QRS波群的能量频率范围等生理意义,对心电信号进行三层小波包分解,选取第三层的8个节点并对其进行重构,计算重构后的分量样本熵值,最后将其结果作为特征向量并结合支持向量机来实现心电信号的质量评估。3.由于小波包分解信号的过程中依赖于小波基函数和分解尺度的选择,以及近似熵值在计算过程会出现非法值。为了解决这两个问题提出了一种基于EMD分解—样本熵的心电信号质量评估方法。EMD分解是一种自适应的信号分解方法,该分解方法不依赖基函数和分解尺度的选择。通过对心电信号进行EMD分解得到信号的IMF分量,然后计算信号IMF分量的样本熵值,最后将其结果作为心电信号的特征向量并结合支持向量机来实现心电信号的质量评估。4.上述两种心电信号质量评估方法在反应信号的特征上有一定的缺陷,为了解决上述两种方法的缺陷提出了一种基于特征融合的心电信号质量评估方法。首先对心电信号进行三层小波包分解,计算第三尺度8个节点的小波包系数并求该8个小波包系数的多尺度熵值并将其结果作为第一组特征向量,然后对心电信号进行局部均值分解(LMD),计算分解后PF分量的多尺度熵值并将其结果作为第二组特征向量,然后将两组特征向量相融合得到最终的特征向量,最终将该特征向量结合支持向量机实现了心电信号的质量评估。
【图文】：

并因此影响最后的评估结果。-Tabares F.J 等人[20]提出了一种根据心电信号相关性和差异性的提供了关于心电信号采集是否充分的信息，但是最终的评估结面都不够高。号的基础知识产生机理lectrocardiogram，ECG)信号的工作原理如下：心肌细胞处于静细胞膜两侧的正离子和负离子的浓度差形成了电位差，当心肌零，此时就产生了去极化现象，心肌细胞在每次心跳期间去极产生极小的电变化，通常医生利用心电图仪捕获并放大这种小可以获得心电图[21]。心电图可以反应整个心跳的节律以及心肌周期为一个周期的心电信号如下图 1-1 所示。

我们在医院测量心电信号时会在肢体上放置两个以上的电极，他们两两配对进行测量，每个电极对的输出信号称为一组导联。标准的心电图是通过 12 个电极对测量得到的，称为 12 导联心电图，它利用 12 个电极对来纪录心脏在 12 个不同方位的电生理活动，该方法能从 12 种不同的角度观察去极化波，然后在心电图纸上记录下 12 导联心电信号，最后根据心电图的波形情况来判断患者的心脏状况是否良好。将测量出的12 个信号在记录纸上排列成 4 列 3 行，通常情况下降第一列记录肢体导联，第二列记录加压单极肢体导联，最后两列记录胸导联，，不过并非任何时候都使用这种排列方式，因此在每一次读取 12 导联心电图的时候都需要认真检查标签。通常会同时记录每一列的 3 个导联信号并将结果打印出来，几个心跳周期后再转到下一列并记录下一列的 个导联信号。不同列的导联信号在被记录的过程中，心律可能会发生改变，因此通过这些图像来分析心律变化是一件较为困难的事情。因此，在记录心电图的过程中经常还会打印 1～2 个“节律带”，一般选择可以清晰显示心室电信号还有 P 波的 2 导联。在连续的心电监测期间，节律带还被应用于屏幕输出。下图 1-2 为记录在记录纸上的十二导联心电信号。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R540.4;TN911.7

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本文编号：2673579