基于混合模型的心律失常算法研究与应用
发布时间：2021-10-25 12:48
心血管疾病是威胁人类生命健康的重要疾病之一,具有高患病率、高致残率和高死亡率等特点。心律失常是一类常见的心血管疾病。心电图（Electrocardiogram,ECG）检测是诊断心律失常的主要途径。在时变/动态模式下,ECG是心脏电活动呈现复杂非线性动态系统的表现过程,ECG蕴含着连续心跳的节律特征和心电波形的形态学特征;此外,多导ECG数据具有上下沿关联性。根据ECG潜在特征实现ECG自动分析,有效提高医疗诊断效率、缩短诊断时间,具有可靠的临床应用价值。以远程心电辅助诊断为目标,大规模心电数据集为基础,利用递归推理神经网络（Recursive Inference Network,RIN）,建立多分类辅助诊断模型,解决前馈神经网络难以学习ECG时序特征的缺点。进一步利用数据增广技术,提高分类边界区域样本数量,解决分类数据不平衡的问题,提高辅助诊断模型准确率。最后,设计远程心电监护系统,实现远程心电辅助诊断功能。主要研究工作包括:（1）针对多导ECG数据的时序特性和形态学特征,构建递归推理网络。通过结合递归网络的上下文信息处理机制和卷积网络平移不变的推理特点,提取多导联ECG数据的内在时...
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文结构图
2心电知识与数据分析82心电知识与数据分析本章主要分析了心电数据产生的原理及其特征分析，介绍ECG信号的产生与采集，分析ECG信号内在特征，进一步对几种常见的心律失常疾病的ECG信号特点进行总结。最后对比分析了目前国内外较为常见心电数据库。2.1心电图产生原理心肌细胞是心脏组织的基础，用于产生和传导电位差引起的兴奋信号，以维持心脏的周期性及节律性变化。正常心肌细胞一般包括四种特性，即自律性、兴奋性、传导性、收缩性。根据这四种生理特性又可将心肌细胞分为特殊心肌和普通心肌细胞两大类，其中特殊心肌细胞构成了心脏内部的窦房结，结间束，房室结，房室束和Purkinje纤维，如图2.1所示，这部分器官在心脏中起到了发号施令的作用，其主要作用是产生并传导电位差[50]。往往这部分心肌细胞的病变引发了四种特性的运转规律紊乱，使其产生不规则的间断或者过高过低的情况引发疾玻图2.1心脏传导系统心电图是通过导联检测特定区域心肌细胞的生理特性得出的结果。心肌细胞的兴奋或抑制状态，使传导过程产生了生物电荷差，透过检测者自身体液和心脏周围导电组织传导到身体表面，使得ECG信号可以被位于胸腔的导联线采集的得到，如图2.2所示。通过分析心电图是现代医学最为直观评判心律失常的方法。
2心电知识与数据分析9图2.2臂胸导联的连接方式及放置位置图非正常ECG通过ECG表征形状反映出来，有效、及时的检测与分析ECG特征，可以尽早帮助医生发现患者存在心脏异常的情况。ECG检测又分为单导联或多导联模式。多导联方式采集ECG时使用导联线多，采集的信号在各个导联中存在彼此联系，蕴含着更丰富的心脏状态信息，因此，本文测试使用八导联设备进行数据采集分析。2.2心电数据分析心电图包含多个心拍，含有多项测量参数，其特征大致分为两类[51],第一类基准特征，即每一个完整心拍周期内的P波、QRS波群、T波、U波和各个波段，如ST段、QT间期等；心拍周期和心拍周期之间存在RR间期、PR间期等。这些测量参数在正常生理上存在特定的时间间隔。另一类为非基准特征，主要代表在降低心电周期信号维度后得到一组可表示心电波形的形态学特征。图2.3为一段心电图的正常波形。图2.3正常心电波形分解图
【参考文献】：
期刊论文
[1]《中国心血管病报告2017》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. 2018(01)
[2]国产心电图机数据采集精度与自动分析准确性的评估[J]. 余秀明,刘鸣. 实用心电学杂志. 2017(04)
[3]面向临床心电图分析的深层学习算法[J]. 金林鹏,董军. 中国科学:信息科学. 2015(03)
[4]“医疗联合体”下的远程心电诊断中心[J]. 陈静. 医疗装备. 2014(05)
博士论文
[1]移动智能心电监测系统关键技术研究[D]. 朱怀宇.浙江大学 2019
硕士论文
[1]基于深度学习心电诊断系统的研究与实现[D]. 胡文博.北京邮电大学 2019
[2]基于特征融合的不平衡ECG信号分析[D]. 侯弘慧.天津大学 2018
[3]心电信号特征提取及心律失常分类算法研究[D]. 史梦颖.天津工业大学 2017
[4]微管解聚对心肌细胞电生理特性的影响及微管定量分析方法研究[D]. 兰晓东.第三军医大学 2015
[5]生物医学中的智能信号处理方法研究[D]. 郭永琪.武汉理工大学 2010
本文编号：3457436
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文结构图
2心电知识与数据分析82心电知识与数据分析本章主要分析了心电数据产生的原理及其特征分析，介绍ECG信号的产生与采集，分析ECG信号内在特征，进一步对几种常见的心律失常疾病的ECG信号特点进行总结。最后对比分析了目前国内外较为常见心电数据库。2.1心电图产生原理心肌细胞是心脏组织的基础，用于产生和传导电位差引起的兴奋信号，以维持心脏的周期性及节律性变化。正常心肌细胞一般包括四种特性，即自律性、兴奋性、传导性、收缩性。根据这四种生理特性又可将心肌细胞分为特殊心肌和普通心肌细胞两大类，其中特殊心肌细胞构成了心脏内部的窦房结，结间束，房室结，房室束和Purkinje纤维，如图2.1所示，这部分器官在心脏中起到了发号施令的作用，其主要作用是产生并传导电位差[50]。往往这部分心肌细胞的病变引发了四种特性的运转规律紊乱，使其产生不规则的间断或者过高过低的情况引发疾玻图2.1心脏传导系统心电图是通过导联检测特定区域心肌细胞的生理特性得出的结果。心肌细胞的兴奋或抑制状态，使传导过程产生了生物电荷差，透过检测者自身体液和心脏周围导电组织传导到身体表面，使得ECG信号可以被位于胸腔的导联线采集的得到，如图2.2所示。通过分析心电图是现代医学最为直观评判心律失常的方法。
2心电知识与数据分析9图2.2臂胸导联的连接方式及放置位置图非正常ECG通过ECG表征形状反映出来，有效、及时的检测与分析ECG特征，可以尽早帮助医生发现患者存在心脏异常的情况。ECG检测又分为单导联或多导联模式。多导联方式采集ECG时使用导联线多，采集的信号在各个导联中存在彼此联系，蕴含着更丰富的心脏状态信息，因此，本文测试使用八导联设备进行数据采集分析。2.2心电数据分析心电图包含多个心拍，含有多项测量参数，其特征大致分为两类[51],第一类基准特征，即每一个完整心拍周期内的P波、QRS波群、T波、U波和各个波段，如ST段、QT间期等；心拍周期和心拍周期之间存在RR间期、PR间期等。这些测量参数在正常生理上存在特定的时间间隔。另一类为非基准特征，主要代表在降低心电周期信号维度后得到一组可表示心电波形的形态学特征。图2.3为一段心电图的正常波形。图2.3正常心电波形分解图
【参考文献】：
期刊论文
[1]《中国心血管病报告2017》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. 2018(01)
[2]国产心电图机数据采集精度与自动分析准确性的评估[J]. 余秀明,刘鸣. 实用心电学杂志. 2017(04)
[3]面向临床心电图分析的深层学习算法[J]. 金林鹏,董军. 中国科学:信息科学. 2015(03)
[4]“医疗联合体”下的远程心电诊断中心[J]. 陈静. 医疗装备. 2014(05)
博士论文
[1]移动智能心电监测系统关键技术研究[D]. 朱怀宇.浙江大学 2019
硕士论文
[1]基于深度学习心电诊断系统的研究与实现[D]. 胡文博.北京邮电大学 2019
[2]基于特征融合的不平衡ECG信号分析[D]. 侯弘慧.天津大学 2018
[3]心电信号特征提取及心律失常分类算法研究[D]. 史梦颖.天津工业大学 2017
[4]微管解聚对心肌细胞电生理特性的影响及微管定量分析方法研究[D]. 兰晓东.第三军医大学 2015
[5]生物医学中的智能信号处理方法研究[D]. 郭永琪.武汉理工大学 2010
本文编号：3457436
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