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致的。目前，在最短的時間內對患者實施電擊除顫（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復方法。然而，由于SCD的突發(fā)性和隨機性，而其中絕大部分的病發(fā)患者又遠離醫(yī)院，因

2、此常常因無法獲得及時的救治，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)學知識的情況下對院外心臟驟?；颊邔嵤┘皶r的除顫救助，大大提高了惡性心律失?；颊叩拇婊盥省Ｍ瑫r，為了盡早監(jiān)測和預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螌嵤┻h程實時監(jiān)護，以盡早發(fā)現(xiàn)異常征兆和并給予及時的告警或救助，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時監(jiān)測和早期預警的心電監(jiān)護系統(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及難點。
　　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時監(jiān)護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生原理、心電信號波形特點以及心電標準數(shù)據(jù)庫，并針對心電信號采集過程中各種干擾和噪聲，給出了本文設計的

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)護系統(tǒng)下分別設計和移植了相應的算法，并基于MIT-BIH心律失常標準數(shù)據(jù)庫，開展了相應的算法性能仿真分析和實驗測試。測試結果顯示，該算法的QRS波檢測靈敏度和準確率分別達到了99.69%和99.32%；與已有算法相比，本方法在滿足心電監(jiān)護實時性要求的同時且具有更好

5、的QRS波檢測靈敏度和準確率。同時，具有上述QRS波檢測的基礎上，本文進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行了分析，并給出了相應的判別標準。
　　最后，基于柵條投影和斜率變異度理論，提出了四種結合時頻域特征分析的可電擊復律心律的自動識別新方法，并在MATLAB環(huán)境下設計和實現(xiàn)了相應的算法；同時，建立了約10萬余條的可電擊心律數(shù)據(jù)庫，并完成了相應的算法性能仿真測試；測試評估結果表明：本算法不僅達到美國心臟協(xié)會（