基于復雜網(wǎng)絡的房顫信號特性分析.pdf

1、房顫(atrial fibrillation，AF)是臨床上最常見的一種心律失常疾病。在中國房顫的發(fā)病率大約為1％，這表示將近有1000萬人受到房顫的困擾。房顫發(fā)生時，心房中發(fā)生的混亂電活動引發(fā)不規(guī)則的心跳節(jié)律，導致心臟不能正常收縮。房顫嚴重影響到心臟的泵血功能，使血液在心房內(nèi)滯留從而導致血栓的產(chǎn)生，血栓脫落后又會隨著血液流至全身各處，容易造成致死和致殘率極高的的腦中風或肢體動脈栓塞等疾病，嚴重影響到人類的健康和生命。
　　房顫的

2、治療手段主要分為藥物治療和非藥物治療。目前藥物治療效果較差并且價格昂貴;而非藥物治療的治愈率有待提高，并且手術過程具有一定的風險，例如Cox迷宮術需要開胸。作為醫(yī)學界的治療難題之一，房顫一直受到研究學者們極為廣泛的關注。
　　目前房顫識別研究主要集中在P波分析和RR間隔分析方面，然而，P波分析房顫識別方法定位P波基準點比較困難，RR間隔分析方法需存儲大量數(shù)據(jù)。針對這些缺點，本論文提出一種基于復雜網(wǎng)絡譜分析的房顫識別方法。本論文的研

3、究對象為犬心外膜信號，信號分為房顫信號和正常竇性信號。首先，本論文從房顫的發(fā)生機制著手，采用聯(lián)合遞歸圖方法分析心外膜信號的同步性，驗證基于同步性識別房顫的可行性;然后，本論文采用復雜網(wǎng)絡譜分析方法提取譜特征，通過模糊C均值聚類分類器識別房顫。最后，本論文以各電極點作為網(wǎng)絡節(jié)點，根據(jù)各點之間的信息流向確定連接兩節(jié)點的邊，構造有向網(wǎng)絡，以網(wǎng)絡的角度對房顫傳播路徑進行分析，希望能對射頻消融提供指導。
　　本論文的主要內(nèi)容以上述思路展開，

4、具體包括:
　　1、對房顫模型犬注射乙酰膽堿后，在右心耳部位進行電刺激誘發(fā)房顫，由心外膜標測系統(tǒng)記錄房顫發(fā)生前后的信號。若各電極點之間的信號同步性越強，則由它們所構的復雜網(wǎng)絡間的相似性就越高。本論文采用聯(lián)合遞歸圖以及漢明距離提取復雜網(wǎng)絡的相似性特征，發(fā)現(xiàn)竇性信號和房顫信號的網(wǎng)絡相似性特征值差別極大。以分類回歸樹(CART)為分類器設計分類實驗識別房顫，獲得95.0％、96.0％和95.7％的特異靈敏性、精確度和準確率，證明了利用心

5、外膜信號同步性識別房顫的可行性。
　　2、針對傳統(tǒng)房顫識別方法的缺點，本論文提出基于復雜網(wǎng)絡譜分析的房顫識別方法。首先采用模糊符號動力學(FSD)將心外膜信號轉換為FSD圖;然后以FSD圖中的點作為網(wǎng)絡節(jié)點結合遞歸復雜網(wǎng)絡方法構造網(wǎng)絡;最后計算反映復雜網(wǎng)絡結構的連接矩陣譜特征以及拉普拉斯譜特征，采用模糊C均值聚類分類器設計分類實驗識別房顫。連接矩陣譜分析方法獲得97.3％、98.7％和98.2％的特異靈敏性、精確度和準確率;拉普拉

6、斯譜分析方法獲得96.9％、98.9％和98.0％的特異靈敏性、精確度和準確率。實驗證明本論文所提方法可以快速準確地識別房顫。
　　3、針對傳統(tǒng)信息流向分析方法部分定向相干性分析(PDC)需要計算MVAR模型，并且不具備時變分析特性的缺點，本論文采用瞬間轉換熵(temporal transferentropy, TTE)構造有向網(wǎng)絡。網(wǎng)絡中的節(jié)點為心外膜標測系統(tǒng)的各電極點，所需的閾值由替代數(shù)據(jù)法確定。本論文從網(wǎng)絡分析的角度研究房顫