異常心電波形的自動分析及其快速識別算法研究.pdf

1、心臟猝死（Sudden cardiac death-SCD，簡稱猝死）是心血管疾病死亡的主要原因之一，已成為人們首要關(guān)注的健康問題。其中，約80％的SCD又是由于室顫（VF）或持續(xù)性室速（VT）等最惡性心律失常所導(dǎo)致的。目前，在最短的時(shí)間內(nèi)對患者實(shí)施電擊除顫（electric defibrillation-ED，簡稱除顫）是臨床上唯一可靠并被廣泛使用的室顫轉(zhuǎn)復(fù)方法。然而，由于SCD的突發(fā)性和隨機(jī)性，而其中絕大部分的病發(fā)患者又遠(yuǎn)離醫(yī)院，因

2、此常常因無法獲得及時(shí)的救治，而失去寶貴的生命。1997年首臺全自動體外除顫器（AED）的出現(xiàn)，使得這一窘狀得以革命性的改變，普通民眾可在沒有任何醫(yī)學(xué)知識的情況下對院外心臟驟?；颊邔?shí)施及時(shí)的除顫救助，大大提高了惡性心律失?；颊叩拇婊盥?。同時(shí)，為了盡早監(jiān)測和預(yù)防惡性心律失常的發(fā)生，對于具有潛在心律失?；颊叩男碾姴ㄐ螌?shí)施遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)，以盡早發(fā)現(xiàn)異常征兆和并給予及時(shí)的告警或救助，亦將有效降低院外SCD的死亡率。因此，無論是對于具有自動感知、自動

3、判斷及自動除顫的AED，還是院外高危心臟病患者的實(shí)時(shí)監(jiān)測和早期預(yù)警的心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其中對于異常的心電波形的全自動分析和惡性心律失常的快速識別，是需要探索和解決的重點(diǎn)及難點(diǎn)。
　　本文的主要工作圍繞異常心電波形中非致命性失常心律的實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)和致命性失常心律的電擊除顫，主要開展了如下三方面的研究和探討。
　　首先，給出了心電信號的產(chǎn)生原理、心電信號波形特點(diǎn)以及心電標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，并針對心電信號采集過程中各種干擾和噪聲，給出了本文設(shè)計(jì)的

4、數(shù)字濾波方法及其濾波效果。
　　其次，基于傳統(tǒng)心電信號的QRS波的檢測方法存在的不足，提出了一種基于差分閾值的QRS波的自動檢測新方法；在MATLAB和STM32嵌入式監(jiān)護(hù)系統(tǒng)下分別設(shè)計(jì)和移植了相應(yīng)的算法，并基于MIT-BIH心律失常標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，開展了相應(yīng)的算法性能仿真分析和實(shí)驗(yàn)測試。測試結(jié)果顯示，該算法的QRS波檢測靈敏度和準(zhǔn)確率分別達(dá)到了99.69%和99.32%；與已有算法相比，本方法在滿足心電監(jiān)護(hù)實(shí)時(shí)性要求的同時(shí)且具有更好

5、的QRS波檢測靈敏度和準(zhǔn)確率。同時(shí)，具有上述QRS波檢測的基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步使用粗糙集理論，對臨床常見的13種非致命性失常心律進(jìn)行了分析，并給出了相應(yīng)的判別標(biāo)準(zhǔn)。
　　最后，基于柵條投影和斜率變異度理論，提出了四種結(jié)合時(shí)頻域特征分析的可電擊復(fù)律心律的自動識別新方法，并在MATLAB環(huán)境下設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的算法；同時(shí)，建立了約10萬余條的可電擊心律數(shù)據(jù)庫，并完成了相應(yīng)的算法性能仿真測試；測試評估結(jié)果表明：本算法不僅達(dá)到美國心臟協(xié)會（