【基于心电信号的疾病检测机理概述1600字】

29基于心电信号的疾病检测机理概述睡眠呼吸暂停检测机理正常睡眠时，人体的心血管处于放松状态，由于新陈代谢和交感神经系统活动的减少，副交感神经系统活性增加，交感神经系统活性，如血压、心率和心输出量等会出现下降。当出现睡眠呼吸暂停，呼吸幅值降低，血液中的氧气含量下降，二氧化碳含量上升，产生低氧高碳酸血症状态。同时，二氧化碳浓度升高会激活中枢神经化学感受器，从而促进交感神经活动，导致动脉血压持续升高，压力感受器激活，引起睡眠紊乱事件和觉醒，每晚可重复多次ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>刘俊秀</Author><Year>2015</Year><RecNum>137</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[45]</style></DisplayText><record><rec-number>137</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="saf5dpret5e99xe5ap4vdezjs5vezdp2z90r"timestamp="1618209728">137</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>刘俊秀,</author></authors></contributors><titles><title>基于心电信号检测睡眠呼吸暂停症的研究</title></titles><dates><year>2015</year></dates><publisher>哈尔滨工业大学</publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>[45]。心电信号有节律的跳动反映了交感神经系统和副交感神经系统之间的平衡ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>刁晨</Author><Year>2016</Year><RecNum>138</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[46]</style></DisplayText><record><rec-number>138</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="saf5dpret5e99xe5ap4vdezjs5vezdp2z90r"timestamp="1618209758">138</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>刁晨,</author></authors></contributors><titles><title>心电信号质量评估与心率变异性分析方法研究</title></titles><dates><year>2016</year></dates><publisher>兰州理工大学</publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>[46]。当睡眠呼吸暂停发生时由于缺氧和二氧化碳上升导致交感神经被突然激活、交感神经系统和副交感神经系统之间的平衡被打破。研究显示，与正常人相比，睡眠呼吸暂停患者的昼夜心率变异性（HeartRateVariability，HRV）会明显减弱。因此，通过心电信号的心率变异性等信息可对睡眠呼吸暂停进行诊断。REF_Ref68938583\h图2.1对比了睡眠呼吸暂停（SA）信号与正常睡眠（NOR）信号的RR间期的变化。需要注意的是，这两段信号均来自同一患者且同一晚的连续睡眠数据。从图中可以看出，该患者在某一时间段反复出现呼吸暂停的状况，而另一时间段则正常，可以发现睡眠呼吸暂停发生的特点是一晚多次间隔反复发生。睡眠呼吸暂停发生时RR间期的形态与正常睡眠时有非常大的差异，当发生睡眠呼吸暂停时会心动过缓，停止时会心动过速，心率呈周期性变化。当睡眠呼吸暂停结束时，RR间期的形态会立即恢复成正常状态。图STYLEREF1\s2.SEQ图\*ARABIC\s11睡眠呼吸暂停信号与正常睡眠信号的RR间期对比FigSTYLEREF1\s2.SEQFig\*ARABIC\s11ComparisonofRRintervalbetweensleepapneasignalandnormalsleepsignal此外，睡眠呼吸暂停期间的呼吸幅值下降和低氧高碳酸血症状态会刺激机体的呼吸运动，通过对呼吸信号的观察也可对睡眠呼吸暂停进行诊断。研究显示，利用心电信号中的R波幅值和RR间期等信息可以提取出心源性呼吸信号（ECG-DerivedRespiratorySignal，EDR），其与原始的呼吸信号具有强相关性。近几十年的研究表明，心电信号中的时域和频域都包含了用于表征睡眠呼吸暂停的信息。心律失常检测机理心电信号的典型幅值为1mV，范围在10uV~4mV之间，由一系列P波、QRS复波和T波组成，如REF_Ref68938617\h图2.2所示。其中，P波反映的是心房除极化的过程。正常成人P波时间≤0.11s，导联I、II、V3~V6、aVF直立，导联aVR倒置，其他导联（V1、V2、III、aVL）可直立、倒置、双向或低平，胸导联电压<0.2mV，肢体导联电压<0.25mV。PR间期代表从心房除极化开始到心室除极化结束的总时间。正常成人的PR间期在0.12~0.20s。QRS复波反映的是左、右心室的除极化过程。正常时间在0.06~0.10s之间。ST-T代表心室复极的全过程。正常情况下S-T段呈现为一条等电位线，在导联V1-V3中抬高不超过0.3mV，其他导联不超过0.1mV；在任何导联，下移不超过0.05mV。QT间期是心室活动的整个过程，从QRS复波起点开始至T波终点，时间正常在0.32~0.44s，代表左、右心室除极化和复极的全过程。图STYLEREF1\s2.SEQ图\*ARABIC\s12标准心电信号FigSTYLEREF1\s2.SEQFig\*ARABIC\s12StandardECGsignal当心脏出现心律失常或因缺血而受损甚至坏死时，其变化会在心电信号上清晰地反映出来。例如：窦性心动过速时，心电信号的P-R间期在0.12~0.20s之间，P波在导联I、II、V3~V6、aVF中直立，在导联aVR中倒置，心率达到100~160次/分钟。窦性心动过缓时，心率在60次/分钟以下，但通常不低于40次/分钟。房性早搏时，会出现不完全代偿间歇，P-R间期≥0.12s，提前出现房性P波，但在房性P波后出现正常的QRS复波。室性早搏时，会出现完全代偿间歇，QRS时间一般≥0.12s，T波与QRS复波方向相反，提前出现宽大畸形的QRS-T波群，但异位P波不会提早出现。阵发性室上性心动过速时，ST-T无变化，或S-T段下移、T波倒置，QRS复波基本正常，时间≤0.10s，阵发性室上性心动过速相当于一系列连续很快的交界性或房性早搏，频率达到150~250次/分，但节律规则。从上面的例子可知，当出现