基于廣義復(fù)雜度的心率變異信號非線性分析.pdf

1、目的: 心率變異性(Heart rate variability，HRV)反映了逐個(gè)心動(dòng)周期(beat-To—beat)細(xì)微的時(shí)間變化及規(guī)律，是竇性心率在一定時(shí)間內(nèi)周期性改變的現(xiàn)象，體現(xiàn)了心率的波動(dòng)性。心率的波動(dòng)并非偶然，而是受體內(nèi)神經(jīng)、體液的調(diào)控，為適應(yīng)不同的生理狀況或某些病理狀態(tài)而作出的反應(yīng)。影響心率波動(dòng)的因素包括腦的高級神經(jīng)活動(dòng)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)的自發(fā)性節(jié)律活動(dòng)、呼吸活動(dòng)以及由壓力和化學(xué)感受器傳入的心血管反向活動(dòng)等，

2、這些因素最終通過對心臟的交感神經(jīng)(SNS)和迷走神經(jīng)(PNS)的綜合調(diào)節(jié)作用而形成心率變異性。換言之，心率的波動(dòng)變異內(nèi)涵是十分豐富的，蘊(yùn)涵著有關(guān)心血管調(diào)節(jié)的大量信息，對這些信息的提取和分析可以定量評估心臟交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)活動(dòng)的緊張性、均衡性及其對心血管系統(tǒng)活動(dòng)的影響。因此HRV是評價(jià)心血管系統(tǒng)功能，預(yù)測心臟性猝死和心律失常性事件的一個(gè)有價(jià)值的指標(biāo)。 大量研究證實(shí)，心血管系統(tǒng)是復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，HRV信號是心血管系統(tǒng)輸出的時(shí)間序

3、列，該序列與心血管系統(tǒng)的調(diào)節(jié)模式和多個(gè)參數(shù)有關(guān)。HRV的時(shí)域分析法和頻域分析法是代表心率的總體變化，非線性分析可揭示心電信號蘊(yùn)藏的更深層次信息，反映心動(dòng)周期信號變化的復(fù)雜性，代表的是心率的瞬時(shí)變化。因此可以用非線性系統(tǒng)的各種特征量來描述HRV信號?？紤]到HRV信號具有動(dòng)態(tài)變化大、穩(wěn)態(tài)時(shí)間短、數(shù)據(jù)長度短等特點(diǎn)，在多個(gè)非線性特征量中，采用較多的是復(fù)雜性測度(Complexity Measure)，即復(fù)雜度。由于具有傳統(tǒng)代表意義的Kc等復(fù)雜度

4、針對的是序列的隨機(jī)性，把隨機(jī)性誤認(rèn)為是復(fù)雜性。 鑒于上述，本研究旨在應(yīng)用一種新的復(fù)雜性測度方法，即廣義復(fù)雜度(GC)，對心率變異性(HRV)進(jìn)行分析，通過計(jì)算、對比正常組和早搏(PB)組的廣義復(fù)雜度值，建立無損傷診斷心血管疾病的量化指標(biāo)，將有助于更好地理解HRV潛在的生理機(jī)制，從而為臨床心電醫(yī)學(xué)的診斷和用藥提供理論基礎(chǔ)。 方法: HRV的研究對象只是逐次心動(dòng)周期的時(shí)間變化及其規(guī)律，羅列人體每次心動(dòng)周期間的差別可顯

5、示出一大堆貌似無序的參數(shù)，反映了心率連續(xù)的瞬時(shí)波動(dòng)，如何從心率波動(dòng)這一簡單現(xiàn)象中，從一大堆無序的參數(shù)中，提取分析出其中有序的規(guī)律，用以說明人體的生理或病理變化是HRV分析的實(shí)質(zhì)所在，也是有別于其他心電檢測技術(shù)的關(guān)鍵。HRV檢測實(shí)際上是心動(dòng)周期變異的檢測，各項(xiàng)HRV指標(biāo)的測量都是建立在R—R間期測量的基礎(chǔ)上。 1、HRV信號的提取與分組； 2、R—R間期數(shù)值序列粗粒化為符號序列； 3、用VC++6.0編程；

6、 4、分別計(jì)算兩樣本組的廣義復(fù)雜度； 5、通過對比分析找出規(guī)律并確定量化指標(biāo)； 6、統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。 結(jié)果: 1、呈現(xiàn)出兩個(gè)樣本組Vs導(dǎo)聯(lián)ECG片段及R—R間期數(shù)值序列分布情況； 2、兩樣本組廣義復(fù)雜度的統(tǒng)計(jì)分析顯示：早搏組GCT=13.0799±1.5768，正常組GCT=37.2474±0.5525，差異有顯著意義(P<0.01)； 3、散點(diǎn)圖顯示，兩個(gè)樣本組之間的GCR圖形存在較大的混疊