心電信號(hào)f波提取和P波檢測(cè)算法研究.pdf

1、近年來(lái),體表心電信號(hào)中房顫 f波的一些新特征量在房顫的輔助治療、房顫演進(jìn)過(guò)程監(jiān)視、房顫?rùn)C(jī)理研究和顫動(dòng)部位定位等方面展現(xiàn)了重要的應(yīng)用潛力。然而這些新特征量對(duì)f波局部特性的要求也越來(lái)越高,現(xiàn)有的f波提取算法已不能很好地滿(mǎn)足這一要求。心電信號(hào)中的P波在分析心房?jī)?nèi)電傳導(dǎo)路徑、確定異位激動(dòng)點(diǎn)、診斷某些心房疾病和預(yù)測(cè)心房顫動(dòng)等方面具有重要價(jià)值。可靠地檢測(cè)P波的關(guān)鍵點(diǎn)是對(duì)其有效分析的前提,然而由于P波弱小且具有多種形態(tài),對(duì)P波的檢測(cè)一直未得到有效解決

2、。特別地,關(guān)于心房早搏引起P波和T波融合(PonT)時(shí)的P波提取問(wèn)題的文獻(xiàn)還比較鮮見(jiàn)。
　　鑒于此,本文在分析現(xiàn)有f波提取算法的基礎(chǔ)上，以改善f波局部特性為目標(biāo),提出了新的f波提取算法;同時(shí),以減少P波關(guān)鍵點(diǎn)的定位誤差和較小失真地提取出PonT心電信號(hào)中的P波為目標(biāo),研究了相應(yīng)的解決方法。本文的研究?jī)?nèi)容對(duì)提高f波和P波特征參數(shù)的準(zhǔn)確性、促進(jìn)f波和P波的新特征量在臨床上的推廣應(yīng)用具有重要意義。本文的主要研究工作如下:
　　現(xiàn)有

3、單導(dǎo)聯(lián) f波提取算法忽略了不同心拍QRST復(fù)合波的形態(tài)差異性,因而導(dǎo)致所提取f波局部失真嚴(yán)重。針對(duì)該問(wèn)題,提出兩種單導(dǎo)聯(lián)f波提取算法。第一種為最小均方誤差意義上的最優(yōu)QRST模板對(duì)消的f波提取算法,將QRST復(fù)合波看作向量變量,通過(guò)最小化均方誤差獲得QRST模板向量每個(gè)分量的權(quán)系數(shù),從而構(gòu)造出最小均方誤差意義上的最優(yōu)QRST模板。第二種為基于最大似然估計(jì)的f波提取算法,同樣將QRST復(fù)合波看作向量變量,利用廣義高斯混合模型表征f波和QR

4、ST復(fù)合波的概率分布,通過(guò)最大化似然函數(shù)獲得了概率意義上最可能的f波。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與現(xiàn)有的單導(dǎo)聯(lián) f波提取算法相比,這兩種算法均顯著降低了所提取f波的失真程度。
　　在基于獨(dú)立成分分析(Independent Component Analysis,ICA)的多導(dǎo)聯(lián)f波提取算法中,分離向量的偏差常引起所提取f波在QT段有“擾動(dòng)”失真。為了降低f波的“擾動(dòng)”失真,本文提出ICA和小波變換(Wavelet Transform,WT)結(jié)

5、合的f波提取算法(ICA-WT)。該算法首先通過(guò)ICA分解獲得初始的f波分離向量,然后在小波域通過(guò)最小化表征f波失真程度的目標(biāo)函數(shù)獲得最優(yōu)的f波分離向量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,較之ICA算法,ICA-WT算法顯著降低了f波在QT段的“擾動(dòng)”失真,所提取的f波局部特性更好。
　　本文探討了多顫動(dòng)源房顫的f波提取問(wèn)題。首先改進(jìn)了現(xiàn)有的串行盲提取算法(Sequential Blind Source Extraction,SBSE),提出四階累積

6、量和協(xié)方差結(jié)合的新目標(biāo)函數(shù),使SBSE算法亦適用于含高斯源的盲提取問(wèn)題。進(jìn)一步地,將改進(jìn)的SBSE算法應(yīng)用于多顫動(dòng)源房顫f波的提取,提出了多顫動(dòng)源房顫f波提取算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,利用該算法細(xì)分房顫f波是可行的。
　　針對(duì)不恰當(dāng)?shù)腜波搜索窗口會(huì)導(dǎo)致P波起止點(diǎn)定位誤差大的問(wèn)題,提出一種基于平穩(wěn)段識(shí)別的P波檢測(cè)算法。該算法首先通過(guò)識(shí)別心電信號(hào)中的平穩(wěn)段可靠地確定P波搜索窗口;然后在搜索窗口內(nèi)根據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)偏離平穩(wěn)段的程度用閾值法確定P波的起